Vanduo, vienas nuostabiausių junginių Žemėje, jau seniai stebino tyrėjus daugelio jo fizinių savybių neįprastumu:

1) Abiejų medžiagų neišsemiamumas ir gamtos išteklius; jei visi kiti žemės ištekliai yra sunaikinami arba išsklaidomi, atrodo, kad vanduo iš to pabėga įvairių formų arba teigia: be skysto – kieto ir dujinio. Tai vienintelė tokio pobūdžio medžiaga ir išteklius. Ši savybė užtikrina vandens buvimą visur, prasiskverbia per visą geografinį Žemės gaubtą ir atlieka joje įvairius darbus.

2) Jam būdingas plėtimasis kietėjimo (užšalimo) metu ir tūrio sumažėjimas lydymosi metu (perėjimas prie skysta būsena).

3) Maksimalus tankis esant +4 °C temperatūrai ir su tuo labai svarbios savybės natūralioms ir biologiniai procesai, pavyzdžiui, vengiant gilaus vandens telkinių užšalimo. Paprastai didžiausias fizinių kūnų tankis stebimas kietėjimo temperatūroje. Didžiausias distiliuoto vandens tankis stebimas esant nenormalioms sąlygoms – 3,98-4 °C (arba suapvalinta +4 °C) temperatūroje, t.y. esant aukštesnei už kietėjimo (užšalimo) tašką. Vandens temperatūrai nukrypstant nuo 4 °C į abi puses, vandens tankis mažėja.

4) Ledas tirpdamas (tirpdamas) plūduriuoja vandens paviršiuje (skirtingai nuo kitų skysčių).

5) Nenormalus vandens tankio pokytis reiškia tą patį nenormalų vandens tūrio pokytį kaitinant: temperatūrai pakilus nuo 0 iki 4 ° C, šildomo vandens tūris mažėja ir tik toliau didėjant pradeda didėti. . Jei, mažėjant temperatūrai ir pereinant iš skystos į kietą būseną, vandens tankis ir tūris pasikeitė taip pat, kaip ir daugumos medžiagų, tai artėjant žiemai natūralių vandenų paviršiniai sluoksniai. atvėstų iki 0 °C ir nugrimztų į dugną, atlaisvintų vietos šiltesniems sluoksniams, ir tai tęstųsi tol, kol visa rezervuaro masė įgautų 0 °C temperatūrą. Tada vanduo imtų užšalti, susidarančios ledo sangrūdos nugrimztų į dugną, o rezervuaras užšaltų visu gyliu. Tačiau daugelis gyvybės formų vandenyje būtų neįmanomos. Bet kadangi didžiausias tankis vanduo pasiekia 4 °C, tada aušinimo sukeltas jo sluoksnių judėjimas baigiasi pasiekus šią temperatūrą. Toliau mažėjant temperatūrai, atvėsęs sluoksnis, kurio tankis mažesnis, lieka ant paviršiaus, užšąla ir taip apsaugo apatinius sluoksnius nuo tolesnio atšalimo ir užšalimo.

6) Vandens perėjimą iš vienos būsenos į kitą lydi atitinkamo šilumos kiekio sąnaudos (garavimas, lydymas) arba išsiskyrimas (kondensacija, užšalimas). 1 g ledo ištirpdyti reikia 677 cal, o 1 g vandens išgarinti – 80 cal mažiau. Didelė latentinė ledo lydymosi šiluma užtikrina, kad sniegas ir ledas tirpsta lėtai.

7) Gebėjimas palyginti lengvai pereiti į dujinę būseną (išgaruoti) ne tik esant teigiamai, bet ir neigiamai temperatūrai. Pastaruoju atveju garavimas vyksta aplenkiant skystąją fazę – iš kietos medžiagos (ledo, sniego) tiesiai į garų fazę. Šis reiškinys vadinamas sublimacija.

8) Jei palyginsime hidridų, sudarytų iš periodinės lentelės šeštos grupės elementų (selenas H 2 Se, telūras H 2 Te) ir vandens (H 2 O), virimo ir užšalimo temperatūras, tai analogiškai su jais virimo temperatūra. vandens turėtų būti apie 60 ° C, o užšalimo temperatūra žemesnė nei 100 ° C. Tačiau ir čia atsiranda anomalios vandens savybės – esant normaliam 1 atm slėgiui. vanduo užverda +100 °C, o užšąla 0 °C temperatūroje.

9) Nepaprastai didelę reikšmę gamtos gyvenime turi tai, kad vandens šiluminė talpa yra neįprastai didelė, 3000 kartų didesnė už orą. Tai reiškia, kad 1 m 3 vandens atšaldžius 1 0 C, tokiu pat kiekiu įkaista 3000 m 3 oro. Todėl, kaupdamas šilumą, vandenynas mažina pakrančių zonų klimatą.

10) Vanduo sugeria šilumą, kai jis išgaruoja ir tirpsta, o išleidžia, kai kondensuojasi nuo garų ir užšąla.

11) Vandens gebėjimas dispersinėje terpėje, pavyzdžiui, smulkiai akytose dirvose arba biologinėse struktūrose, pereiti į surištą arba išsklaidytą būseną. Tokiais atvejais labai pasikeičia vandens savybės (jo judrumas, tankis, užšalimo temperatūra, paviršiaus įtempimas ir kiti parametrai), kurie yra itin svarbūs procesams natūraliose ir biologinėse sistemose atsirasti.

12) Vanduo yra universalus tirpiklis, todėl ne tik gamtoje, bet ir laboratorinėmis sąlygomis idealiai gryno vandens nėra dėl to, kad jis gali ištirpinti bet kurį indą, kuriame jis yra. Buvo pasiūlyta, kad idealiai gryno vandens paviršiaus įtempis būtų toks, kad juo būtų galima čiuožti. Vandens gebėjimas ištirpti užtikrina medžiagų patekimą į geografinis vokas, yra medžiagų apykaitos tarp organizmų ir aplinkos pagrindas, mitybos pagrindas.

13) Iš visų skysčių (išskyrus gyvsidabrį) didžiausias paviršiaus slėgis ir paviršiaus įtempis yra vandens: = 75 10 -7 J/cm 2 (glicerolis – 65, amoniakas – 42, o visi kiti – žemiau 30 10 -7 J/cm 2 ). ). Dėl to vandens lašas linkęs įgauti rutulio formą, o susilietus su kietais kūnais sušlapina daugumos jų paviršių. Štai kodėl jis gali pakilti per uolienų ir augalų kapiliarus, sudarydamas dirvą ir maitindamas augalus.

14) Vanduo turi didelį šiluminį stabilumą. Vandens garai pradeda skaidytis į vandenilį ir deguonį tik esant aukštesnei nei 1000 °C temperatūrai.

15) Chemiškai grynas vanduo yra labai prastas elektros laidininkas. Dėl mažo suspaudžiamumo garsas ir ultragarso bangos gerai sklinda vandenyje.

16) Vandens savybės labai pasikeičia veikiant slėgiui ir temperatūrai. Taigi, didėjant slėgiui, vandens virimo temperatūra didėja, o užšalimo temperatūra, priešingai, mažėja. Kylant temperatūrai, mažėja vandens paviršiaus įtempis, tankis ir klampumas, didėja vandens laidumas ir garso greitis.

Nenormalios vandens savybės kartu rodo itin didelį jo atsparumą poveikiui išoriniai veiksniai, atsiranda dėl papildomų jėgų tarp molekulių, vadinamų vandenilio ryšiais. Vandenilio ryšio esmė yra ta, kad vandenilio jonas, sujungtas su kito elemento jonu, gali elektrostatiškai pritraukti to paties elemento joną iš kitos molekulės. Vandens molekulė turi kampinę struktūrą: jos sudėtyje esantys branduoliai sudaro lygiašonį trikampį, kurio pagrindu yra du protonai, o viršūnėje - deguonies atomo branduolys (2.2 pav.).

2.2 pav. – Vandens molekulės sandara

Iš 10 elektronų (5 porų), esančių molekulėje, viena pora (vidiniai elektronai) yra šalia deguonies branduolio, o iš likusių 4 elektronų porų (išorinių) viena pora yra dalijama kiekvienam protonui ir deguoniui. branduolys, o 2 poros lieka neapibrėžtos ir nukreiptos į tetraedro viršūnes, priešingas protonams. Taigi vandens molekulėje yra 4 krūvio poliai, išsidėstę tetraedro viršūnėse: 2 neigiami, atsirandantys dėl elektronų tankio pertekliaus vienišų elektronų porų vietose, ir 2 teigiami, kuriuos sukelia jo trūkumas. protonų.

Dėl to vandens molekulė pasirodo esanti elektrinis dipolis. Šiuo atveju vienos vandens molekulės teigiamas polius pritraukia kitos vandens molekulės neigiamą polių. Rezultatas yra dviejų, trijų ar daugiau molekulių agregatai (arba molekulių asociacijos) (2.3 pav.).

2.3 pav. Susietų molekulių susidarymas vandens dipoliais:

1 – monohidrolis H 2 O; 2 – dihidrolis (H2O) 2; 3 – trihidrolis (H2O) 3

Vadinasi, vandenyje vienu metu yra vienos, dvigubos ir trigubos molekulės. Jų kiekis skiriasi priklausomai nuo temperatūros. Lede daugiausia yra trihidrolių, kurių tūris yra didesnis nei monohidrolių ir dihidrolių. Kylant temperatūrai, didėja molekulių judėjimo greitis, susilpnėja traukos jėgos tarp molekulių, o skystoje būsenoje vanduo yra tri-, di- ir monohidrolių mišinys. Toliau kylant temperatūrai, trihidrolio ir dihidrolio molekulės suyra, 100 °C temperatūroje vanduo susideda iš monohidrolių (garų).

Vienišų elektronų porų egzistavimas lemia galimybę sudaryti dvi vandenilio jungtis. Dar du ryšiai atsiranda dėl dviejų vandenilio atomų. Dėl to kiekviena vandens molekulė gali sudaryti keturis vandenilio ryšius (2.4 pav.).

2.4 pav. Vandeniliniai ryšiai vandens molekulėse:

– vandenilinės jungties žymėjimas

Dėl vandenilinių jungčių vandenyje yra pažymėtas jo molekulių išsidėstymas aukštas laipsnis tvarkingumas, kuris priartina jį prie kieto kūno, o konstrukcijoje atsiranda daug tuštumų, todėl ji labai laisva. Mažiausiai tankios struktūros apima ledo struktūrą. Jame yra tuštumų, kurių matmenys yra šiek tiek didesni už H 2 O molekulės matmenis.Tirpus ledui, jo struktūra suardoma. Tačiau net ir skystame vandenyje išsaugomi vandeniliniai ryšiai tarp molekulių: atsiranda asocijuotų junginių – kristalinių darinių branduoliai. Šia prasme vanduo yra tarpinėje padėtyje tarp kristalinės ir skystos būsenos ir yra labiau panašus į kietą, o ne į idealų skystį. Tačiau, skirtingai nei ledas, kiekvienas asocijuotas asmuo egzistuoja labai trumpam laikui: nuolat vyksta vienų sunaikinimas ir kitų agregatų susidarymas. Tokių „ledo“ agregatų tuštumose gali tilpti pavienės vandens molekulės, o vandens molekulių pakuotė tampa tankesnė. Štai kodėl, tirpstant ledui, sumažėja vandens užimamas tūris ir didėja jo tankis. Esant + 4 °C temperatūrai, vanduo turi tankiausią sandarumą.

Kaitinamas vanduo, dalis šilumos sunaudojama vandenilio jungtims nutraukti. Tai paaiškina didelę vandens šiluminę talpą. Vandenilio ryšiai tarp vandens molekulių visiškai sunaikinami, kai vanduo virsta garais.

Vandens struktūros sudėtingumą lemia ne tik jo molekulės savybės, bet ir tai, kad dėl deguonies ir vandenilio izotopų vandenyje yra skirtingos molekulinės masės (nuo 18 iki 22) molekulių. Labiausiai paplitusi yra „įprasta“ molekulė, kurios molekulinė masė yra 18. Didelės molekulinės masės molekulių kiekis yra mažas. Taigi „sunkusis vanduo“ (molekulinė masė 20) sudaro mažiau nei 0,02% visų vandens atsargų. Atmosferoje jo nėra, upės vandens tonoje yra ne daugiau kaip 150 g, jūros vandenyje – 160-170 g, tačiau dėl jo buvimas paverčia „paprastu“ vandeniu. didesnis tankis, turi įtakos kitoms jo savybėms.

Nuostabios savybės vanduo leido Žemėje atsirasti ir vystytis gyvybei. Jų dėka vanduo gali atlikti nepakeičiamą vaidmenį visuose geografinėje aplinkoje vykstančiuose procesuose.

Vanduo groja išskirtinai svarbus vaidmuo gamtoje. Tai sudaro palankias sąlygas augalams, gyvūnams ir mikroorganizmams gyventi. Vanduo išlieka skystis toje temperatūrų diapazone, kuri yra palankiausia jų gyvenimo procesams, didžiulei organizmų masei tai yra buveinė. Unikalios vandens savybės turi nepakartojamą vertę organizmų gyvybei. Rezervuaruose vanduo užšąla iš viršaus į apačią, o tai turi didelę reikšmę juose gyvenantiems organizmams.

Neįprastai didelė vandens savitoji šiluminė talpa skatina milžiniško šilumos kiekio kaupimąsi ir skatina lėtą šildymą bei vėsinimą. Vandenyje gyvenantys organizmai yra apsaugoti nuo staigių spontaniškų temperatūros ir sudėties svyravimų, nes nuolat prisitaiko prie lėtų ritminių svyravimų – kasdienių, sezoninių, metinių ir pan. Vanduo minkština oro ir klimato sąlygas. Jis nuolat juda visose Žemės sferose, kartu su atmosferos cirkuliaciniais srautais – dideliais atstumais. Vandens cirkuliacija vandenyne (jūros srovės) lemia planetos šilumos ir drėgmės mainus. Vandens, kaip galingo geologinio veiksnio, vaidmuo yra žinomas. Egzogeniniai geologiniai procesai Žemėje yra susiję su vandens, kaip erozinio agento, veikla. Uolienų erozija ir naikinimas, dirvožemio erozija, medžiagų pernešimas ir nusėdimas yra svarbūs geologiniai procesai, susiję su vandeniu.

Dauguma biosferoje esančių organinių medžiagų yra fotosintezės produktai, dėl kurių augaluose, naudojančiuose saulės šviesos energiją, iš anglies dvideginio ir vandens susidaro organinės medžiagos. Vanduo yra vienintelis deguonies šaltinis, patenkantis į atmosferą fotosintezės metu. Vanduo būtinas organizme vykstantiems biocheminiams ir fiziologiniams procesams. Gyvi organizmai, įskaitant žmones, kurių 80% sudaro vanduo, negali apsieiti be jo. 10-20% vandens praradimas sukelia jų mirtį.

Vanduo vaidina didžiulį vaidmenį palaikant žmogaus gyvybę. Jis naudojamas tiesiogiai gėrimui ir buities reikmėms, kaip transporto priemonė ir žaliava pramonės ir žemės ūkio produkcijos gamybai, turi rekreacinę vertę, didelė estetinė reikšmė. Tai toli gražu nėra pilnas vandens vaidmens gamtoje ir žmogaus gyvenime išvardijimas.

Gamtoje chemiškai gryno vandens nėra. Tai reiškia sprendimus sudėtinga kompozicija kurios apima dujas (O 2, CO 2, H 2 S, CH 4 ir kt.), organines ir mineralines medžiagas. Judančiose vandens srovėse yra suspenduotų dalelių. Didžioji dauguma cheminių elementų randami natūraliuose vandenyse. Vandenynų vandenyse vidutiniškai yra 35 g/dm 3 (34,6-35,0 ‰) druskų. Didžiąją jų dalį sudaro chloridai (88,7%), sulfatai (10,8%) ir karbonatai (0,3%). Mažiausiai mineralizuoti vandenys yra kritulių vandenys, itin gėli kalnų upelių ir gėlųjų ežerų vandenys.

Pagal ištirpusių mineralinių medžiagų kiekį išskiriami vandenys: švieži, kuriuose ištirpusių druskų yra iki 1 g/dm 3, sūrūs - iki 1-25 g/dm 3, sūrūs - daugiau kaip 25 g/dm 3. Riba tarp gėlo ir sūraus vandens yra vidutinė apatinė žmogaus skonio suvokimo riba. Riba tarp sūraus ir sūraus vandens buvo nustatyta remiantis tuo, kad esant 25 g/dm 3 mineralizacijai, užšalimo temperatūra ir didžiausias tankis kiekybiškai yra vienodi.

Data: 2009-01-30

Vanduo– viena unikaliausių medžiagų Žemėje. Nepaisant sparčios plėtros šiuolaikinis mokslas, iki šiol mokslininkai nėra iki galo ištyrę šio, atrodo, prigimties paprasta medžiaga! Dėl akivaizdaus jo paprastumo žmonės Žemėje ilgą laiką laikė vandenį paprasta, nedaloma medžiaga. Ir tik anglų mokslininko G. Cavendish dėka 1766 metais žmonės sužinojo, kad vanduo yra ne paprastas cheminis elementas, o vandenilio ir deguonies junginys. Vėliau A. Lavoisier (Prancūzija) tą patį įrodė 1783 m.

Už paprastos formulės H 2 O, pasirodo, slypi paslaptinga medžiaga, kurios daugelis pirmaujančių mokslo protų vis dar negali išspręsti. Vanduo - cheminis junginys, susidedantis iš 11,11 % vandenilio ir 88,89 % (masės) deguonies. Chemiškai grynas vanduo yra bespalvis, bekvapis ir beskonis skystis.

Vanduo turi daug unikalių ir gyvuliškų savybių, kurias dabar apsvarstysime.

Vanduo- vienintelis skystis Žemėje, kurio savitosios šiluminės talpos priklausomybė nuo temperatūros yra minimali. Šis minimumas realizuojamas esant +35 0 C temperatūrai. Tuo pat metu normali žmogaus kūno temperatūra, kurią sudaro du trečdaliai (o jauname amžiuje dar daugiau) vandens, yra temperatūros intervale 36-38 0 C.

Specifinė šiluma vandens yra 4180 J/(kg 0 C) esant 0 0 C. Savitoji lydymosi šiluma, kai ledas virsta skysta būsena, yra 330 kJ/kg, specifinė šiluma garinimas - 2250 kJ/kg esant normaliam slėgiui ir 100 0 C temperatūrai.

Vandens šiluminė talpa neįprastai aukštas. Norint pašildyti tam tikrą jo kiekį vienu laipsniu, reikia sunaudoti daugiau energijos nei kaitinant kitus skysčius.

Tai lemia unikalų vandens gebėjimą išlaikyti šilumą. Didžioji dauguma kitų medžiagų šios savybės neturi. Ši išskirtinė vandens savybė padeda palaikyti normalią žmogaus kūno temperatūrą tame pačiame lygyje tiek karštą dieną, tiek vėsią naktį.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, išplaukia, kad vanduo vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant žmogaus šilumos mainus ir leidžia išlaikyti patogią būseną su minimaliomis energijos sąnaudomis.

Dėl didelės šiluminės talpos ir latentinis karštis vandens transformacija, didžiuliai jo tūriai Žemės paviršiuje yra šilumos akumuliatoriai. Tos pačios vandens savybės lemia jo naudojimą pramonėje kaip aušinimo skystį. Vandens šiluminės charakteristikos yra viena iš svarbiausi veiksniai biosferos stabilumas.

Kitas unikalus vandens dalykas yra jo tankis. Daugumos skysčių, kristalų ir dujų tankis mažėja kaitinant ir didėja aušinant, kol vyksta kristalizacijos arba kondensacijos procesas. Vandens tankis atvėsus nuo 100 iki 3,98 0 C, jis didėja, kaip ir daugumos skysčių. Tačiau, pasiekęs maksimalią vertę 3,98 0 C temperatūroje, tankis pradeda mažėti toliau aušinant vandeniui. Kitaip tariant, didžiausias vandens tankis stebimas 3,98 0 C temperatūroje, o ne 0 0 C užšalimo taške.

Vandens užšalimą lydi staigus 9% tankio sumažėjimas, o daugumos kitų medžiagų kristalizacijos procesą lydi tankio padidėjimas. Šiuo atžvilgiu ledas užima didesnį tūrį nei skystas vanduo ir lieka jo paviršiuje.

Šis neįprastas vandens tankio elgesys yra nepaprastai svarbus gyvybei Žemėje išlaikyti. Vandenį iš viršaus dengiantis ledas gamtoje atlieka savotiškos plūduriuojančios antklodės, saugančios upes ir rezervuarus nuo tolesnio užšalimo ir išsaugančios gyvybę. povandeninis pasaulis. Jei užšalus vandens tankis padidėtų, ledas būtų sunkesnis už vandenį ir imtų skęsti, o tai lemtų visų gyvų būtybių mirtį upėse, ežeruose ir vandenynuose, kurios visiškai užšaltų, virstų ledo luitais, ir Žemė taptų ledo dykuma, o tai neišvengiama sukeltų visų gyvų dalykų mirtį.

Iš visų skysčių didžiausias paviršiaus įtempis yra vanduo.

Paviršiaus įtempimo koeficientas Kai kurių skysčių σ, H/m, esant 20 0 C temperatūrai, pateikti žemiau esančioje lentelėje

Vanduo yra stipriausias universalus tirpiklis. Jei skiriama pakankamai laiko, ji gali ištirpinti beveik bet kokią kietą medžiagą. Būtent dėl ​​unikalaus vandens tirpimo gebėjimo dar niekam nepavyko gauti chemiškai gryno vandens – jame visada yra ištirpusių medžiagų iš indo.

Kadangi žmogus sudaro 65% (senatvėje) ir 75% (vaikystėje) vandens, tai natūralu, kad jis yra būtinas kiekvienam pagrindinių sistemųžmogaus gyvybės palaikymas. Jis randamas žmogaus kraujyje (79%) ir skatina ištirpusių tūkstančių gyvybei reikalingų medžiagų pernešimą per kraujotakos sistemą. Vandens yra limfoje (96%), kuri perneša maistines medžiagas iš žarnyno į gyvo organizmo audinius.

Iš tiesų, pažvelgę ​​į vandens savybes, galime daryti išvadą, kad bet kuri iš vandens savybių yra unikali. Tik vanduo yra vienintelė medžiaga planetoje, kuri gali egzistuoti trijų būsenų – skystos, kietos ir dujinės. Taigi vanduo atlieka svarbų vaidmenį keičiantis energijos ir informacijos žmonėms su gamta. Kai kurių mokslininkų teigimu, jis turi atmintį ir gali ir gydyti, ir sunaikinti.

Šaltinis: Kurganovas A.M., Fiodorovas N.F. Vandens tiekimo ir sanitarijos sistemų hidrauliniai skaičiavimai: vadovas. 1986 m

Komentarai apie šį straipsnį!!

Labiausiai pažįstama ir neįtikėtiniausia medžiaga Žemėje yra vanduo. Neįmanoma pervertinti vandens svarbos visų planetos gyvų būtybių gyvenime, jis yra kiekvieną mūsų egzistavimo akimirką. Vanduo, vyraujantis bet kurio organizmo sudėties elementas, taip pat kontroliuoja jo gyvybinę veiklą.

Vanduo gamtoje

Visą savo egzistavimo laiką žmonija bandė įminti šio nuostabaus ir prieštaringo elemento paslaptį. Kaip jis atsirado, kaip pateko į mūsų planetą? Turbūt niekas negalės atsakyti į šį klausimą, tačiau visi žino, kad vandens reikšmė gamtoje ir žmogaus gyvenime yra neįsivaizduojamai didelė. Viena absoliuti tiesa – šiandien Žemėje vandens atsargų yra tiek, kiek jų buvo visatos atsiradimo metu.

Unikalios vandens savybės susitraukti kaitinant ir plėstis užšalus yra dar viena priežastis nustebti. Jokia kita medžiaga neturi panašių savybių. O jo gebėjimas pereiti iš vienos būsenos į kitą, toks pažįstamas ir kartu nuostabus, atliekantis išskirtinį vaidmenį, leidžia Žemėje egzistuoti visiems gyviems organizmams. Aukštasis protas vandeniui paskyrė pagrindinį vaidmenį palaikant gyvybę ir dalyvaujant nuolat vykstančiuose gamtos procesuose.

Vandens ciklas

Šis procesas vadinamas hidrologiniu ciklu, kuris yra nuolatinė vandens cirkuliacija iš hidrosferos ir žemės paviršiaus į atmosferą, o paskui atgal. Cikle dalyvauja keturi procesai:

• garinimas;
• kondensacija;
• krituliai;
• vandens srautas

Patekę į žemę dalis kritulių išgaruoja ir kondensuojasi, kita dalis dėl nuotėkio užpildo rezervuarus, o trečioji virsta po žeme. Taigi, nuolat judėdamas, maitindamas vandens kelius, augalus ir gyvūnus bei tausodamas savo atsargas, vanduo klajoja, saugodamas Žemę. Vandens svarba akivaizdi ir neginčijama.

Ciklo mechanizmas ir jo tipai

Gamtoje yra didelis ciklas (vadinamasis pasaulinis ciklas), taip pat du maži - žemyninis ir vandenyninis. Virš vandenynų surinktus kritulius vėjai neša ir iškrenta žemynuose, o paskui su nuotėkiu grįžta į vandenyną. Procesas, kai vandenyno vanduo nuolat garuoja, kondensuojasi ir nukrenta atgal į vandenyną, vadinamas mažuoju. vandenyno žiedas. Ir visi panašūs procesai, vykstantys sausumoje, yra sujungti į nedidelį žemyninį ciklą, kuriame pagrindinis veikėjas yra vanduo. Jo svarba natūraliuose nuolatinės cirkuliacijos procesuose, palaikančiuose Žemės vandens balansą ir užtikrinančiuose gyvų organizmų egzistavimą, yra neginčijama.

Vanduo ir žmogus

Vanduo, neturintis jokios maistinės vertės įprasta prasme, yra pagrindinis bet kurio gyvo organizmo, taip pat ir žmogaus, komponentas. Niekas negali egzistuoti be vandens. Du trečdaliai bet kurio organizmo yra vanduo. Vandens svarba yra nepaprastai svarbi tinkamam visų sistemų ir organų funkcionavimui.

Visą gyvenimą žmogus kasdien liečiasi su vandeniu, naudoja jį gėrimui ir maistui, higienos procedūroms, poilsiui ir šildymui. Žemėje nerasta
vertingesnis natūrali medžiaga, gyvybiškai svarbus ir nepakeičiamas kaip vanduo. Gana ilgai nevalgęs žmogus neišgyvens be vandens net 8 dienas, nes per 8% kūno svorio žmogus pradeda alpti, 10% sukelia haliucinacijas, o 20% neišvengiamai sukelia mirtį.

Kodėl vanduo toks svarbus žmonėms? Pasirodo, vanduo reguliuoja visus pagrindinius gyvybės procesus:

• normalizuoja deguonies drėgmę, didina jo įsisavinimą;
• atlieka kūno termoreguliaciją;
• tirpdo maistines medžiagas, padeda organizmui jas pasisavinti;
• drėkina ir sukuria gyvybiškai svarbių organų apsaugą;
• sudaro apsauginį lubrikantą sąnariams;
• gerina medžiagų apykaitos procesus organizmo sistemų veikloje;
• skatina atliekų pašalinimą iš organizmo.

Kaip išlaikyti hidrataciją

Vidutiniškai per dieną žmogus netenka 2-3 litrus vandens. Daugiau ekstremaliomis sąlygomis, pavyzdžiui, esant karštam orui, esant didelei drėgmei ir fizinė veikla vandens nuostoliai didėja. Norint išlaikyti normalų fiziologinį vandens balansą organizme, būtina tinkamai subalansuoti vandens suvartojimą ir jo pašalinimą.

Atlikime keletą skaičiavimų. Atsižvelgiant į tai, kad žmogaus paros vandens poreikis yra 30-40 gramų 1 kg kūno svorio ir apie 40% viso poreikio gaunama su maistu, likusi dalis turėtų būti geriama. Vasarą dienos vandens suvartojimas atitinka 2-2,5 litro. Karštieji planetos regionai diktuoja savo poreikius – 3,5-5,0 litro, o itin karštomis sąlygomis iki 6,0-6,5 litro vandens. Kūnas neturi būti dehidratuotas. Nerimą keliantys simptomaiŠi bėda yra sausa oda, kurią lydi niežulys, nuovargis, staigus koncentracijos sumažėjimas, kraujo spaudimas, galvos skausmas ir bendras negalavimas.

Naudingas poveikis

Įdomu tai, kad tiesiogiai dalyvaujant medžiagų apykaitos procesai, vanduo skatina svorio metimą. Yra paplitusi klaidinga nuomonė, kad žmonėms, norintiems sulieknėti, reikia gerti mažiau vandens, nes organizmas sulaiko vandenį ir daro didelę žalą. Jūs negalite įvaryti savo kūno į dar didesnį stresą, išmušdami jį iš įprasto vandens mainų. Be to, drėgmė, būdama natūralus diuretikas, tonizuoja inkstus, todėl mažėja svoris.

Gavęs optimalų vandens kiekį, žmogus įgyja jėgų, energijos ir ištvermės. Jam lengviau kontroliuoti savo svorį, nes net psichologiniai nepatogumai dėl priverstinių pokyčių mažinant įprastą mitybą yra lengviau pakeliami. Moksliniais tyrimais įrodyta, kad kasdienis pakankamo kiekio švaraus vandens vartojimas padeda kovoti su sunkiomis ligomis – padeda malšinti nugaros skausmus, migreną, mažina cukraus ir cholesterolio kiekį kraujyje bei kraujospūdį. Be to, tonizuodamas inkstus, vanduo stabdo akmenų susidarymą. Įrodyta, kad žmonės su kūrybiškumas linkę daug gerti, o didieji menininkai buvo pastūmėti kurti šedevrus.. Vandens svarba, pasirodo, svarbi ir mene.

Augalų vandens mainai

Kaip ir žmonėms, bet kuriam augalui reikia vandens. U skirtingi augalai ji sudaro nuo 70 iki 95% masės, valdanti visus vykstančius procesus. Metabolizmas augale įmanomas tik esant dideliam drėgmės kiekiui, todėl vandens reikšmė augalams neabejotinai didelė. Tirpdamas mineralus dirvožemyje, vanduo juos pristato augalui, užtikrindamas nuolatinį jų tekėjimą. Be vandens sėklos nesudygs, o žaliuose lapuose nevyks fotosintezės procesas. Užpildytas vanduo užtikrina jo gyvybingumą ir tam tikros formos išsaugojimą.

Svarbiausia augalo organizmo gyvybės palaikymo sąlyga yra gebėjimas sugerti vandenį iš išorės. Augalas, savo šaknų pagalba gaudamas vandenį daugiausia iš dirvos, tiekia jį į antžemines augalo dalis, kur lapai jį išgarina. Tokie vandens mainai egzistuoja kiekvienoje organinėje sistemoje – vanduo, patekęs į ją, išgaruoja arba išsiskiria, o tada vėl, praturtintas naudingomis medžiagomis, patenka į organizmą.

Kitas nuostabus būdas, kuriuo vanduo prasiskverbia į gyvas ląsteles, yra jo osmosinė absorbcija, t. y. vandens gebėjimas kauptis iš išorės į ląstelių tirpalus, padidindamas skysčio tūrį ląstelėje.

Vandens vartojimo menas

Nuolatinis švaraus vandens vartojimas ženkliai pagerina protinę smegenų veiklą ir judesių koordinaciją, todėl vandens svarba smegenų ląstelių gyvybei yra ypač vertinga. Todėl sveikas žmogus neturėtų apsiriboti gėrimu, tačiau reikia laikytis kai kurių taisyklių:

• gerti mažai, bet dažnai;
• Nereikėtų iš karto gerti daug vandens, nes skysčių perteklius kraujyje bereikalingai apkraus širdį ir inkstus.

Taigi vandens svarba gyviems organizmams yra didžiulė. Todėl kiekvienam žmogui būtina sudaryti sąlygas palaikyti savo vandens balansą.

Daugelį amžių žmonės nežinojo, kas yra vanduo ir kaip jis atsirado planetoje. Iki XIX amžiaus žmonės nežinojo, kad vanduo yra cheminis junginys. Ji buvo laikoma įprasta cheminis elementas. Po to daugiau nei šimtą metų visi ir visur tikėjo, kad vanduo yra junginys, apibūdinamas vienintele galima formule H 2 O.

1932 metais po pasaulį pasklido sensacija: išskyrus paprastas vanduo, sunkusis vanduo taip pat egzistuoja gamtoje. Šiandien žinoma, kad vandens izotopinių atmainų gali būti 135. Vandens sudėtis, net visiškai išvalyta nuo mineralinių ir organinių priemaišų, yra sudėtinga ir įvairi. Šis „paprasčiausias junginys“ yra vanduo, kuris yra toks sudėtingas.

Visą vandens savybių įvairovę ir jų pasireiškimo neįprastumą galiausiai lemia fizinė šių atomų prigimtis, jų sujungimo į molekulę būdas ir gautų molekulių grupavimas. Nuolat liečiantis su visomis medžiagomis, vanduo iš tikrųjų visada yra skirtingos, dažnai labai sudėtingos sudėties tirpalas. Jis pasireiškia kaip universalus tirpiklis. Tam tikru ar kitokiu laipsniu jie taip pat yra veikiami jo tirpimo. kietosios medžiagos, tiek skysčiai, tiek dujos.

Tyrėjai atskleidžia vis subtilesnius ir sudėtingesnius mechanizmus." vidinė organizacija"vandens masė. Vandens tyrimas pateikia vis daugiau naujų faktų, gilinančių ir apsunkinančių mūsų idėjas apie mus supantį pasaulį. Šių idėjų plėtojimas padeda suprasti vandens savybes ir jo sąveikos su kitomis medžiagomis ypatumus.

Vanduo laikomas sunkiausia iš visų fizikų ir chemikų tyrinėtų medžiagų. Cheminė sudėtis vandenys gali būti vienodi, tačiau jų poveikis organizmui gali būti skirtingas, nes kiekvienas vanduo susidarė tam tikromis sąlygomis. Ir jei gyvybė yra gyvas vanduo, tai kaip ir gyvenimas, vanduo turi daug veidų ir jo charakteristikos yra begalinės.

Vanduo, iš pirmo žvilgsnio, yra paprastas cheminis vandenilio ir deguonies junginys, tačiau jis yra universalus tirpiklis reikšminga suma medžiagų, todėl chemiškai gryno vandens gamtoje nėra. Tirpiklio savybės ypač ryškios jūros vandenyje, jame ištirpsta beveik visos medžiagos. Maždaug septyniasdešimt periodinės lentelės elementų yra aptinkamais kiekiais. Netgi retų ir radioaktyvių elementų randama jūrų ir vandenynų vandenyse. IN didžiausias skaičius yra chloro, natrio, magnio, sieros, kalcio, kalio, bromo, anglies, stroncio, boro. Vien aukso vandenyno vandenyse ištirpsta 3 kg vienam Žemės gyventojui.

Pagal jame ištirpusių medžiagų kiekį vanduo skirstomas į 3 klases: šviežią, sūrų ir sūrymą. Aukščiausia vertė Gėlas vanduo yra prieinamas kasdieniame gyvenime. Nors vanduo dengia tris ketvirtadalius Žemės paviršiaus, o jo atsargos yra milžiniškos ir nuolat palaikomos vandens ciklo gamtoje, daugelyje sričių kyla gėlo vandens tiekimo problema. gaublys nebuvo išspręstas ir, vystantis mokslo ir technologinei pažangai, tampa vis aštresnis.

Natūralus vanduo niekada nėra visiškai grynas. Lietaus vanduo yra gryniausias, tačiau jame taip pat yra nedidelis kiekis įvairių priemaišų, kurias jis sugeria iš oro.

Buvimas vandenyje įvairių medžiagų rodo didelį jo tirpimo gebėjimą. Tai yra pagrindinė vandens savybė. Visi Praktinė veiklaŽmogaus gyvenimas nuo seniausių laikų buvo siejamas su vandens ir vandeninių tirpalų naudojimu maisto ruošimui ir kitiems kasdieniams poreikiams.

Vandens vaidmuo mūsų planetos gyvenime yra nuostabus ir, kaip bebūtų keista, dar nėra iki galo atskleistas. Žemę dengiantys vandenynai yra vienas didžiulis unikalus termostatas, kuris neleidžia Žemei perkaisti vasarą, o žiemą nuolat aprūpina žemynus šiluma. Planetos vandens paviršius sugeria perteklių anglies dioksidas atmosferoje, kitaip Žemė perkaistų dėl " šiltnamio efektas".

Įdomu ir, pasirodo, labai svarbu tai, kad, skirtingai nuo kitų medžiagų, vanduo užšaldamas ne tankėja, o plečiasi. Į ledą panašaus vandens molekulės išsidėsčiusios taip, kad tarp jų susidaro didelės tuštumos, todėl ledas yra birus, tai yra lengvesnis už skystą vandenį, todėl neskęsta. Trumpam įsivaizduokime, kad vanduo neturėjo šios itin retos savybės. Kas gali nutikti? Šiuo atveju gyvybė mūsų planetoje net negalėjo atsirasti. Ledas, vos pasirodęs rezervuaro paviršiuje, kaip ir bet kuri kita kieta medžiaga, iškart nugrimztų į dugną, o tada užšaltų ne tik tvenkiniai ir upės, bet ir vandenynai.

Vandens užšalimo ir atitirpimo temperatūra yra 0 ° C, o virimo temperatūra yra 100 ° C. Storas sluoksnis vanduo turi mėlyną spalvą, kurią lemia ne tik jos fizines savybes, bet ir suspenduotų priemaišų dalelių buvimą. Kalnų upių vanduo yra žalsvas dėl jame esančių suspenduotų kalcio karbonato dalelių. Tyras vanduo- prastas elektros laidininkas.

Vandens suspaudžiamumas yra labai mažas. Didžiausias vandens tankis yra esant 4° C. Tai paaiškinama jo molekulių vandenilio ryšių savybėmis. Jei paliksite vandenį atvirame inde, jis palaipsniui išgaruos – visos jo molekulės pateks į orą. Tuo pačiu metu sandariai uždarytame inde vanduo išgaruoja tik iš dalies, t.y. esant tam tikram vandens garų slėgiui, nusistovi pusiausvyra tarp vandens ir virš jo esančio oro. Garų slėgis pusiausvyros sąlygomis priklauso nuo temperatūros ir vadinamas sočiųjų garų slėgiu (arba garų slėgiu). Esant normaliam slėgiui 760 mmHg. vanduo užverda 100° C temperatūroje, o 2900 m aukštyje virš jūros lygio Atmosferos slėgis sumažėja iki 525 mm Hg. o virimo temperatūra pasirodo esanti 90° C. Išgaruoja net nuo sniego ir ledo paviršiaus, todėl šlapi skalbiniai šaltyje išdžiūsta. Vandens klampumas greitai mažėja kylant temperatūrai ir 100°C temperatūroje yra 8 kartus mažesnis nei esant 0°C.

Fizikinės-cheminės-informacinės vandens savybės

Pagrindinis fizikines ir chemines savybes vanduo veikia visus procesus, kuriuose dalyvauja vanduo. Svarbiausios, mūsų nuomone, yra šios savybės.

1. Paviršiaus įtempimas yra vandens molekulių sukibimo viena su kita laipsnis. Organiniai ir neorganiniai junginiai tirpsta skystoje terpėje, kurioje yra vandens, todėl mūsų vartojamo vandens paviršiaus įtempimas turi didelę reikšmę. Bet koks skystis organizme turi vandens ir vienaip ar kitaip dalyvauja reakcijose. Vanduo organizme atlieka tirpiklio vaidmenį, užtikrina transporto sistemą ir yra mūsų ląstelių buveinė. Todėl kuo mažesnis paviršiaus įtempis, tuo didesnis vandens tirpimo gebėjimas geresnis vanduo atlieka pagrindines savo funkcijas. Įskaitant transporto sistemos vaidmenį. Paviršiaus įtempis lemia vandens drėgmę ir jo tirpiklio savybes. Kuo mažesnis paviršiaus įtempis, tuo didesnės tirpiklio savybės, tuo didesnis sklandumas. Visi trys dydžiai – paviršiaus įtempis, sklandumas ir tirpumas – yra tarpusavyje susiję.

2. Vandens rūgščių-šarmų balansas. Pagrindinės gyvosios terpės (kraujas, limfa, seilės, tarpląstelinis skystis, smegenų skystis ir kt.) turi silpnai šarminę reakciją. Kai jie pereina į rūgštinę pusę, keičiasi biocheminiai procesai ir organizmas rūgštėja. Tai veda prie ligų vystymosi.

3. Vandens redokso potencialas. Tai yra vandens gebėjimas dalyvauti biocheminėse reakcijose. Jį lemia laisvųjų elektronų buvimas vandenyje. Tai labai svarbus rodiklisžmogaus organizmui.

4. Vandens kietumas- įvairių druskų buvimas jame.

5. Vandens temperatūra lemia biocheminių reakcijų greitį.

6. Vandens mineralizacija. Makro ir mikroelementų buvimas vandenyje yra būtinas žmogaus organizmo gyvybei. Kūno skysčiai yra elektrolitai, papildyti mineralais, įskaitant vandenį.

7. Vandens ekologija- cheminė tarša ir biogeninė tarša. Vandens grynumas – tai priemaišų, bakterijų, sunkiųjų metalų druskų, chloro ir kt.

8. Vandens sandara. Vanduo yra skystas kristalas. Vandens molekulės dipoliai tam tikru būdu orientuojami erdvėje, jungiasi į struktūrinius konglomeratus. Tai leidžia skysčiui sudaryti vieną bioenergijos informacinę aplinką. Kai vanduo yra kieto kristalo (ledo) būsenoje, molekulinė gardelė yra standžiai orientuota. Lydant nutrūksta standžios struktūrinės molekulinės jungtys. Ir kai kurios molekulės, kai išsiskiria, sudaro skystą terpę. Visas organizmo skystis susidėlioja ypatingai.

9. Vandens informacinė atmintis. Dėl kristalo struktūros fiksuojama informacija, sklindanti iš biolauko. Tai viena iš labai svarbių vandens savybių, kuri turi didelę reikšmę visoms gyvoms būtybėms.

10. Hado- vandens bangų energija.