Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.12: Вода - газ, рідина та тверда вода

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    4985

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Поясніть біологічне значення здатності льоду плавати на воді

    Стани води: газ, рідина та тверда речовина

    Освіта водневих зв'язків є важливою якістю рідкої води, яка має вирішальне значення для життя, як ми її знаємо. Оскільки молекули води утворюють водневі зв'язки між собою, вода набуває деякі унікальні хімічні характеристики порівняно з іншими рідинами, і оскільки живі істоти мають високий вміст води, розуміння цих хімічних особливостей є ключовим для розуміння життя. У рідкій воді водневі зв'язки постійно утворюються і порушуються, коли молекули води ковзають один за одного. Розрив цих зв'язків викликається рухом (кінетичною енергією) молекул води за рахунок тепла, що міститься в системі. Коли тепло піднімається під час кипіння води, вища кінетична енергія молекул води призводить до повного розриву водневих зв'язків і дозволяє молекулам води виходити в повітря як газ (пара або водяна пара). З іншого боку, коли температура води знижується і вода замерзає, молекули води утворюють кристалічну структуру, підтримувану водневим зв'язком (енергії не вистачає для розриву водневих зв'язків). Це робить лід менш щільним, ніж рідка вода, явище не спостерігається при затвердінні інших рідин.

    Інтерактивний елемент

    Фази речовини: Подивіться, що відбувається з міжмолекулярними зв'язками під час фазових змін у цьому інтерактивному режимі.

    Більш низька щільність води в її твердій формі обумовлена тим, як водневі зв'язки орієнтуються під час замерзання: молекули води розсуваються далі в порівнянні з рідкою водою. З більшістю інших рідин затвердіння при перепадах температури включає зниження кінетичної енергії між молекулами, що дозволяє їм упаковувати ще щільніше, ніж в рідкому вигляді, і надання твердому речовині більшої щільності, ніж рідина.

    Низька щільність льоду, аномалія, змушує його плавати біля поверхні рідкої води, такої як айсберг або кубики льоду в склянці води. В озерах і ставках на поверхні води утворюється лід, створюючи ізоляційний бар'єр, який захищає тваринний і рослинний світ у ставку від замерзання. Без цього шару ізолюючого льоду рослини і тварини, що живуть у ставку, замерзли б у твердій брилі льоду і не змогли б вижити. Згубний вплив заморожування на живі організми викликається розширенням льоду щодо рідкої води. Кристали льоду, що утворюються при заморожуванні, розривають делікатні мембрани, необхідні для функціонування живих клітин, необоротно пошкоджуючи їх. Клітини можуть пережити замерзання лише в тому випадку, якщо вода в них тимчасово замінена іншою рідиною на кшталт гліцерину.

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Щільність льоду: водневе з'єднання робить лід менш щільним, ніж рідка вода. (а) гратчаста структура льоду робить його менш щільним, ніж вільно протікають молекули рідкої води, дозволяючи їй (б) плавати на воді.

    Ключові моменти

    • Коли вода кип'ятиться, кінетична енергія змушує водневі зв'язки повністю розриватися і дозволяє молекулам води виходити в повітря як газ (пара або водяна пара).
    • Коли вода замерзає, молекули води утворюють кристалічну структуру, підтримувану водневим зв'язком.
    • Тверда вода, або лід, менш щільна, ніж рідка.
    • Лід менш щільний, ніж вода, оскільки орієнтація водневих зв'язків змушує молекули відштовхуватися далі, що знижує щільність.
    • Для інших рідин затвердіння при перепадах температури включає зниження кінетичної енергії, що дозволяє молекулам упаковувати щільніше і робить тверду речовину щільніше, ніж його рідка форма.
    • Оскільки лід менш щільний, ніж вода, він здатний плавати біля поверхні води.

    Ключові умови

    • щільність: міра кількості речовини, що міститься в заданому обсязі.