Cel mai comun solvent de pe planeta noastră este apa. Corpul unei persoane medii care cântărește 70 kg conține aproximativ 40 kg de apă. În acest caz, aproximativ 25 kg de apă este lichidul din interiorul celulelor, iar 15 kg este lichidul extracelular, care include plasma sanguină, lichidul intercelular, lichidul cefalorahidian, lichidul intraocular și conținutul lichid. tract gastrointestinal. La animale şi organisme vegetale apa reprezintă de obicei mai mult de 50%, iar în unele cazuri conținutul de apă ajunge la 90-95%.

Datorită proprietăților sale anormale, apa este un solvent unic, perfect adaptat pentru viață.

În primul rând, apa dizolvă bine compuși ionici și polari. Această proprietate a apei se datorează în mare măsură constantei sale dielectrice ridicate (78,5).

O altă clasă mare de substanțe care sunt ușor solubile în apă include compuși organici polari, cum ar fi zaharuri, aldehide, cetone și alcooli. Solubilitatea lor în apă se explică prin tendința moleculelor de apă de a forma legături polare cu grupările funcționale polare ale acestor substanțe, de exemplu cu grupările hidroxil ale alcoolilor și zaharurilor sau cu atomul de oxigen al grupării carbonil a aldehidelor și cetonelor. Mai jos sunt exemple de legături de hidrogen care sunt importante pentru solubilitatea substanțelor în sistemele biologice. Datorită polarității sale ridicate, apa provoacă hidroliza substanțelor.

Deoarece apa constituie partea principală mediu intern organism, asigura procesele de absorbtie, miscare nutriențiși produse metabolice din organism.

Trebuie remarcat faptul că apa este produsul final al oxidării biologice a substanțelor, în special a glucozei. Formarea apei ca urmare a acestor procese este însoțită de eliberarea unei cantități mari de energie - aproximativ 29 kJ/mol.

Importante sunt și alte proprietăți anormale ale apei: ridicate tensiune de suprafata, vâscozitate scăzută, puncte ridicate de topire și fierbere și densitate mai mare în stare lichidă decât în ​​stare solidă.

Apa se caracterizează prin prezența unor asociați - grupuri de molecule legate prin legături de hidrogen.

În funcție de afinitatea pentru apă, grupele funcționale ale particulelor solubile sunt împărțite în hidrofile (atragerea apei), ușor solvatate cu apă, hidrofobe (respingând apa) și difile.

Grupările hidrofile includ grupări funcționale polare: hidroxil -OH, amino -NH2, tiol -SH, carboxil -COOH. Grupările hidrofobe includ grupări nepolare, de exemplu radicali hidrocarburi: CH3-(CH2)p-, C6H5-. Hifilele includ substanțe (aminoacizi, proteine), ale căror molecule conțin atât grupări hidrofile (-OH, -NH 2, -SH, -COOH) cât și grupări hidrofobe: (CH 3 - (CH 2) p, - C6H5-).

Când substanțele difile se dizolvă, structura apei se modifică ca urmare a interacțiunii cu grupările hidrofobe. Gradul de ordonare a moleculelor de apă situate în apropierea grupărilor hidrofobe crește, iar contactul moleculelor de apă cu grupările hidrofobe este redus la minimum. Grupurile hidrofobe, atunci când sunt asociate, împing moleculele de apă din locația lor.

Metode de purificare a apei- metode de separare a apei de impuritățile și elementele nedorite. Există mai multe metode de curățare și toate se încadrează în trei grupuri de metode:

· mecanice

· fizice şi chimice

· biologice

Cea mai ieftină - curățarea mecanică - este folosită pentru separarea materiei în suspensie. Metode de bază: strecurare, decantare și filtrare. Sunt folosite ca etape preliminare.

Tratamentul chimic este utilizat pentru a separa impuritățile anorganice solubile din apele uzate. La tratarea apelor uzate cu reactivi, aceasta o neutralizează, eliberează compuși dizolvați, decolorează și dezinfectează apele uzate.

Tratamentul fizico-chimic este utilizat pentru purificarea apelor uzate din particule grosiere și fine, impurități coloidale și compuși dizolvați. O metodă de curățare foarte productivă, dar în același timp costisitoare.

Pentru îndepărtarea compușilor organici dizolvați se folosesc metode biologice. Metoda se bazează pe capacitatea microorganismelor de a descompune compușii organici dizolvați.

În prezent, din cantitatea totală de ape uzate, 68% din toate apele uzate sunt supuse epurării mecanice, 3% epurării fizice și chimice, iar 29% epurării biologice. În viitor, este planificată creșterea ponderii epurării biologice la 80%, ceea ce va îmbunătăți calitatea apei tratate.

Principala metodă de îmbunătățire a calității epurării emisiilor nocive pentru întreprinderi este economie de piata este un sistem de amenzi, precum și un sistem de taxe pentru utilizarea instalațiilor de epurare a apelor uzate.

Halogeni(din grecescul ἁλός - sare și γένος - naștere, origine; uneori se folosește numele învechit halogenuri) - elemente chimice din grupa a 17-a tabelul periodic elemente chimice D.I. Mendeleev (conform clasificării învechite - elemente ale subgrupului principal al grupului VII).

Reacționează cu aproape toată lumea substanțe simple, cu excepția unor nemetale. Toți halogenii sunt agenți de oxidare energetică și, prin urmare, se găsesc în natură doar sub formă de compuși. Odată cu creșterea numărului de serie activitate chimică halogenii scade, activitatea chimică a ionilor de halogenură F - , Cl - , Br - , I - , At - scade.

Halogenii includ fluor F, clor Cl, brom Br, iod I, astatin At, precum și (formal) elementul artificial ununseptium Uus.

Toți halogenii sunt nemetale. La nivelul de energie exterior, 7 electroni sunt agenți puternici de oxidare. Când interacționează cu metalele, are loc o legătură ionică și se formează săruri. Halogenii (cu excepția F), atunci când interacționează cu mai multe elemente electronegative, pot prezenta și ei proprietăți de restaurare pâna la cel mai înalt grad oxidare +7.

Caracteristicile chimiei fluorului

cel mai electronegativ element din tabelul periodic, într-o atmosferă de fluor totul arde, chiar și oxigenul!

CU fluorul liber este un gaz galben-verzui cu un ascuțit caracteristic și miros neplăcut. Densitatea sa în aer este de 1,13, punctul de fierbere –187 °C, punctul de topire –219 °C. Relativ masă atomică fluorul este egal cu 19. În toți compușii săi, fluorul este monovalent. Atomii de fluor se combină între ei pentru a forma molecule diatomice.

Fluorul formează compuși, direct sau indirect, cu toate celelalte elemente, inclusiv unele gaze nobile.

Fluorul se combină cu hidrogenul chiar și la –252 °C. La această temperatură, hidrogenul devine lichid și fluorul se solidifică și totuși reacția are loc cu o eliberare atât de puternică de căldură încât are loc o explozie. Multă vreme, compusul de fluor cu oxigen nu a fost cunoscut, dar în 1927, chimiștii francezi au reușit să obțină difluorura de oxigen, formată prin acțiunea fluorului asupra unei soluții slabe alcaline:

2F2 + 2NaOH = 2NaF + OF 2 + H2O.

Fluorul nu se combină direct cu azotul, ci indirect, cunoscutul specialist în fluor Otto Ruff a reușit să obțină trifluorura de azot NF 3 în 1928. Sunt cunoscuți și alți compuși de fluor care conțin azot. Sulful sub influența sa se aprinde atunci când este expus la aer. Cărbunele se aprinde într-o atmosferă de fluor la temperaturi obișnuite.

Cel mai simplu mijloc de stingere a incendiilor - apa - arde într-un curent de fluor cu o flacără violet deschis.

Toate metalele, în anumite condiții, interacționează cu fluorul. Metalele alcaline se aprind în atmosfera sa chiar și la temperatura camerei. Argintul și aurul reacţionează cu fluorul foarte lent la frig, iar când sunt încălzite ard în el. Platina nu reacționează cu fluorul în condiții normale, dar arde în el când este încălzită la 500-600 °C.

Din compușii altor halogeni cu metale, fluorul înlocuiește halogenii liberi, luându-le locul. Oxigenul este, de asemenea, ușor înlocuit cu fluor din majoritatea compușilor de oxigen. De exemplu, fluorul descompune apa eliberând oxigen (cu un amestec de ozon):

H2O + F2 = 2НF + O.

Combinându-se cu hidrogenul, fluorul formează un compus gazos - fluorură de hidrogen HF. Soluțiile apoase de acid fluorhidric se numesc acid fluorhidric. HF gazos este un gaz incolor cu miros înțepător, care are un efect foarte dăunător asupra organelor respiratorii și mucoaselor. Modul obișnuit de obținere este acțiunea acidului sulfuric asupra fluorului CaF 2:

CaF2 + H2SO4 = CaS04 + 2НF.

Moleculele de fluorură de hidrogen se caracterizează prin capacitatea de a se asocia (combina). La o temperatură de aproximativ 90 °C, se obține o moleculă simplă de HF cu o greutate moleculară relativă de 20, dar când temperatura scade la 32 °C, măsurătorile conduc la o formulă dublă H 2 F 2. La punctul de fierbere al acidului fluorhidric egal cu 19,4 °C apar asociații H 3 F 3 și H 4 F 4. Cu mai mult temperaturi scăzute compoziția asociaților fluorurii de hidrogen este și mai complexă.

Acidul fluorhidric afectează toate metalele, cu excepția aurului și a platinei. Acidul fluorhidric acționează foarte lent asupra cuprului și argintului. Soluțiile slabe ale acestuia nu au niciun efect asupra staniului, cuprului și bronzului.

De asemenea, plumbul este rezistent la acidul fluorhidric, care este acoperit cu un strat de fluorură de plumb, care protejează metalul de distrugerea ulterioară. Prin urmare, plumbul servește ca material pentru echipamentele de producere a acidului fluorhidric.

Tendința de asociere a moleculelor de HF duce la faptul că pe lângă sărurile medii ale acidului fluorhidric sunt cunoscute și cele acide, de exemplu KHF 2 (fluorul se obține din acesta prin electroliză). Aceasta este diferența sa față de alți acizi hidrohalici, care dau doar săruri medii.

O trăsătură caracteristică a acidului fluorhidric, care îl deosebește de toți ceilalți acizi, este acțiunea sa extrem de ușoară asupra silicei SiO 2 și a sărurilor acidului silicic:

SiO2 + 4НF = SiF4 + 2H2O.

Tetrafluorura de siliciu SiF 4 este un gaz care se volatilizează în timpul reacției.

Acționând asupra silicei, care face parte din sticlă, acidul fluorhidric corodează sticla, deci nu poate fi depozitată în vase de sticlă.

Dintre substanțele organice, acidul fluorhidric acționează asupra hârtiei, lemnului și plută, carbonizându-le. Are un efect slab asupra plasticului și nu are deloc efect asupra parafinei, care este ceea ce se folosește la depozitarea acidului fluorhidric în vase fabricate din acest material.

F torusul este destul de comun în natură. Procentul său în scoarța terestră se apropie de conținutul de elemente precum azot, sulf, crom, mangan și fosfor. Cu toate acestea, doar două minerale de fluor au importanță industrială - spatul fluor și criolitul. În plus, fluorul este inclus într-o cantitate relativ mică în compoziția apatitelor. Când fosfații naturali sunt transformați în îngrășăminte artificiale, compușii de fluor sunt obținuți ca subproduși.

Spatul fluor, denumit altfel fluorit, sau fluor, este în compoziția sa fluorură de calciu CaF 2. În natură, spatul fluor poate fi găsit atât sub formă de cristale individuale, cât și în mase continue. Geologii explică formarea depozitelor de spat fluor după cum urmează. Când masa odinioară lichidă se răcește Scoarta terestraÎn interiorul ei s-au format crăpături și goluri. Când soluțiile sau gazele vulcanice care conțin fluor au pătruns în astfel de goluri care au apărut în interiorul rocilor care conțin calciu, a avut loc o interacțiune între calciul rocii și fluorul soluției sau gazului. Ca rezultat al acestei interacțiuni, golurile au fost umplute cu o masă de fluorură de calciu. Aceasta este originea spatului fluor.

Varietatea de culori a spatului fluor este remarcabilă: poate fi complet incolor (transparent), alb, roz, albastru, verde, roșu, violet. Culorile sale cele mai comune sunt verde și violet.

Depozitele groase de spat fluor sunt situate în statele americane Illinois, Kentucky și Colorado.

Fluorul elementar și-a găsit în prezent singura utilizare pe scară largă: în dezinfecția apei de băut. Dar, spre deosebire de clorul său, care are același scop în mod direct, fluorul este folosit indirect. Acțiunea fluorului asupra apei produce ozon, care este folosit pentru sterilizarea apei de băut.

Apropo, fluorul intră în corpul nostru cu apa de băut. Cu lipsa fluorului scade rezistenta smaltului dintilor fata de acizii continuti in alimente.

Multe substanțe care conțin fluor sunt foarte importante pentru știința și tehnologia modernă. Compușii de fluor cu carbon, numiți fluorocarburi, au câștigat o importanță deosebită. Ele nu apar în natură și sunt obținute exclusiv artificial. Fluorocarburile au o serie de proprietăți valoroase: nu ard, nu se corodează, nu putrezesc etc. Posibilitățile aplicării lor practice sunt în continuă extindere. De exemplu, derivații fluoroclorurați ai celor mai simple hidrocarburi (CH 4 etc.) - așa-numitele freoni – sunt utilizate pe scară largă ca agenți frigorifici în unitățile frigorifice de pe nave, vagoane de cale ferată, în frigiderele de uz casnic etc.

Clorul molecular și compușii săi principali

Energia de formare a moleculelor de apă este mare, este de 242 kJ/mol. Aceasta explică stabilitatea apei în condiții naturale. Stabilitatea combinată cu caracteristicile electrice și structura moleculară fac din apa un solvent aproape universal pentru multe substanțe. Constanta dielectrică ridicată determină cea mai mare capacitate de dizolvare a apei în raport cu substanțele ale căror molecule sunt polare. Dintre substanțele anorganice, multe săruri, acizi și baze sunt solubile în apă. Dintre substanțele organice, sunt solubile doar cele în ale căror molecule grupele polare formează o parte semnificativă - mulți alcooli, amine, acizi organici, zaharuri etc.

Dizolvarea substanțelor în apă este însoțită de formarea de legături slabe între moleculele sau ionii acestora și moleculele de apă. Acest fenomen se numește hidratare. Substanțele cu structură ionică se caracterizează prin formarea de învelișuri de hidratare în jurul cationilor datorită legăturilor donor-acceptor cu perechea singură de electroni a atomului de oxigen. Cationii sunt hidratați într-o măsură mai mare, cu cât raza lor este mai mică și cu atât sarcina lor este mai mare. Anionii, de obicei mai puțin hidratați decât cationii, atașează moleculele de apă prin legături de hidrogen.

În procesul de dizolvare a substanțelor, amploarea momentului electric al dipolului moleculelor de apă se modifică, se modifică orientarea lor spațială, unele legături de hidrogen sunt rupte și altele se formează. Împreună, aceste fenomene duc la o restructurare a structurii interne.

Solubilitatea solidelor în apă depinde de natura acestor substanțe și de temperatură și variază în limite largi. Creșterea temperaturii în majoritatea cazurilor crește solubilitatea sărurilor. Cu toate acestea, solubilitatea compușilor precum CaSO4·2H2O, Ca(OH)2 scade odată cu creșterea temperaturii.

Odată cu dizolvarea reciprocă a lichidelor, dintre care unul este apa, sunt posibile diferite cazuri. De exemplu, alcoolul și apa se amestecă între ele în orice raport, deoarece ambele sunt polare. Benzina (un lichid nepolar) este practic insolubilă în apă. Cazul cel mai general este cazul solubilității reciproce limitate. Exemplele includ sisteme apă-eter și apă-fenol. Când este încălzită, solubilitatea reciprocă pentru unele lichide crește, în timp ce pentru altele scade. De exemplu, pentru sistemul apă-fenol, creșterea temperaturii peste 68 °C duce la o solubilitate reciprocă nelimitată.

Gazele (de exemplu, NH 3, CO 2, SO 2) sunt foarte solubile în apă, de regulă, în cazurile în care intră într-o reacție chimică cu apa; De obicei, solubilitatea gazelor este scăzută. Pe măsură ce temperatura crește, solubilitatea gazelor în apă scade.

Trebuie remarcat faptul că solubilitatea oxigenului în apă este de aproape 2 ori mai mare decât solubilitatea azotului. Ca urmare, compoziția aerului dizolvat în apă din rezervoare sau instalații de tratare diferă de aerul atmosferic. Aerul dizolvat este îmbogățit cu oxigen, care este foarte important pentru organismele care trăiesc în mediul acvatic.

Soluțiile apoase, ca oricare altele, se caracterizează printr-o scădere a punctului de îngheț și o creștere a punctului de fierbere. Una dintre proprietățile generale ale soluțiilor se manifestă în fenomenul de osmoză. Dacă două soluții de concentrații diferite sunt separate printr-o partiție semi-permeabilă, moleculele de solvent pătrund prin aceasta de la o soluție diluată la una concentrată. Mecanismul osmozei poate fi înțeles dacă avem în vedere că, conform principiului natural general, toate sistemele moleculare tind spre starea de distribuție cea mai uniformă (în cazul a două soluții, tendința de a egaliza concentrațiile de ambele părți ale partiție).

Apa este unul dintre cei mai abundenți compuși de pe Pământ. Nu este doar în râuri și mări; Toate organismele vii conțin și apă. Viața este imposibilă fără ea. Apa este un solvent bun (diverse substanțe se dizolvă ușor în ea). seva animală și vegetală consta în principal din apă. Apa există pentru totdeauna; se deplasează constant din sol în atmosferă și organisme și înapoi. Peste 70% din suprafața pământului este acoperită cu apă.

Ce este apa

Ciclul apei

Apa râurilor, mărilor și lacurilor se evaporă în mod constant, transformându-se în picături minuscule de vapori de apă. Picăturile se adună împreună pentru a se forma, din care apa se revarsă pe pământ sub formă de ploaie. Acesta este ciclul apei în natură. În norii de vapori ne răcim și ne întoarcem pe pământ sub formă de ploaie, zăpadă sau grindină. Apele uzate din canalizări și fabrici sunt tratate și apoi evacuate în mare.

Statie de apa

Apa de râu conține neapărat impurități, așa că trebuie purificată. Apa intră în rezervoare, unde se depune și particulele solide se depun în fund. Apa trece apoi prin filtre care captează orice solide rămase. Apa se scurge prin straturi de pietriș curat, nisip sau cărbune activ, unde este curățat de murdărie și impurități solide. După filtrare, apa este tratată cu clor pentru a ucide bacteriile patogene, după care este pompată în rezervoare și furnizată clădirilor rezidențiale și fabricilor. Înainte ca apele uzate să ajungă în mare, acestea trebuie tratate. La o stație de tratare a apei, aceasta este trecută prin filtre care captează murdăria, apoi este pompată în rezervoare de decantare unde solidele sunt lăsate să se depună pe fund. Bacteriile distrug resturile de substanțe organice, descompunându-le în componente inofensive.

Purificarea apei

Apa este un solvent bun, deci conține de obicei impurități. Puteți purifica apa folosind distilare(vezi articolul „”), dar mai mult metoda eficienta curatenie - deionizare(desalinizarea). Ionii sunt atomi sau molecule care au pierdut sau au câștigat electroni și, ca urmare, au primit o sarcină pozitivă sau negativă. Pentru deionizare, o substanță numită ionit. Contine ioni de hidrogen incarcati pozitiv (H+) si ioni de hidroxid incarcati negativ (OH -).Cand apa contaminata trece prin rasina, ionii de impuritati sunt inlocuiti cu ioni de hidrogen si hidroxid din rasina. Ionii de hidrogen și hidroxid se combină pentru a forma noi molecule de apă. Apa care a trecut prin schimbătorul de ioni nu mai conține impurități.

Apa ca solvent

Apa este un solvent excelent; multe substanțe se dizolvă ușor în ea (vezi și articolul „“). Acesta este motivul pentru care apa pură se găsește rar în natură. Într-o moleculă de apă, sarcinile electrice sunt ușor separate, deoarece atomii de hidrogen sunt localizați pe o parte a moleculei. Acesta este motivul pentru care compușii ionici (compuși formați din ioni) se dizolvă atât de ușor în ea. Ionii sunt încărcați și moleculele de apă îi atrag.

Apa, ca toți solvenții, poate dizolva doar o cantitate limitată de substanță. O soluție se numește saturată atunci când solventul nu poate dizolva o porțiune suplimentară a substanței. De obicei, cantitatea de substanță pe care o poate dizolva un solvent crește odată cu încălzirea. Zaharul se dizolva mai usor in apa fierbinte decat in apa rece. Băuturile gazoase sunt vapori de apă ai dioxidului de carbon. Cu cât mai sus, cu atât cantitate mare gazul este capabil să absoarbă soluția. Prin urmare, atunci când deschidem o cutie de băutură și, prin urmare, reducem presiunea, dioxidul de carbon scapă din băutură. La încălzire, solubilitatea gazelor scade. Aproximativ 0,04 grame de oxigen sunt de obicei dizolvate în 1 litru de apă de râu și de mare. Acest lucru este suficient pentru alge, pești și alți locuitori ai mărilor și râurilor.

Apă dură

Apa tare conține minerale dizolvate care provin din rocile prin care curgea apa. Săpunul nu face spumă bine în astfel de apă deoarece reacționează cu mineralele și formează fulgi. Există două tipuri de apă dură; diferența dintre ele este tipul de minerale dizolvate. Tipul de minerale dizolvate în apă depinde de tipul de rocă prin care curge apa (vezi figura). Duritatea temporară a apei apare atunci când calcarul reacţionează cu apa de ploaie. Calcarul este un carbonat de calciu insolubil, iar apa de ploaie este o soluție slabă de acid carbonic. Acidul reacţionează cu carbonatul de calciu pentru a forma bicarbonat, care se dizolvă în apă şi îl întăreşte.

Când apa cu duritate temporară fierbe sau se evaporă, unele dintre minerale precipită, formând solzi la fundul ibricului sau stalactite și stalagmite în peșteră. Apa cu duritate constantă conține alți compuși de calciu și magneziu, cum ar fi gipsul. Aceste minerale nu precipită atunci când sunt fierte.

Dedurizarea apei

Puteți elimina mineralele care întăresc apa prin adăugarea de sodă de spălat în soluție sau prin schimb de ioni, un proces similar cu deionizarea apei în timpul purificării. O substanță care conține ioni de sodiu care se schimbă cu ioni de calciu și magneziu găsiți în apă. În schimbătorul de ioni trece apa dură zeolit- substanță care conține sodiu. În zeolit, ionii de calciu și magneziu sunt amestecați cu ioni de sodiu, care nu adaugă duritate apei. Soda de spălat este carbonat de sodiu. În apa dură, reacționează cu compușii de calciu și magneziu. Rezultatul sunt compuși insolubili care nu formează flocuri.

Poluarea apei

Când apa netratată din fabrici și case pătrunde în mări și râuri, apare poluarea apei. Dacă există prea multe deșeuri în apă, bacterii care se descompun materie organică, se inmultesc si absorb aproape tot oxigenul. Doar bacteriile patogene care pot trăi în apă fără oxigen supraviețuiesc într-o astfel de apă. Când nivelul de oxigen dizolvat în apă scade, peștii și plantele mor. În apă intră și gunoiul, pesticidele și nitrații din îngrășăminte, cei toxici - plumb și mercur. Substante toxice, inclusiv metalele, intră în corpul peștilor și din ele în corpul altor animale și chiar al oamenilor. Pesticidele ucid microorganismele și animalele, perturbând astfel echilibrul natural. Îngrășăminte din câmpuri și detergenti care conțin fosfați, atunci când sunt eliberați în apă, provoacă creșterea crescută a plantelor. Plantele și bacteriile care se hrănesc cu plante moarte absorb oxigenul, reducându-i conținutul în apă.

Scurtă descriere a rolului apei pentru organisme

Apa este cel mai important compus anorganic, fără de care viața pe pământ este imposibilă. Această substanță este atât cea mai importantă parte și joacă un rol important ca factor extern pentru toate ființele vii.

Pe planeta Pământ, apa se găsește în trei stări de agregare: gazoasă (vapori în, lichidă (apă în atmosferă și ceață în atmosferă) și solidă (apa în ghețari, aisberguri etc.) Formula pentru vapori de apă este H 2 O , lichid (H 2 O) 2 (la T = 277 K) și (H 2 O) n - pentru apă solidă (cristale de gheață), unde n = 3, 4, ... (depinde de temperatură - cu atât temperatura este mai scăzută , cu atât valoarea lui n este mai mare).Moleculele de apă se combină în particule cu formula (H 2 O) n ca urmare a formării unor legături chimice speciale numite hidrogen; astfel de particule se numesc asociate; datorită formării de asociați, mai liber. structurile apar decât apa lichidă, prin urmare, la temperaturi sub 277 K, densitatea apei este Spre deosebire de alte substanțe, aceasta nu crește, ci scade, ca urmare, gheața plutește pe suprafața apei lichide și rezervoarele adânci nu îngheață până la fundul, mai ales că apa are o conductivitate termică scăzută.Acest lucru este de mare importanță pentru organismele care trăiesc în apă - nu mor atunci când înghețuri severeși supraviețuiesc în timpul frigului iernii până la apariția unor condiții de temperatură mai favorabile.

Prezența legăturilor de hidrogen determină capacitatea mare de căldură a apei, ceea ce face posibilă viața pe suprafața Pământului, deoarece prezența apei ajută la reducerea diferenței de temperatură dintre zi și noapte, precum și iarna și vara, deoarece atunci când răcită, apa se condensează și se eliberează căldură, iar atunci când este încălzită, apa se evaporă, până la Ruperea legăturilor de hidrogen este cheltuită și suprafața Pământului nu se supraîncălzește.

Moleculele de apă formează legături de hidrogen nu numai între ele, ci și cu moleculele altor substanțe (carbohidrați, proteine, acizi nucleici), care este unul dintre motivele apariției unui complex de compuși chimici, ca urmare a formării de care este posibilă existenţa unei substanţe speciale - o substanţă vie care formează diverse .

Rolul ecologic al apei este enorm și are două aspecte: este atât un factor de mediu extern (primul aspect), cât și unul intern (al doilea aspect). Ca extern factor de mediu apa face parte din factorii abiotici (umiditate, habitat, componentă climă și microclimat). Ca factor intern, apa joacă un rol important în interiorul celulei și în interiorul corpului. Să luăm în considerare rolul apei în interiorul celulei.

Într-o celulă, apa îndeplinește următoarele funcții:

1) mediul în care se află toate organelele celulei;

2) un solvent atât pentru substanțele anorganice, cât și pentru cele organice;

3) un mediu pentru apariția diferitelor procese biochimice;

4) un catalizator pentru reacțiile de schimb între substanțele anorganice;

5) un reactiv pentru procesele de hidroliză, hidratare, fotoliză etc.;

6) creează o anumită stare a celulei, de exemplu turgescență, care face ca celula să fie elastică și puternică mecanic;

7) îndeplinește o funcție de construcție, care constă în faptul că apa face parte din diferite structuri celulare, de exemplu membrane etc.;

8) este unul dintre factorii care unesc totul structuri celulareîntr-un singur întreg;

9) creează conductivitate electrică a mediului, transferând compușii anorganici și organici într-o stare dizolvată, provocând disocierea electrolitică a compușilor ionici și foarte polari.

Rolul apei în organism este că:

1) îndeplinește o funcție de transport, deoarece transformă substanțele într-o stare solubilă, iar soluțiile rezultate datorită diferitelor forțe (de exemplu, presiunea osmotică etc.) se deplasează de la un organ la altul;

2) îndeplinește o funcție conductivă datorită faptului că corpul conține soluții de electroliți capabile să conducă impulsuri electrochimice;

3) se leagă împreună organe individualeși sistemele de organe datorită prezenței unor substanțe speciale (hormoni) în apă, în timp ce efectuează reglarea umorală;

4) este una dintre substanțele care reglează temperatura corporală a corpului (apa sub formă de transpirație este eliberată pe suprafața corpului, se evaporă, datorită căreia se absoarbe căldura și corpul se răcește);

5) incluse în Produse alimentare etc.

Importanța apei în afara corpului este descrisă mai sus (habitat, regulator al temperaturii exterioare etc.).

Pentru organisme, apa dulce joacă un rol important (conținut de sare mai mic de 0,3%). În natură, practic, apa pură din punct de vedere chimic nu există; cea mai pură este apa de ploaie din zonele rurale, departe de zonele mari populate. Apa conținută în corpurile de apă dulce - râuri, iazuri, lacuri proaspete - este potrivită pentru organisme.

Instituție de învățământ municipală școala secundară Maninskaya

Lecție deschisă despre geografie

clasa a V-a

Profesor:

2008.

Tema lecției: „Apa este un solvent. Lucrarea apei în natură.”

Obiectivele lecției:

Prezentați elevilor importanța apei pe Pământ.

Dați conceptul de soluții și suspensii, substanțe solubile și insolubile în apă

Arătați munca apei în natură (creativă și distructivă)

Să cultivi o atitudine grijulie față de apă și o dragoste pentru frumos.

Echipament: hartă emisferelor, glob, declarație despre apă, tabele „Surf mare”, „Peșteră”, „Ocean”, „Locuitori ai mărilor și oceanelor”, „Intemperii”, eprubete cu apă, sare, nisip, filtru, magnetofon , TV, proiector multimedia .

În timpul orelor.

eu.Organizarea timpului.

II.Învățarea de materiale noi.

Lecția începe cu vizionarea unui fragment dintr-un film despre apă.

Pe fundalul muzicii blânde care reflectă sunetele apei.

Profesor:

Întinderea vastă a oceanului

Și apa liniștită a iazului,

Și totul este doar apă

Tema lecției noastre este „Apa este un solvent. Lucrarea apei în natură.”

Academicianul a vorbit clar și precis despre rolul apei în natură. „Este apa doar un lichid care se toarnă într-un pahar?

Oceanul care acoperă aproape întreaga planetă, întregul nostru minunat Pământ, în care viața a apărut acum milioane de ani, este apa.”

Norii, norii, ceața care transportă umiditatea către toate viețuitoarele de pe suprafața pământului sunt, de asemenea, apă.

Se pare că poartă dantelă

Copaci, tufișuri, fire,

Și pare un basm

Dar, în esență, este doar apă.

Diversitatea vieții este nelimitată. Este peste tot pe planeta noastră. Dar viața există doar acolo unde există apă. Nu există creatură vie dacă nu există apă. Da, astăzi în lecția noastră vom vorbi despre apă, despre Regina - Vodița. Hai să facem puțină încălzire.

Ghici ghicitori.

1. Se plimbă în subteran

Se uită la cer. ( arc)

2. Ce este vizibil când nimic nu este vizibil. ( ceaţă)

3. Seara zboară la pământ,

Noaptea rămâne pe pământ,

Dimineața zboară din nou. ( rouă)

4. Zboară fără aripi,

Aleargă fără picioare

Ei navighează fără pânză. ( nori)

5. Nu este un cal, ci aleargă,

Nu este o pădure, dar e zgomot. ( râu, pârâu).

6. A venit și a bătut pe acoperiș,

A plecat - nimeni nu a auzit. ( ploaie)

Să ne uităm la glob. Planeta noastră se numește Pământ din cauza unei neînțelegeri evidente: pământul reprezintă ¼ din teritoriul său, iar restul este apă. Ar fi corect să-i spunem planeta Apă! Există multă apă pe pământ, dar nu există apă absolut pură în natură; conține întotdeauna unele impurități, dintre care unele sunt de dorit, deoarece sunt necesare corpului uman. Altele pot fi periculoase pentru sănătate și pot face apa improprie pentru utilizare.

1. Apa este un solvent.

Nu există substanțe care, cel puțin într-o mică măsură, să nu se dizolve în apă. In apa grad minor Chiar și aurul, argintul, fierul și sticla se dizolvă. Oamenii de știință au calculat că, de exemplu, atunci când bem un pahar de ceai fierbinte, absorbim aproximativ 0,0001 g de sticlă dizolvată împreună cu acesta. Datorită capacității apei de a dizolva alte substanțe, nu poate fi niciodată numită absolut pură.

Demonstrație de experiență: apa ca solvent.

Se toarnă sare într-un pahar cu apă și se amestecă cu o lingură. Ce se întâmplă cu cristalele de sare? Ele devin din ce în ce mai mici și în curând dispar complet. Dar sarea a dispărut?

Nu. S-a dizolvat în apă. Am primit o soluție de sare.

Să trecem soluția de sare prin filtru. Nu s-a instalat nimic pe filtru. Soluția de sare a trecut liber prin filtru. Cum se numeste o solutie?

Soluție - un lichid care conține substanțe străine care sunt distribuite uniform în el .

Demonstrație de experiență: experienta cu argila.

Să facem același experiment cu argila. Particulele de argilă plutesc în apă. Să trecem apa prin filtru. Apa a trecut prin el, dar particulele de argilă au rămas pe filtru.

Din acest experiment putem concluziona că argila nu se dizolvă în apă.

Cum diferă rezultatele celor două experimente? ( apa cu sare dizolvată este transparentă, dar apa cu argilă nu)

Într-adevăr, apa naturală poate conține diverse particule care nu se dizolvă în ea. Astfel de particule o fac tulbure. În acest caz ei vorbesc despre suspensie. După ce a stat ceva timp, lichidul tulbure devine transparent. Particulele insolubile ale substanței se scufundă în fund. Iar în soluții, indiferent cât de mult stau, substanțele nu se depun la fund.

Oamenii au observat de mult că apa turnată în vase de argint nu se strica mult timp. Faptul este că conține argint dizolvat, care are un efect dăunător asupra bacteriilor din apă. Apa „argintie” este folosită de astronauți în timpul zborurilor.

Cum poți pregăti apă argintie acasă?

Nu numai substanțele solide și lichide se dizolvă în apă, ci și gaze: oxigen, azot, dioxid de carbon.

Peștii, plantele și animalele respiră oxigen dizolvat în apă.

Producția de apă carbogazoasă se bazează pe dizolvarea dioxidului de carbon în apă.

Lecție de educație fizică „Apa nu este apă”

Un joc de atenție. Eu numesc cuvintele. Dacă cuvântul numit înseamnă ceva care conține apă (nor), atunci copiii ar trebui să se ridice. Dacă un obiect sau un fenomen este indirect legat de apă (navă), copiii ridică mâna. Dacă se numește un obiect sau un fenomen care nu are legătură cu apa (vântul), copiii bat din palme.

Baltă, barcă, ploaie, nisip, cascadă, piatră, scafandru, zăpadă, copac, plajă, focă, mașină, nor.

2. Lucrarea apei în natură.

Multe fenomene de pe suprafața Pământului au loc cu participarea apei.

Astfel, fluxurile de apă de topire, atunci când sunt unite, devin niște fluxuri formidabile și pot provoca mari distrugeri. Asa se formeaza ravenele ( demonstrație de „basorelief”, „formarea unei râpe”).

Apa spală stratul superior al solului fertil.

Sub influența apei, rocile sunt distruse încet ( povestea pe masă „Intemperii”). Există un proverb popular: „Apa uzează pietrele”.

Infiltrandu-se in pamant, apa se erodeaza si dizolva diverse roci. Așa se formează golurile – peșterile – sub pământ ( tabelul „Peșteri”).

Cele înfricoșătoare sunt bine cunoscute dezastre naturale– inundații și tsunami.

În timpul inundațiilor și tsunami-urilor, apa demolează poduri, distruge malurile și clădirile, distruge recoltele și ia vieți omenești.

Postarea studenților „Inundații”.

Inundația reprezintă inundarea unor zone, zone populate, instalații industriale și agricole, producând pagube. Inundaţiile duc la distrugerea facilităţilor economice, distrugerea culturilor, pădurilor şi evacuarea forţată a populaţiei din zona inundabilă. Sunt numite inundații care duc nu numai la distrugere, ci și la victime umane catastrofale.

Ele pot fi cauzate de ploi abundente sau de topirea rapidă a zăpezii după o iarnă cu zăpadă.

Mesaj elevului „Tsunami”

Tsunami este un fenomen natural rar, dar foarte periculos. Cuvântul „tsunami” tradus din japoneză înseamnă „un val mare care inundă golful”. Aceste valuri pot fi minore și chiar de neobservat, dar pot fi și catastrofale. Tsunami-urile distructive sunt cauzate în principal de cutremure puternice subacvatice pe adâncimi mari mările și oceanele, precum și erupțiile vulcanice subacvatice. În același timp, miliarde de tone de apă sunt puse în mișcare în perioade scurte de timp. Se ridică valuri joase, care circulă de-a lungul suprafeței oceanului cu viteza unui avion cu reacție - 700-800 de kilometri pe oră.

În oceanul deschis, nici cele mai periculoase tsunami nu sunt deloc periculoase. Tragediile apar atunci când valurile de tsunami se apropie de zona de coastă puțin adâncă. Pe mal, valurile ajung la 10-15 metri și mai sus.

Consecințele unui tsunami pot fi catastrofale: provoacă distrugeri enorme și provoacă sute de mii de vieți omenești.

Cel mai mare număr de tsunami provine de pe coasta Pacificului (aproximativ o dată pe an).

Profesor: cât de mult lucrează apa în toate aceste exemple?

(distructiv)

Dar apa face mai mult decât o muncă distructivă. În timpul viiturii de primăvară, apa râului depune nămol fertil pe zone individuale de pământ. Pe ele se dezvoltă foarte bine vegetația.

Niciun proces în organismele vii nu are loc fără participarea apei. Plantele au nevoie de el pentru a absorbi substanțele din sol, pentru a le muta de-a lungul tulpinii, frunzelor, sub formă de soluții și pentru germinarea semințelor.

Tot ce este viu și neviu: orice sol, roci, toate obiectele, corpurile, organismele - constau din apă.

De exemplu, în corpul uman apa reprezintă 60-80% din masa totală.

Apa joacă un rol important în viața societății umane. Omul a transformat rezervoarele în căi de transport, iar curgerile râurilor - o sursă de energie electrică ieftină.

Apa este habitatul multor organisme vii care nu pot fi găsite pe uscat (f fragment din videoclipul filmului „Locuitorii mărilor și oceanelor”)

Resursele de apă reprezintă bogăția națională a țării noastre, care necesită atitudine atentă: contabilitate strictă, protecție împotriva poluării, utilizare economică.

Profesor: A Folosim întotdeauna apă cu moderație?

Omule amintește-ți pentru totdeauna:

Simbolul vieții pe pământ este apa!

Salvează-l și ai grijă -

Nu suntem singuri pe planetă!

III. Consolidare

1. Întrebări:

a) Care sunt numele tuturor mărilor și oceanelor luate împreună ( Oceanul mondial)

b) Nu marea, nu pământul - navele nu plutesc și nu poți merge ( mlaştină)

b) A bea apă peste tot este un dezastru ( mare)

d) Ghiciți despre ce substanță vorbim: Această substanță este foarte comună în natură, dar practic nu apare niciodată în forma sa pură. Fără această substanță, viața este imposibilă. Printre popoarele antice a fost considerat un simbol al nemuririi și fertilității. În general, acesta este cel mai extraordinar lichid din lume. Ce este asta? ( apă).

2. Jocul „Tasează extra” (cartele cu sarcina sunt pe birourile elevilor)

Sarcina: Taiați cuvântul suplimentar și explicați de ce?

a) Zăpadă, gheață, abur, grindină.

b) Ploaie, fulg de nea, mare, râu.

c) Grindină, vapori de apă, zăpadă, ploaie.

3. Și acum următoarea sarcină. Completați spațiile libere din text:

Apă... solvent. Solidele se dizolvă în el.

De exemplu...: substanțe lichide, de exemplu... substanțe gazoase,

De exemplu…

În acest sens, apa nu poate fi găsită în natură.

4. Jocul „Extra Property”

Sarcina: Trimiteți proprietatea care nu se aplică apei.

Proprietate:

a) Are culoare, nu are culoare.

b) Are gust, nu are gust.

c) Are un miros, nu are miros.

d) Opac, transparent.

e) Are fluiditate, nu are fluiditate.

f) Se încălzește rapid și se răcește rapid, se încălzește încet și se răcește încet.

g) Dizolvă nisipul și creta, dizolvă sarea și zahărul.

h) Are o formă, nu are o formă.

Pe fondul muzicii

Profesor:

Apa este un dar minunat al naturii,

Viu, fluid și liber,

Pictează imaginile vieții noastre.

În cele trei forme importante ale sale.

Acum curge ca un parau, acum bate ca un rau,

Se toarnă din pahar pe pământ.

Îngheață în gheață subțire,

Frumos numit fulg de nea.

Apoi aburul devine ușor:

A existat - și deodată ea a plecat.

Mare muncitor Voditsa,

Ei bine, cum să nu o admiri?

Ea plutește spre noi ca norii,

Udat de zăpadă și ploaie,

Și distruge și provoacă,

Și așa ne cere îngrijirea.

IV. Temă pentru acas㧠23, sarcina 77 registru de lucru. pagina 45

(H2O) este una dintre cele mai comune și importante substanțe. Nu există apă pură în natură; ea conține întotdeauna impurități. Apa pură se obține prin distilare. Apa distilată se numește apă distilată. Compoziția apei (în masă): 11,19% hidrogen și 88,81% oxigen. Apa pura transparent, inodor și fără gust. Are cea mai mare densitate la 0° C (1 g/cm3). Densitatea gheții este mai mică decât densitatea apei lichide, astfel încât gheața plutește la suprafață. Apa îngheață la 0°C și fierbe la 100°C la o presiune de 101.325 Pa. Conduce prost căldura și conduce foarte prost electricitatea. Apa este un solvent bun. Molecula de apă are o formă unghiulară; atomii de hidrogen formează un unghi de 104,3° în raport cu oxigenul. Prin urmare, o moleculă de apă este un dipol: partea moleculei în care se află hidrogenul este încărcată pozitiv, iar partea în care se află oxigenul este încărcată negativ. Datorită polarității moleculelor de apă, electroliții din ea se disociază în ioni. Apa lichidă, împreună cu moleculele obișnuite de H2O, conține molecule asociate, adică conectate în agregate mai complexe (H2O)x datorită formării legăturilor de hidrogen (Fig. 4). Prezența legăturilor de hidrogen între moleculele de apă explică anomaliile acesteia proprietăți fizice: densitate maximă la 4° C, punct de fierbere ridicat (în seria H2O - H2S - H2Se) capacitate termică anormal de mare (4,18 kJ/(g K)). Pe măsură ce temperatura crește, legăturile de hidrogen sunt rupte și ruperea completă are loc atunci când apa se transformă în abur.

Figura 4. Molecula de apă

Soluțiile sunt un sistem omogen multicomponent format dintr-un solvent, substanțe dizolvate și produse ale interacțiunii lor. În funcție de starea lor de agregare, soluțiile pot fi lichide (apa de mare), gazoase (aer) sau solide (multe aliaje metalice). Dimensiunile particulelor din soluțiile adevărate sunt mai mici de 10-9 m (de ordinul dimensiunilor moleculare). Dacă particulele moleculare sau ionice distribuite într-o soluție lichidă sunt prezente în astfel de cantități încât, în condiții date, nu mai are loc dizolvarea substanței, soluția se numește saturată. (De exemplu, dacă puneți 50 g de NaCl în 100 g de H2O, atunci la 200C se vor dizolva doar 36 g de sare).

O soluție se numește saturată dacă este în echilibru dinamic cu un exces de substanță dizolvată. Prin introducerea a mai puțin de 36 g de NaCl în 100 g de apă la 200C, se obține o soluție nesaturată. Când un amestec de sare și apă este încălzit la 1000C, 39,8 g de NaCl se vor dizolva în 100 g de apă. Dacă sarea nedizolvată este acum îndepărtată din soluție și soluția este răcită cu grijă la 200C, excesul de sare nu precipită întotdeauna. În acest caz, avem de-a face cu o soluție suprasaturată. Soluțiile suprasaturate sunt foarte instabile. Agitarea, agitarea sau adăugarea de boabe de sare poate face ca excesul de sare să se cristalizeze și să intre într-o stare saturată stabilă. O soluție nesaturată este o soluție care conține mai puțină substanță decât una saturată. O soluție suprasaturată este o soluție care conține mai multă substanță decât o soluție saturată.

Soluțiile se formează prin interacțiunea dintre un solvent și o substanță dizolvată. Procesul de interacțiune dintre un solvent și un dizolvat se numește solvatare (dacă solventul este apă - hidratare). Dizolvarea continuă cu formarea de produse de diferite forme și forțe - hidrați. Aceasta implică atât fizice cât și natura chimica. Procesul de dizolvare datorat acestui tip de interacțiune a componentelor este însoțit de diverse fenomene termice. Energia caracteristică dizolvării este căldura de formare a soluției, considerată ca suma algebrică a efectelor termice ale tuturor etapelor endo- și exoterme ale procesului. Cele mai semnificative dintre ele sunt:

– procese de absorbție a căldurii – distrugere rețea cristalină, ruperea legăturilor chimice în molecule;

– procese generatoare de căldură - formarea produselor de interacțiune a unei substanțe dizolvate cu un solvent (hidrați) etc.

Dacă energia de distrugere a rețelei cristaline este mai mică decât energia de hidratare a substanței dizolvate, atunci dizolvarea are loc cu eliberarea de căldură (se observă încălzirea). Astfel, dizolvarea NaOH este un proces exotermic: se cheltuiesc 884 kJ/mol pentru distrugerea rețelei cristaline, iar în timpul formării ionilor de Na+ și OH - hidratați, se eliberează 422, respectiv 510 kJ/mol. Dacă energia rețelei cristaline mai multă energie hidratare, apoi are loc dizolvarea cu absorbția căldurii (în timpul pregătirii soluție apoasă NH4NO3 are loc o scădere a temperaturii).

Solubilitate. Solubilitatea limitativă a multor substanțe în apă (sau în alți solvenți) este o valoare constantă corespunzătoare concentrației unei soluții saturate la o anumită temperatură. Este o caracteristică calitativă a solubilității și este dată în cărțile de referință în grame la 100 g de solvent (în anumite condiții). Solubilitatea depinde de natura solutului și solventului, de temperatură și presiune.

1. Natura substanței dizolvate. Substanțele cristaline sunt împărțite în:

P - foarte solubil (mai mult de 1,0 g la 100 g de apă);

M - ușor solubil (0,1 g - 1,0 g la 100 g apă);

H - insolubil (mai puțin de 0,1 g la 100 g de apă).

2. Natura solventului. Când se formează o soluție, legăturile dintre particulele fiecărei componente sunt înlocuite cu legături dintre particulele diferitelor componente. Pentru a se forma noi legături, componentele soluției trebuie să aibă același tip de legături, adică să fie de aceeași natură. Prin urmare, substanțele ionice se dizolvă în solvenți polari și slab în cei nepolari, iar substanțele moleculare fac opusul.

3. Efectul temperaturii. Dacă dizolvarea unei substanțe este un proces exotermic, atunci cu creșterea temperaturii solubilitatea acesteia scade (de exemplu, Ca(OH)2 în apă) și invers. Majoritatea sărurilor se caracterizează printr-o creștere a solubilității atunci când sunt încălzite (Fig. 5). Aproape toate gazele se dizolvă odată cu degajarea de căldură. Solubilitatea gazelor în lichide scade odată cu creșterea temperaturii și crește odată cu scăderea temperaturii.

4. Efectul presiunii. Odată cu creșterea presiunii, solubilitatea gazelor în lichide crește, iar odată cu scăderea presiunii scade.

Figura 5. Dependența solubilității substanțelor de temperatură