Ki ismeri a víz képletét iskolai idők óta? Természetesen mindent. Valószínű, hogy a kémia teljes kurzusából sokak számára, akik nem tanulnak szakszerűen, csak az a tudás marad, hogy mit jelent a H2O képlet. De most megpróbáljuk a lehető legtöbbet részletesen és mélyen megérteni, mi a víz? Melyek a fő tulajdonságai, és miért pont nélküle lehetetlen az élet a Földön.
A víz mint anyag
A vízmolekula, mint tudjuk, egy oxigénatomból és két hidrogénatomból áll. Képlete a következőképpen írható: H2O. Ennek az anyagnak három halmazállapota lehet: szilárd - jég formájában, gáznemű - gőz formájában, és folyékony - szín, íz és szag nélküli anyag. Egyébként ez az egyetlen anyag a bolygón, amely természetes körülmények között mindhárom állapotban egyidejűleg létezhet. Például: a Föld pólusain - jég, az óceánokban - víz, és a napsugarak alatti párolgás gőz. Ebben az értelemben a víz rendellenes.
Emellett a víz a leggyakoribb anyag nálunkbolygó. A Föld bolygó felszínét csaknem hetven százalékban borítja - ezek óceánok, és számos folyó tavakkal és gleccserekkel. A bolygó vizének nagy része sós. Italra és gazdálkodásra alkalmatlan. Az édesvíz a bolygó teljes vízmennyiségének mindössze két és fél százalékát teszi ki.
A víz nagyon erős és jó minőségű oldószer. Ennek köszönhetően a vízben a kémiai reakciók óriási sebességgel mennek végbe. Ugyanez a tulajdonság befolyásolja az emberi szervezet anyagcseréjét. Köztudott tény, hogy egy felnőtt ember teste hetven százalékban víz. Gyermekeknél ez az arány még magasabb. Idős korra ez a szám hetvenről hatvan százalékra csökken. Egyébként a víznek ez a tulajdonsága egyértelműen bizonyítja, hogy ez az emberi élet alapja. Minél több víz van a szervezetben, annál egészségesebb, aktívabb és fiatalabb. Ezért minden ország tudósai és orvosai fáradhatatlanul ismételgetik, hogy sokat kell inni. Ez a víz tiszta formájában, és nem helyettesíti tea, kávé vagy más italok formájában.
A víz alakítja a bolygó éghajlatát, és ez nem túlzás. Az óceán meleg áramlatai egész kontinenseket melegítenek fel. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a víz sok naphőt elnyel, majd hűlni kezd. Tehát szabályozza a hőmérsékletet a bolygón. Sok tudós azt állítja, hogy a Föld már rég kihűlt volna és kővé változott volna, ha nem lenne annyi víz a zöld bolygón.
A víz tulajdonságai
A víznek sok nagyon érdekes tulajdonsága van.
Például a víz a levegő után a legmozgékonyabb anyag. Az iskolai tanfolyamról biztosan sokan emlékeznek olyan dologra, mint a víz körforgása a természetben. Például: a patak közvetlen napfény hatására elpárolog, vízgőzné alakul. Továbbá ezt a gőzt a szél elviszi valahova, felhőkben gyűlik össze, sőt zivatarfelhőkben is, és hó, jégeső vagy eső formájában esik a hegyekben. Tovább, a hegyek felől a patak ismét lefolyik, részben elpárolog. És így - körben - a ciklus milliószor ismétlődik.
A víz hőkapacitása is nagyon magas. Ennek köszönhető, hogy a víztestek, különösen az óceánok, nagyon lassan hűlnek le a meleg évszakról vagy napszakról a hidegre való átmenet során. Ezzel szemben, amikor a levegő hőmérséklete emelkedik, a víz nagyon lassan melegszik fel. Ennek köszönhetően, ahogy fentebb említettük, a víz stabilizálja a levegő hőmérsékletét bolygónkon.
A higany után a víznek a legnagyobb felületi feszültsége. Lehetetlen nem észrevenni, hogy a véletlenül sík felületre kiömlött csepp néha lenyűgöző folttá válik. Ez a víz hajlékonyságát mutatja. Egy másik tulajdonság akkor nyilvánul meg, amikor a hőmérséklet négy fokra csökken. Amint a víz erre a jelre lehűl, könnyebbé válik. Ezért a jég mindig a víz felszínén lebeg, és egy kéregben megfagy, beborítva a folyókat és tavakat. Ennek köszönhetően a halak nem fagynak meg a télen fagyos víztestekben.
A víz, mint elektromos vezető
Először is meg kell tanulnia, mi az elektromos vezetőképesség (beleértve a vizet is). Az elektromos vezetőképesség az a képessége, hogy avagy az anyagok önmagukon keresztül vezetik az elektromosságot. Ennek megfelelően a víz elektromos vezetőképessége a víz áramvezető képessége. Ez a képesség közvetlenül függ a folyadékban lévő sók és egyéb szennyeződések mennyiségétől. Például a desztillált víz elektromos vezetőképessége szinte minimálisra csökken, mivel az ilyen vizet különféle adalékanyagoktól tisztítják, amelyek annyira szükségesek a jó elektromos vezetőképességhez. Kiváló áramvezető a tengervíz, ahol nagyon magas a sók koncentrációja. Az elektromos vezetőképesség a víz hőmérsékletétől is függ. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a víz elektromos vezetőképessége. Ez a minta a fizikusok többszöri kísérletének köszönhetően derült ki.
Víz elektromos vezetőképességének mérése
Van egy ilyen kifejezés - konduktometria. Ez a neve az egyik elektrokémiai elemzési módszernek, amely az oldatok elektromos vezetőképességén alapul. Ezt a módszert a sók vagy savak oldatainak koncentrációjának meghatározására, valamint egyes ipari oldatok összetételének szabályozására használják. A víz amfoter tulajdonságokkal rendelkezik. Vagyis a körülményektől függően savas és bázikus tulajdonságokat is képes felmutatni – savként és bázisként is működni.
Az ehhez az elemzéshez használt eszköznek nagyon hasonló a neve – konduktométer. Konduktométerrel mérik az oldatban lévő elektrolitok elektromos vezetőképességét, amelynek elemzését végzik. Talán érdemes megmagyarázni egy másik kifejezést - az elektrolitot. Ez egy olyan anyag, amely feloldva vagy megolvadvaionokra bomlik, aminek következtében elektromos áramot vezetnek. Az ion egy elektromosan töltött részecske. Valójában a konduktométer, amely a víz elektromos vezetőképességének bizonyos mértékegységeit veszi alapul, meghatározza annak elektromos vezetőképességét. Vagyis meghatározza egy adott térfogatú víz elektromos vezetőképességét, mint kiindulási mértékegységet.
Még a múlt század hetvenes éveinek eleje előtt a "mo" mértékegységet használták az elektromosság vezetőképességének jelzésére, ez egy másik mennyiség - Ohm - származéka volt, ami az ellenállás fő mértékegysége. Az elektromos vezetőképesség olyan mennyiség, amely fordítottan arányos az ellenállással. Most Siemensben mérik. Ez az érték a német fizikus, Werner von Siemens tiszteletére kapta a nevét.
Siemens
Siemens (Cm és S is jelölhető) az Ohm reciproka, amely az elektromos vezetőképesség mértékegysége. Egy cm egyenlő bármely olyan vezető elektromos vezetőképességével, amelynek ellenállása 1 ohm. A Siemens a következő képlettel fejezi ki:
A víz hővezető képessége
Most beszéljünk arról, mi az a hővezető képesség. A hővezető képesség az anyag azon képessége, hogy hőenergiát adjon át. A jelenség lényege abban rejlik, hogy az adott test vagy anyag hőmérsékletét meghatározó atomok és molekulák mozgási energiája átkerül.egy másik test vagy anyag interakciójuk során. Más szavakkal, a hővezető képesség testek, anyagok, valamint test és anyag közötti hőcsere.
A víz hővezető képessége is nagyon magas. Az emberek naponta használják a víznek ezt a tulajdonságát anélkül, hogy észrevennék. Például hideg vizet önteni egy edénybe, és hűteni benne az italokat vagy ételeket. A hideg víz hőt vesz fel a palackból, tartályból, helyette hideget ad, fordított reakció is lehetséges.
Most ugyanez a jelenség könnyen elképzelhető bolygóskálán is. Az óceán nyáron felmelegszik, majd a hideg idő beálltával lassan lehűl és átadja hőjét a levegőnek, felmelegítve ezzel a kontinenseket. A téli lehűlés után az óceán a szárazföldhöz képest nagyon lassan kezd felmelegedni, és átadja hűvösségét a nyári napsütéstől elszenvedett kontinenseknek.
Víz sűrűsége
Fentebb elhangzott, hogy a halak télen a tóban élnek, mivel a víz teljes felületükön kéreggel megfagy. Tudjuk, hogy a víz nulla fokos hőmérsékleten kezd jéggé alakulni. Mivel a víz sűrűsége nagyobb, mint a jég sűrűsége, a jég lebeg és megfagy a felszínen.
Mi a víz redox tulajdonságai?
Ezenkívül különböző körülmények között a víz oxidálószer és redukálószer is lehet. Vagyis a víz, feladva elektronjait, pozitív töltésű és oxidálódik. Vagy elektronokat szerez és negatívan töltődik, ami azt jelenti, hogy helyreáll. Az első esetben a víz oxidálódik, és halottnak nevezik. Ő birtokoljanagyon erős baktericid tulajdonságokkal rendelkezik, de nem kell inni. A második esetben a víz él. Élénkít, regenerálódásra serkenti a szervezetet, energiát visz a sejtekhez. A víz e két tulajdonsága közötti különbséget a "redoxpotenciál" kifejezés fejezi ki.
Mivel reagálhat a víz?
A víz szinte minden, a Földön létező anyaggal képes reagálni. Az egyetlen dolog, hogy ezeknek a reakcióknak a bekövetkezéséhez megfelelő hőmérsékletet és mikroklímát kell biztosítani.
Például szobahőmérsékleten a víz jól reagál olyan fémekkel, mint a nátrium, kálium, bárium – ezeket aktívnak nevezik. A halogének a fluor és a klór. Melegítéskor a víz jól reagál vassal, magnéziummal, szénnel, metánnal.
Különböző katalizátorok segítségével a víz reakcióba lép amidokkal, karbonsavak észtereivel. A katalizátor olyan anyag, amely úgy tűnik, hogy kölcsönös reakcióra készteti az összetevőket, felgyorsítva azt.
Van víz valahol máshol, csak a Földön?
Eddig a Naprendszer egyetlen bolygóján sem találtak vizet, kivéve a Földet. Igen, feltételezik a jelenlétét az olyan óriásbolygók műholdain, mint a Jupiter, a Szaturnusz, a Neptunusz és az Uránusz, de a tudósok egyelőre nem rendelkeznek pontos adatokkal. Van egy másik, még nem teljesen igazolt hipotézis a Mars bolygó és a Föld műhold - a Hold - felszín alatti vizéről. A Marsszal kapcsolatban számos elméletet terjesztettek elő, miszerint valaha óceán volt ezen a bolygón, és annak lehetséges modelljét még a tudósok is megtervezték.
A Naprendszeren kívül sok nagy és kis bolygó található, ahol a tudósok szerint víz is lehet. De ez idáig a leghalványabb mód sem biztos, hogy biztos lehet benne.
A víz hő- és elektromos vezetőképességének gyakorlati felhasználása
A víz nagy hőkapacitása miatt hőhordozóként használják a fűtőhálózatokban. Biztosítja a hőátadást a termelőtől a fogyasztóig. Sok atomerőmű vizet is használ kiváló hűtőfolyadékként.
Az orvostudományban jeget használnak hűtésre, gőzt fertőtlenítésre. A vendéglátó rendszerben jeget is használnak.
Sok atomreaktorban a vizet a sikeres nukleáris láncreakció moderátoraként használják.
A nyomás alatti vizet a sziklák hasítására, áttörésére, sőt vágására használják. Ezt aktívan használják alagutak, földalatti létesítmények, raktárak, metrók építésénél.
Következtetés
A cikkből az következik, hogy a víz tulajdonságait és funkcióit tekintve a Föld legpótolhatatlanabb és legcsodálatosabb anyaga. Egy ember vagy bármely más élőlény élete a Földön függ a víztől? Természetesen igen. Hozzájárul ez az anyag az emberi tudományos tevékenységhez? Igen. Van-e a víznek elektromos vezetőképessége, hővezető képessége és egyéb hasznos tulajdonságai? A válasz is igen. Egy másik dolog, hogy egyre kevesebb víz van a Földön, és még inkább tiszta víz. A mi feladatunk pedig az, hogy megőrizzük és megóvjuk tőle (és ezért mindannyiunktól).eltűnés.
