Наличие и состояние воды на земле кратко

Обновлено: 05.07.2024

Вид нашей планеты из космоса поражает необыкновенной красотой. Поверхность Земли на 70% покрыта водой, что придает планете голубые и синие оттенки.

Вода на планете необходима для обитания живых организмов. Земля – единственный космический объект в нашей звездной системе, где есть вода.

Ученые предполагают, что жизнь на нашей планете зародилась именно в океане около 4 миллиардов лет назад.

Основная часть водных ресурсов сосредоточена в океанах и морях. Гораздо меньше воды в реках, озерах, болотистых местах, подземных водах, и здесь она пресная. Часть воды присутствует в виде облаков и водяного пара. На полюсах и прилегающих к ним территориях, вода находится в твердом состоянии – это ледники и постоянный снежный покров.

Существуют две теории, объясняющие образование воды на Земле:

· На этапе формирования, планета случайным образом захватила огромные объемы водяных паров. Затем они активно выбрасывались в атмосферу вулканическими извержениями, конденсировались и падали на поверхность в виде жидкой воды.

· Вода была доставлена упавшими кометами, в составе которых присутствовал лед.

Пресная вода составляет всего лишь 2,5% от всего объема воды на планете, причем около 70% запасов пресной воды - это ледяные массивы. Содержание соли в воде океана в среднем 35%. Соль была выброшена на поверхность, в результате вулканической активности миллиарды лет назад, и содержалась в породах, сформировавших дно океана.

Океаны Земли активно влияют на климат планеты, смягчая его в холодные сезоны и делая прохладным летом.

Данная информация очень полезна, ведь вы сможете узнать о важности воды.

И дело не только в том, что человечество полностью зависимо от воды. Другие существа, которые тоже обитают на планете Земля вряд ли справятся без этого жизненного источника. Ведь весь животный мир и растительность умрет от водного голодания.

Основные функции и характеристики воды

Нельзя даже представить жизнь без воды, так как она принимает участие в процессах живой и не живой природы.

Вот одни из основных функций воды:

Не нужно даже углубляться и придумывать, чтобы было, если воды в мире не существовало. Ежедневно ею все пользуются, практически все живые существа более чем на половину состоят из воды. Это как колыбель всего что дышит. Ведь основа жизни — это вода и воздух. Со школьных времен наверно каждый помнит эту химическую формулу — H2O. По большой части человек тоже практически полностью состоит из воды. А человеческая кровь по своим свойствам очень напоминает состав океанической воды.

H2O

Основные характеристики воды:

Она без запаха и вкуса.
Имеет прозрачный цвет.
Может расширяться, а также сжиматься.
Может принимать форму, куда ее наливают.
Ее состояние зависит от окружающей температуры, т.е. может замерзнуть или испариться.
Вещества, которые имеют свойство растворяться, могут это сделать в жидкой воде.

Как видно, вода имеет самые позитивные качества, поэтому в жизни всего живого на планете Земля она играет огромнейшую роль. В природе различают 3 состояния жидкости: в твердом виде, в газообразном и в жидком. За свои полезные свойства воду можно назвать природным целителем.

Вода и наша планета

Поверхность земного шара покрыта приблизительно на 70% водой. Около 1/5 планеты покрыта льдом и снегами, а это тоже вода, только твердая. Первые признаки жизни появились именно в воде. Поэтому вода всегда будет самым важным веществом на земном шаре для всего живого. Растительность без воды погибает, а для человечества и животного мира ее недостаток страшнее, чем голод.

Мировой океан состоит из 94% всех земных вод. Под его властью все океаны и моря, проливы и заливы. Океанами окружены все острова и материки земного шара.
Львиная доля суши постоянно закрыта облаками, а это ни что иное, как водяные пары и капельки воды. Множество организмов и млекопитающих обитают в водной среде.
Климат земного шара в первую очередь зависит от воды. Вода, по-большому счету, и создала этот климат. Если бы не она – жизнь на планете угасла бы.
Когда вода нагревается, она впитывает много тепла, но когда остывает, то выделяет его снова. Весь водный запас, который существует на земном шаре, можно назвать аккумулятором тепла.
Роль воды в жизни всего живого на Земле просто невообразима. До конца всех ее полезных свойств еще не раскрыли.
Невозможно представить, что было бы, если бы исчезли все реки, моря и океаны. Существование на нашей планете прекратилось бы.
Все живое, которое появляется и развивается на земном шаре, обязано в первую очередь воде. По причине существования воды мы знаем ее структуру, ценности, качества, характеристики и понимаем, что мы и есть жизнь.

Отсутствие воды сделало бы нашу планету Земля непригодной для жизни, как и другие планеты.

Значение воды и основные ее функции для растений

Какую же роль вода играет в мире растительности? Для растений вода — самый главный источник. Она поддерживает обменный процесс, за счет нее происходит питание растений.

Основными функциями воды для растений являются:

Транспортная функция, которая доставляет до растений полезные вещества.
Благодаря воде происходит обменный процесс и синтез.
В процессе фотосинтеза вода питает растения водородом.
Растения практически на 90% состоят из воды, которая создает упругость тканей.

В информационную программу воды закладывается определенная память, от которой зависит физиологическое состояние растений и сама их жизнь. Вода может быть запрограммирована на неизменную информацию именно из естественных источников. К ним относятся ручьи, дождевая вода, талая вода, родники. Но на воду могут наложить другие функции или вообще стереть память воды. Это происходит от влияния разрушающих энергий.

Вода для растений очень важна

Весь окружающий мир создан как один целостный механизм и вода в этом механизме играет колоссальную роль. Она как специальная система, которая руководит природой, животным миром, растениями, человечеством. В принципе, все существа на земном шаре – это и есть вода, ведь они все состоят из воды на 70-90%.

Воду можно разделить на два вида: живая и мертвая вода.

Живая вода – это структурированная вода или же информационная. В нее уже заложены все те функции, которые нужны для правильной работы. К живой воде относятся все природные источники воды.
Мертвая же вода – это вода, которая не имеет структуры и молекулы в ней распределены хаотичным образом. Мертвая вода не несет никакой информации и запрограммировать ее тоже никак нельзя. В современном мире, к большому сожалению, в основном можно встретить мертвую воду, так как в большинстве случаев живую воду подвергают физическому, химическому или волновому воздействиям.

В садоводстве, например, лучше употреблять живую воду. Если же вода мертвая, то она должна быть полностью чистой. В ней ни в коем случае не должно быть хлора, солей, нитритов, пестицидов, тяжелых металлов, органических соединений. Жесткость воды рекомендуется использовать среднего уровня.

Капли воды

Живая вода содержит только положительные свойства. Продукты питания растительного происхождения намного дольше могут храниться именно в живой воде. Такая вода намного быстрее ускоряет развитие, цветение и созревание растений.

Зависимость животных от воды

Насколько же важна вода в мире животных? Все очень просто. Вода – главная составляющая в теле животного. Как и везде, вода выполняет функцию транспортировки. Благодаря ей передаются питательные вещества, ферменты, гормоны. С помощью воды выводятся ненужные вещества с организма животного. Не мало важно, что вода имеет отличную теплоотдачу. Из-за этой жизненно важной функции воды организм животного имеет постоянную температуру.

Вода, состоящая в организме животного, имеет 2 фракции: внутриклеточную и внеклеточную. В процентном соотношении внутриклеточной воды имеется 70%, а внеклеточной 30.
Животные состоят из воды на 50-80 %. Процент содержания жидкости разный, причиной этому есть возрастные категории и склонность к отложению жиров.

Уровень воды в тканях и органах животных тоже можно распределить на такие категории:

С низким уровнем воды (жиры и кости).
Со средним уровнем (кровь и мышцы).
С высоким уровнем (мозг и лимфа).

Чтобы все органы животного правильно функционировали, уровень воды в организме должен быть умеренным. Молодые животные намного хуже переносят дефицит водного баланса. Это обусловлено тем, что почки молодняка еще не полностью развиты.

Для работы им нужно намного больше воды, чем взрослой особи. При нехватке воды уменьшается активность и кровообращение, хуже выводятся химические вещества. Если животное не получает нужное количество воды, то и пищи оно употребляет меньше. А у молодняка так вообще нарушается процесс роста.

У каждого животного есть свой период, который он может прожить без воды. Курица от 7-8 дней и до 24-25 (в зависимости от того несушка она или не несущаяся), жвачные животные до 1 месяца. Но нужно не забывать, что и в весе животные тоже не мало теряют, потеря веса составляет до 50%.

Животные состоят из воды больше, чем на половину

Для каждого животного есть свой уровень потребности воды и зависит это от таких критериев:

Вид
Рост
Лактация
Возраст
Рацион
Порода
Уровень продуктивности
Температура
Уровень влажности в окружающей среде

Множество видов живых существ даже и не приспособлены жить на суши, без воды. Здесь уже вопрос не о том на сколько важна вода для их развития, а вообще об их существовании на нашей планете. Например, рыбы не приспособлены жить на суши. Без воды они просто на просто умрут.

Водомерка

Водомерки живут только на воде, т.е. на верхней ее пленке. Строение их тела построено таким образом, что они не могут не погружаться в воду, не жить на суши. Но не только водомерка так зависима от водной среды. Множество насекомых тесно связаны с водой, а вернее с верхней ее пленкой. Личинки комаров, улитки разных видов, водные жуки тоже связаны с водяной пленкой, вот только подвешиваются они снизу пленки, а не на поверхности как водомерки.

Человек и вода

Нельзя не упомянуть тот факт, что для человечества отсутствие воды тоже закончилось бы плачевно.

То, что человек на 70-80% знает наверно каждый второй. Но то, что мы полностью зависимы от воды тоже никуда не деть.
Вода в жизни каждого практически повсюду. Она поддерживает все системы организма.
Все те функции, которые указаны для животного и растительного мира, вода также выполняет и для человечества. Однако потребности человеческого организма – это не главная причина.
В современном мире человек применяет воду в быту и в промышленных целях также. Поэтому отсутствие воды для людей вообще критически опасно. Ни одна цивилизация не рождалась и не развивалась без водного источника.

В заключении можно сказать, что вода – главный источник жизни, творец климата и погоды, аккумулятор тепла и распределитель солнечной энергии на планете Земля. Берегите воду, ведь это наша жизнь!

Интересные факты о воде

Вода — самая удивительная и загадочная из всех жидкостей, существующих на Земле.

Учёные на протяжении многих столетий продолжают проводить исследования, находя новые интересные факты. Каждый человек знает, что без воды жизнь невозможна.

Вода участвует в формировании климата, для многих живых организмов является средой обитания. Её важность сложно недооценить. Не случайно, нашу планету называют голубой, именно вода покрывает 71 % поверхности земного шара.

В статье мы собрали самую важную и интересную информацию про воду: гипотезы её появления на нашей планете, особенности строения молекулы, агрегатные состояния, уникальные и необычные свойства.

Что такое вода, химические названия

Вода — это бинарное неорганическое соединение, химическая формула H₂O.

При нормальных условиях представляет собой прозрачную, бесцветную жидкость, которая не имеет вкуса и запаха, текуча (принимает форму сосуда).

Молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, которые соединены между собой ковалентной связью. Никакие другие элементы таблицы Менделеева при соединении не образуют жидкости. Рассмотрим строение молекулы H₂O на изображении.

Вода имеет несколько химических названий:

оксид водорода;
гидроксид водорода;
монооксид дигидрогена;
дигидромонооксид;
гидроксильная кислота.

Агрегатные состояния

Из всех веществ, существующих на Земле, только вода может иметь три принципиально разных агрегатных состояния: жидкое, газообразное и твердое. Благодаря трём агрегатным состояниям происходит круговорот воды в природе и жизнь на Земле. Рассмотрим подробнее каждое агрегатное состояние.

Жидкое (вода). В нормальных условиях вода является жидкостью. Образует мировой океан, реки, ручьи и т.д.
Газообразное (водяной пар) — это бесцветный газ, не имеет вкуса и запаха. Испаряется с поверхности океанов, рек, болот, почвы, растений и поступает в воздух или образуется путём кипения жидкой воды или сублимации из льда. Сублимация — переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя стадию плавления (перехода в жидкое состояние).
Твердое (лёд). При температуре от нуля и ниже вода превращается в лёд. В холодное время года он сковывает реки и лужи, выпадает в виде осадков: снежинок, града, инея, образует ледяные облака. Встречается в виде ледников и айсбергов.

Строение в различных агрегатных состояниях

Жидкая вода, лёд и водяной пар имеют один и тот же состав, но разные состояния.

Рассмотрим строение молекулы на изображении.

Многочисленные исследования ученых подтверждают, что по структуре вода и лед близки друг к другу. Структура льда – это решетчатый каркас. Структура воды зависит от содержания разных веществ, которые в ней растворяются, а также от нерастворимых соединений и некоторых других факторов.

При температуре близкой к точке замерзания, молекулы жидкой воды собираются в небольшие группы, практически так, как в кристаллах. При температуре близкой к точке кипения они располагаются более свободно.

Свойства

Вода — уникальный природный компонент, который обладает рядом свойств. Рассмотрим основные:

не имеет цвета, запаха и вкуса;
распространенный растворитель;
обладает высоким поверхностным натяжением, уступая в этом только ртути;
имеет большую теплоту испарения (используется для терморегуляции);
чистая вода — хороший изолятор;
обладает большой теплоёмкостью (увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение ее температуры);
плотность в разных диапазонах температур меняется неодинаково.

Существуют необычные свойства. Например, в твердом виде вода легче, чем в жидком. Лёд не тонет в воде. В твёрдом состоянии частички воды располагаются по порядку, между ними остается много свободного пространства. Когда лёд тает, активность частичек повышается, свободное пространство заполняется. Жидкая форма становится более тяжелой, нежели твердая.

Такая уникальная способность даёт возможность любому водоёму не замерзать по всей глубине. Даже при самом сильном морозе температура воды у дна не опускается ниже +4 ᵒС. Все живые существа (рыбы и другие) могут спокойно пережить самую суровую зиму подо льдом.

Когда лёд тает, плотность увеличивается, и становится максимальной при температуре +4 ᵒС. В диапазоне от +4 ᵒС до +40 ᵒС плотность снижается, потом снова увеличивается. При понижении температуры ниже +4 ᵒС плотность уменьшается, т.е. при замерзании вода расширяется.

Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Это связано с большей скоростью испарения и излучения тепла.

Теплоемкость и некоторые другие физические свойства воды тоже зависят от температуры неодинаково. Другие виды жидкостей не имеют таких особенностей – чтобы какой-то один параметр менялся по-разному на разных порогах температуры.

Круговорот воды в природе

Вода образует водную оболочку нашей планеты – гидросферу.

Её делят на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и ледники, а также подземные водоёмы. Переходы H2O из одних частей гидросферы в другие составляют сложный круговорот воды на Земле

Круговорот воды в природе — это непрерывное движение воды в гидросфере Земли. В процессе этого обмена водная масса меняет агрегатное состояние: из жидкой или твердой превращается в газообразную и обратно.

Рассмотрим на примере.

С поверхности океанов, морей, рек и суши вода в виде пара поднимается вверх.
Высоко над землей он охлаждается и образует множество водяных капелек и льдинок. Из них образуются облака.
В виде осадков вода возвращается на Землю.

Происхождение воды на планете

Возникновение воды на нашей планете является предметом научных споров. Существует 2 основные гипотезы:

Космическое происхождение. Часть учёных считают, что вода появилась вследствие падающих метеоритов, астероидов, которые содержали воду.
Земное происхождение. Другие учёные считают, что вода образовалась на Земле во время формирования, а не занесена с космоса.

Наука о воде

Изучением природных вод, явлений и процессов занимается наука Гидрология.

Первые упоминания о гидрологии появились на заре истории человечества около 6000 лет назад.

Начало гидрологических наблюдений в России относится к XV–XVI вв.: в записях русских летописцев сохранились сведения о свойствах воды, наводнениях, паводках, замерзании.

Значение на Земле

Без воздуха человек может прожить несколько секунд, без еды – несколько месяцев, без воды – максимум несколько суток. Снижение содержания воды в организме всего лишь на 2% может вызвать сильную слабость. При нехватке 8% уже может возникнуть серьезное недомогание, а при 12% – смерть.

Каждая клетка живого организма состоит из жидкости и нуждается в регулярном пополнении. Без воды не проживут ни люди, ни растения, ни животные.

Вода формирует климат, участвует в круговороте воды в природе, для многих живых организмов является средой обитания.

Применение

Все люди на планете прекрасно знают, что жизнь без воды невозможна. Любое начало жизни изначально зарождается в воде.

Человек применяет воду:

для поддержании жизни (приготовления пищи, обеспечения организма водой);
для бытовых нужд (гигиены, уборки и т. д);
в сельском хозяйстве и животноводстве;
промышленности (используется при производстве продуктов питания, чугуна, стали, резины и т. д);
медицине;
химии (в качестве реагента для химических реакций, опытов, исследований);
рыболовстве;
для транспортировки людей и грузов;
для спорта;
в земледелии;
для пожаротушения;
служит источником энергии (электростанции).

Сколько жидкости в теле человека

Эмбрион человека состоит из жидкости не менее, чем на 97%. Когда ребенок рождается, вода составляет около 80% его тела. В первые несколько суток после рождения этот показатель существенно снижается.

В дальнейшем содержание воды в организме человека постоянно уменьшается. В пожилом возрасте в теле человека доля воды не превышает 50-60%.

Как определить, сколько воды в теле человека?

Массу тела необходимо разделить на 3 и умножить на 2.

Стоит отметить, что расчет считается приблизительным (может отличаться на 5-10%) Так как количество воды зависит от возраста, пола, физической активности, состояния здоровья.

Основные функции

Вода необходима каждому живому существу. Каждый живой организм состоит из клеток. Ключевую роль выполняет вода. Она составляет около 70 процентов от её массы. Рассмотрим кратко основные функции.

Растворитель. Большинство химических реакций протекают только в водной среде.
Транспортная функция. Переносит питательные вещества из одной части в другую.
Функция регенерации. С помощью воды удаляются ненужные продукты жизнедеятельности.
Регулирует терморегуляцию. Защищает организм от перегрева и обеспечивает равномерное распределение тепла по организму.
Все обменные процессы в организме регулируются водой.

Польза чистой питьевой воды

Врачи, диетологи и другие специалисты часто совершают ошибку, когда слишком много внимания уделяют разным продуктам питания и забывают про воду. Любые вещества, даже самые питательные и полезные, могут оказаться совершенно неэффективными, если нет растворителя, способного доставить их в нужные части тела. На Земле есть только один простой, надежный и распространенный растворитель – вода.

Вода участвует абсолютно во всех обменных процессах. И чтобы они протекали нормально, необходимо пить достаточное количество чистой воды. Именно воды, не чая, не напитков. Содержание разных примесей, консервантов и прочих веществ существенно меняют структуру, нормальное молекулярное состояние воды.

Изначально природой заложено употреблять чистую воду. Когда в организм вносится некая смесь, то пищеварительной системе приходится прикладывать много усилий, растрачивать много энергии, чтобы отделить все лишнее и получить воду. Кроме этого, высокое содержание сахара неизбежно провоцирует нарушение нормального обмена веществ.

Сколько нужно пить воды в день

Рекомендуется употреблять чистую воду без примесей 30-40 мл на 1 кг веса.

Средние показатели:

для женщины: 1,5 – 2 литра ежедневно;

для мужчины: 2,5 – 5 литров ежедневно.

Количество рекомендуемой нормы зависит от физической активности, климата и веса.

Процентное содержание в органах

Вода в теле человека находится в разных субстанциях и никогда не смешивается в единое целое.

Жидкости больше в тех клетках, в которых обмен веществ протекает более интенсивно. Рассмотрим таблицу № 1.

Таблица № 1. Процент содержания в органах человека

Органы	Процент содержания
Мозг	90
Лёгкие	86
Печень	86
Кровь	83
Яйцеклетки	90
Кости	72
Кожа	72
Сердце	75
Желудок	75
Селезёнка	77
Почки	83
Мышцы	75

Признаки обезвоживания

Если содержание воды резко меняется в одну или другую сторону, то это сразу сказывается на общем состоянии здоровья. Чрезмерное количество воды организм переносит намного легче, чем ее нехватку. Рассмотрим основные симптомы проявления нехватки воды в организме человека.

Жажда – первый сигнал нехватки жидкости в организме.
У человека возникают твердые каловые массы и запоры.
Появляется усталость и слабость.
Возникают головные боли и головокружения.
Кожа становится сухой.
Состояние может сопровождаться сильным упадком настроения (вплоть до тяжелой депрессии).

При длительном сохранении такого состояния могут возникнуть проблемы:

с артериальным давлением;
нарушением пищеварения;
заболеваниями органов ЖКТ;
может появиться диабет, ожирение (или наоборот – истощение, дистрофия);
появляются зрительные и слуховые галлюцинации (при потери воды 10%);
сильное обезвоживание может привести к смерти.

Проходя гидрологический цикл, вода может дополняться химическими элементами: ионами, растворенными газами, микроэлементами и т.д.

Воду квалифицируют по следующим признакам:

по наличию и составу изотопов в молекуле;
по степени растворения частиц солей и других примесей;
по источнику;
по взаимодействию с другими элементами и компонентами;
по воздействию человека;
по индивидуальным параметрам.

Рассмотрим некоторые виды на рисунке.

Запасы пресной воды

Несмотря на то, что Земля более, чем на 70% покрыта водой, лишь 1% является пресной (её солёность не превышает 0,5 ‰).
Более 2/3 запасов пресной воды на Земле хранится в ледниках. Крупнейшим водоёмом пресной воды считается озеро Байкал в России.

Показатели качества

Современные нормы очистки водопроводной питьевой воды предполагают использование хлорсодержащих реагентов, которые избавляют воду от инфекций. В дополнение рекомендуется использовать дополнительные методы очистки. Например, фильтры.

Большой популярностью в развитых странах пользуется бутилированная питьевая вода. Она является экологически чистым продуктом. Реализуется в гигиенически чистой ёмкости и соответствует всем установленным требованиям.

25 интересных фактов

Ученые постоянно исследуют оксид водорода, находя интересные факты.

Лёд не тонет в воде. Дело в том, что плотность льда меньше чем, воды в жидком состоянии. Поэтому морские обитатели продолжают жизнедеятельность. Другие вещества увеличивают плотность при замерзании.
Большинство загрязнений вымораживаются при образовании льда.
Более 2/3 запасов пресной воды на Земле хранится в ледниках.
Вёдра для воды изготавливают в форме конуса для того, чтобы их не разорвало при случайном замерзании воды.
Теплоёмкость и некоторые другие физические свойства воды зависят от температуры не одинаково.
Жидкая вода регулирует температуру Земли, водяной пар — влажность воздуха.
Снег способен отражать лучи света на 75%, а вода только на 5%, поэтому снежные ночи такие светлые.
В Антарктиде есть озеро с водой, в 11 раз солёнее морской. В нем настолько соленая вода, что не замерзает даже при — 50 С.
Горячая вода имеет способность замерзать быстрее, чем холодная. Этот факт легко проверить самостоятельно.
Лёд встречается на полюсах Луны, а также на полюсах Марса и Меркурия.
В Антарктике находится самый холодный лёд, а вот самым теплым льдом считается Альпийский, так как его температура составляет 0 градусов по Цельсию.
Температура кипения воды не всегда составляет 100 градусов по Цельсию. Показатель зависит от атмосферного давления. Например, на Эльбрусе — самой высокой вершине Европы (5642 м), — вода закипит при 80,8 °С.
Примерно на каждые 100 метров вглубь к центру Земли температура кипения увеличивается на 3°C.
Озеро Байкал — самое большое пресное озеро в мире.
Для производства 1 тонны стали требуется 300 тонн воды.
Учёные считают, что мировой океан изучен только на 2-7%.
На 1 кг тела коровы приходится 600 грамм жидкости.
В теле рыбы 70-80 процентов.
В медузе больше 95 процентов.
Растения на 50-90 процентов состоят из жидкости.
Вода участвует в фотосинтезе растений.
Бегемот употребляет около 250 литров воды в сутки.
Древесное растение Эвкалипт в сутки поглощает из почвы и испаряет 320 л влаги.
Верблюд способен выпить больше 100 литров воды менее, чем за 15 минут.
Скалистая белка может жить без воды до 100 дней.

Заключение

Вода – удивительное вещество, обладающее химическими и физическими свойствами. Она формирует климат на планете, для многих живых организмов является средой обитания, необходима для фотосинтеза растений и жизнедеятельности всех живых организмов.

Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Является важнейшим веществом для всех живых существ на планете Земля.

Содержание

Виды воды

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

и жёсткая вода — по содержанию катионов кальция и магния

По изотопам молекулы:

Сверхтяжёлая вода (тритиевая)

, Водопроводная вода и деионизированная вода

Химические названия воды

С формальной точки зрения вода имеет несколько различных корректных химических названий:

Оксид водорода
Гидроксид водорода
Гидроксильная кислота
Оксидан
Дигидромонооксид

Свойства

Физические свойства

Вода в нормальных атмосферных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами. Это объясняется особыми характеристиками слагающих молекулы атомов и присутствием связей между ними. Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45°, и эта конфигурация строго сохраняется. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды является активным диполем, где кислородная сторона отрицательна, а водородная положительна. В результате молекулы воды притягиваются своими противоположными полюсами, и образуют полярные связи, на разрыв которых требуется много энергии [2] . В составе каждой молекулы Ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, в результате чего он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома кислорода соседней молекулы, образуя водородную связь с другой молекулой. Каждая молекула связана с четырьмя другими посредством водородных связей — две из них образует атом кислорода и две атомы водорода [2] . Комбинация этих связей между молекулами воды — полярной и водородной и определяет очень высокую температуру её кипения и удельную теплоты парообразования [2] . В результате этих связей в водной среде возникает давление в 15-20 тыс. атмосфер, которое и объясняет причину трудносжимаемости воды, так при увеличении атмосферного давления на 1 бар, вода сжимается на 0,00005 доли её начального объёма [2] [В каких пределах изменения давления корректна эта оценка?] .

Структуры воды и льда между собой очень похожи [2] . В воде, как и во льду, молекулы стараются расположиться в определённом порядке — образовать структуру, однако тепловое движение этому препятствует. При температуре перехода в твёрдое состояние тепловое движение молекул более не препятствует образованию структуры, и молекулы воды упорядочиваются, в процессе этого объёмы пустот между молекулами увеличиваются и общая плотность воды падает, что и объясняет причину меньшей плотности воды в фазе льда. При испарении, напротив, рвутся все связи. Разрыв связей требует много энергии, отчего у воды самая большая удельная теплоёмкость среди прочих жидкостей и твёрдых веществ. Для того чтобы нагреть один литр воды на один градус, требуется затратить 4,1868 кДж энергии. Благодаря этому свойству вода нередко используется как теплоноситель. Однако удельная теплоёмкость воды, в отличие от других веществ непостоянна: при нагреве от 0 до 35 градусов Цельсия её удельная теплоёмкость падает, в то время как у других веществ она постоянна при изменении температуры. Помимо большой удельной теплоёмкости, вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг) и парообразования (2250 кДж/кг).

Температура °С	Удельная теплоёмкость воды кДж/(кг*К)
-60 (лёд)	1,64
-20 (лёд)	2,01
-10 (лёд)	2,22
0 (лёд)	2,11
0 (чистая вода)	4,218
10	4,192
20	4,182
40	4,178
60	4,184
80	4,196
100	4,216

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением среди жидкостей, уступая в этом только ртути [3] [4] [5] [6] . Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.

Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде [7] . Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H₃O + ) и гидроксильных ионов HO − составляет 0,1 мкмоль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Агрегатные состояния

Фазовая диаграмма воды: по вертикальной оси — давление в Па, по горизонтальной — температура в Кельвинах. Отмечены критическая (647,3 K; 22,1 МПа) и тройная (273,16 K; 610 Па) точки. Римскими цифрами отмечены различные структурные модификации льда

Читайте также: