Три агрегатных состояния воды.
Всероссийское движение Сделаем Вместе. Акция «Вода и здоровье»
Вода – самое загадочное вещество в мире
Научно-исследовательский проект
Автор проекта
ученица 9 класса муниципального образовательного учреждения «Краснознаменская средняя общеобразовательная школа»
Сушкова Дарья Игоревна
Руководитель проекта
Науменко Марина Анатольевна
Учитель химии и биологии
село Лискинское
Лискинского района
Воронежской области
2018
Название проекта: Вода – самое загадочное вещество в мире.
Вода - уникальное природное соединение с уникальными физико-химическими свойствами, наличие которых определило функционирование жизни на Земле
В проекте я рассматриваю состав и строение, химические и физические свойства воды, значение и роль воды в природе и жизни живых организмов. Мое исследование направлено в большей степени на изучение уникальных свойств воды. Изучение в комплексе материала по химии, физике, биологии, экологии на основе общности объекта изучения (вода) позволило ответить на поставленные в проекте вопросы.
Цель проекта: Доказать, что вода — уникальное природное соединение, активная среда для жизни растений, животных и человека;
Задачи проекта: Изучить физические и химические свойства воды.
Привлечь внимание к красоте водных пространств.
|
|
|
Сформировать бережное отношение к воде и к миру в целом, ощущать себя частью этого мира;
В процессе работы над проектом я пришла к выводу: как много чудесного кроется, порой, в самом обыкновенном. Теперь любая информация о неизвестных или вновь открытых свойствах воды не оставит меня равнодушной. Жизнь – это процесс, возникший в природе благодаря этому замечательному веществу под названием ВОДА. И не одно живое вещество, не один элемент природной среды не сможет без него выжить. Всему миру следует задуматься над этим. И, может быть, человечество «продлит свое существование». Все живое во Вселенной, как и в момент ее возникновения, зависит от воды.
.
Содержание
Введение.
Вода – самая загадочная жидкость на Земле. 2
Молекула воды. 3
Строение атома водорода. 3
Строение атома кислорода. 4
|
|
|
Строение молекулы воды. 4
Физические свойства воды. 5
Три агрегатных состояния воды. 5
Климат на планете и теплоемкость воды. 6
Сила поверхностного натяжения. 6
Вода хороший растворитель. 7
Неустанная работа воды или может ли капля воды точить камень. 7
Круговорот воды в природе. 9
Водный голод планеты. 11
Приобретаемые вопросы об охране водных ресурсов. 12
Введение
Никого из нас не удивляет дождь или падающий снег, гладь плавно текущей реки или озера. Другое дело – огромные просторы морей и океанов, гигантские ледники, сползающие с заоблачных высот, струи гейзеров, подобно фонтанам бьющие из под земли. От этих красот у любого захватит дух. Но редко кто задумывался над тем, откуда взялись моря или реки, дождь или снег, каковы свойства воды, предстающей в таком разнообразном виде.
|
|
|
Вода – самая загадочная жидкость на Земле. Певцы древних степных народов – акыны и ашуги – издавна воспевали её, поэты посвящали ей удивительные строки. Даже о капле росы написано множество страниц. А ученые по сей день, как и сотни лет назад, не могут дать точного ответа, на, казалось бы, не сложный вопрос: что такое вода?
Французский писатель и летчик Антуан до Сент-Экзюпери, автор замечательных книг «Планета людей» и «Маленький принц», ответил на этот вопрос так:
«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не возможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь. Ты наполняешь нас невыразимой радостью… Ты самое большое богатство на светe».
Происхождение воды на Земле столь же неясно, как и происхождение самой нашей планеты. Есть несколько гипотез того, откуда взялась вода. В зависимости от ответа на этот вопрос ученые разделились на два лагеря — сторонников метеоритного и сторонников «горячего» происхождения Земли. Первые считают, что Земля вначале была большим холодным твердым метеоритом, вторые — что расплавленным огненным шаром.
|
|
|
Сторонники метеоритного происхождения говорят, что вода в виде льдистой или снегоподобной массы входила в состав того самого метеорита, который и стал прапрапрадедушкой Земли. Сторонники «горячего» происхождения утверждают, что вода выделялась, как пот, из разогретого глубинного вещества (магмы) Земли в процессе его охлаждения и отвердения (кристаллизации). Вода просачивалась на поверхность и скапливалась в низинах - так постепенно образовывались моря и океаны.
А потом, из-за того что Солнце неравномерно нагревало поверхность Земли, начался круговорот воды, появились реки, озера и т.д.
Еще древнегреческий философ Фалес Милетский, живший две с половиной тысячи лет назад, обратил внимание на то, что вода — единственное вещество, которое в природе встречается в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Поэтому, сделал вывод Фалес, все в мире состоит из воды и в нее в конечном счете превращается. «Вода — первооснова всего», - утверждал он. И, что самое интересное, оказался в большой степени прав. Многие тысячелетия ученые бились над загадкой: что такое лед? что такое пар? Никто не мог объяснить, что же это за частицы, различные комбинации которых образуют воду, лед и пар. И поэтому вплоть до конца XVIII в. считалось, что вода — простое и неделимое вещество. Однако исследователи продолжали изучать свойства и состав воды и все чаще приходили к выводу, что, возможно, он неоднороден.
Молекула воды
Очевидно, что все особенности воды определяются теми химическими элементами, которые входят в ее состав. Эти элементы - водород и кислород - широко распространены как в Космосе, так и на Земле.
Вода-ковалентное молекулярное соединение. Молекула воды полярна; угол -104,5; связь O-H ковалентная полярная.
Вода является дипольным растворителем (растворяет многие газы, жидкие и твёрдые вещества). В каждой ее молекуле атом кислорода имеет две неподеленные пары электронов. Это объясняет изогнутую структуру молекулы воды с тетраэдрическим углом между связями.
Строение атома водорода
Наиболее распространенным во Вселенной элементом является водород. Атом водорода состоит из одного положительного заряда - протона, который находится в ядре, и одного отрицательного - электрона, который располагается на орбите. В ядре атома водорода может также находиться несколько нейтральных частиц - нейтронов, Их количество определяет «тяжесть» водорода».
Рис 1. Схематическое изображение атома водорода
Строение атома кислорода
Кислород - тоже замечательный элемент. Благодаря незаполненности электронной оболочки, на которой не хватает двух электронов, он обладает способностью вступать в реакции с другими элементами, являясь одним из самых активных химических элементов. Связанный кислород составляет более 85% гидросферы, более 45% литосферы и более 23% атмосферы. Кислород стоит на первом месте по числу образуемых минералов (1364), в живых организмах содержится около 70% кислорода, он входит в состав важнейших органических соединений - белков, жиров, аминокислот и т. д., в состав скелета. Исключительно велика роль кислорода в биохимических и физиологических процессах, особенно вдыхании. Практически все животные, растения и микроорганизмы (за исключением микробов-анаэробов) получают необходимую для жизнедеятельности энергию за счет биологического окисления различных веществ при помощи кислорода. Все окислительные процессы в природных водах, приводящие к самоочищению водных объектов, также протекают благодаря присутствию в воде кислорода.
Рис. 2. Схематическое изображение атома кислорода
Строение молекулы воды
Эти два элемента - водород и кислород - являются антагонистами. Один из них господствует в Космосе, другой - на Земле. Один (водород) стремится отдать единственный электрон своей электронной оболочки, а другой (кислород) стремится заполучить два электрона от других химических элементов.
Анализируя состав молекулы воды, можно сказать, что в ней два атома водорода и один атом кислорода «нашли друг друга».Таким образом, в составе воды, химическая формула которой записывается как Н20
Рис. 3. Схематическое изображение молекулы воды.
Все свойства воды уникальны, исключительны и аномальны. Поэтому из-за своих качеств это соединение — вода — наиболее благоприятно для жизни. И чем дольше ученые изучают состав воды и строение ее молекулы, тем больше убеждаются, что эта жидкость волшебная.
Физические свойства воды.
Вода, H2O, жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотность 1 г/см3 (при 3,98 градусах), tпл=0 градусов, tкип=100 градусов.
.Вода — это единственное вещество в природе, которое в земных условиях существует во всех трёх агрегатных состояниях
Три агрегатных состояния воды.
Вода на Земле может существовать одновременно в твердом, жидком и газообразном состоянии. Это — пар, изморось, туман, снег, дождь, ливень, град, роса, лед... Оказывается, своим существованием сразу в трех состояниях вода обязана одному важному обстоятельству - тому, что Земля обращается вокруг Солнца на расстоянии в среднем 149,6 млн. км. Если это расстояние было бы менее 134 млн. км, то вся вода на планете испарилась бы, а больше 166 млн. км - превратилась бы в лед.
Все вещества в природе при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Вода следует этому правилу, но лишь до известного предела. Она сжимается, охлаждаясь до +4 °С. При такой температуре вода обладает наибольшей плотностью и весом. Охлаждаясь дальше и превращаясь в лед при О °С, она вдруг проявляет «строптивость» и снова... расширяется. При этом вода и лед увеличиваются в объеме, а их плотность и вес уменьшаются. Лед становится легче воды, из которой образовался. Вот почему лед не тает в воде, а плавает на ее поверхности. В водоемах вода с температурой +4 °С как самая тяжелая опускается на дно, а более холодная и легкая поднимается вверх, и часть ее становится льдом. И хотя зимой поверхность водоема скована льдом, на дне температура воды равна +4 "С. Не будь этого, водоемы полностью промерзали бы. Языки льда доползли бы от полюсов до экватора, Земля вся оледенела бы и жизнь на ней прекратилась бы.
Кстати, из-за свойства замерзающей воды увеличиваться в объеме лопаются водопроводные трубы, разрушаются скалы.
Климат на планете и теплоемкость воды.
Климат на планете зависит и от другого свойства воды – очень большой теплоемкости, то есть способности отдавать и накапливать тепло. В одном литре воды можно запасти в 330 раз больше тепла, чем в таком же объеме воздуха. Вода медленнее нагревается, но зато долго сохраняет тепло. Поэтому летним вечером на море вода теплее, чем песок на берегу (теплоемкость песка в 5 раз ниже, чем воды). А Мировой океан - своеобразная грелка для континентов. Его огромные массы воды в прямом смысле слова «делают погоду» на Земле. Летом он не дает суше перегреться, а зимой постоянно «поставляет» ей тепло. Поэтому в странах, расположенных вблизи океана, мягкий морской климат, здесь не бывает ни суровой зимы, ни холодных ночей. Перепады температуры в разные сезоны здесь небольшие.
Сила поверхностного натяжения.
Капельки росы искрятся по утрам на листьях, рассыпаются по траве светлым жемчугом. Круглые шарики воды очень упруги. Что это за удивительная сила, которая создает капли росы, дождя, делает эластичным и прочным поверхностный слой воды в любой луже?
Если стальную иголку или лезвие безопасной бритвы осторожно положить на поверхность воды, налитой в блюдце, то они не тонут. А ведь металл в 8 раз тяжелее воды! И, конечно же, все видели, как легко, не замачивая лапок, скользит по воде жучок водомерка.
Молекулы воды связывает сила поверхностного натяжения, и они как бы примагничиваются друг к другу. На поверхности воды образуются сцепления молекул, создающие пленку натяжения. Чтобы ее разорвать, нужно приложить силу. Молекулы воды стремятся втянуться внутрь с поверхностного слоя. Поэтому вода в свободном состоянии принимает форму шариков. Сколь велика эта сила, все мы не раз убеждались, когда «мягкие» дождевые капли очень даже чувствительно секли нам лицо. А как они стучат по крышам домов! Будто стая птиц клюет зерно...
Почему во время дождя все вокруг становится мокрым? Или почему, если ходить по лужам, промокают ботинки? Потому, что вода способна прилипать к другим веществам, смачивать их. Поверхностное натяжение, смачивание — эти свойства воды сыграли огромную роль в развитии жизни на Земле. Благодаря им движется кровь в организмах животных и человека, работают «водоподъемные механизмы» растений — их корневая система, с помощью которой они добывают из почвы воду и минеральные соли. Можно сравнить корневую систему с разветвленной
сетью городского водопровода: сначала: вода поднимается по мелким
трубочкам-сосудам, потом по все более крупным и, наконец, по стволу к листьям.
Чем больше воды, тем лучше развиваются растения. Поэтому в тех местах на Земле, где дождей выпадает много, растительность пышна и разнообразна. Там же, где воды недостаточно, - скудна и однообразна.
Вода хороший растворитель.
Вода хороший растворитель, и это еще одно ее удиви тельное свойство. Веществ, почти нерастворимых в воде, вроде жиров и углеводов, в природе немного. Поэтому природная вода - это коктейль из всех химических элементов таблицы Менделеева.| В океанах и морях, в озерах и реках, в подземных водах они присутствуют в разных количествах и соединениях. Так, в морской воде обнаружено около 50 химических элементов. Кроме солей есть в ней радий и уран. В 1 км3 морской воды содержится 300 кг серебра и б кг золота. Кто-то подсчитал, что из золота, растворенного в морях и океанах, можно отлить куб с километровыми гранями. Такой богатый химический состав природный воды позволил известному русскому ученому В.И. Вернадскому (1863 – 1945) отнести её к царству минералов. Есть даже такая наука – морская геология.
Почти вся вода на Земле – соленая. В 1м3 морской воды содержится около 35 кг разных солей. Всего в морях и океанах растворено 50 000 000 млрд. т соли. Если выпарить океанскую воду, то этой солью можно покрыть всю Землю слоем 45 м., а только сушу – 153м, то есть «ковром» толщиной с 50-этажный дом.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 825; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!