Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.2: Властивості води

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    36262

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

    Атоми водню знаходяться з одного боку, приблизно на 105° один від одного.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Модель молекули води, що показує зв'язки між воднем і киснем.

    Фізичні та хімічні властивості води - це те, що робить її важливою для життя та корисною для цивілізації. Вода являє собою молекулу, виготовлену з одного негативно зарядженого (-2) іона кисню і двох позитивно заряджених (+1) іонів водню, що дає їй хімічну формулу Н 2 О, з міцними ковалентними зв'язками між киснем і двома іонами водню. Форма молекули води допускає нерівномірний розподіл заряду, де одна сторона трохи позитивна, а одна сторона трохи негативна. Через таку полярності молекули води утворюють водневі зв'язки між собою. Водневі зв'язки - це електростатичні міжмолекулярні зв'язки, які слабкіші іонних і ковалентних зв'язків (див. Обговорення в розділі Мінерали). Вода амфотерна, тобто може самоіонізуватися, розщеплюючись на кислий іон водню (Н +) і гідроксильний іон (ОН -), хімічно основу. Через свою полярність та здатність бути амфотерною, вода є універсальним розчинником - хімічною речовиною, яка може розчиняти широкий спектр інших хімічних речовин.

    Поверхневий натяг утримує скріпку поверх води.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Поверхневий натяг утримує скріпку на вершині води.
    Капілярну дію водою у вузькій трубці. На відміну від води, ртуть не піднімається вгору в трубці.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Капілярна дія водою у вузькій трубці. На відміну від води, ртуть не піднімається вгору в трубці.

    Іншими побічними ефектами полярності води є згуртованість (вода любить прилипати до себе) та адгезія (вода любить прилипати до інших речей). Вода має найвищу згуртованість з усіх неметалічних рідин. Згуртованість надає воді поверхневий натяг, дозволяючи комахам-планерам плавати на поверхні води. Поверхневий натяг - це те, що надає краплям дощу кулясту форму. Капілярна дія виникає, коли поєднання адгезійних і зчеплених сил змушує воду рухатися вгору по вузьких проходах і трубках, піднімаючись вище, ніж навколишня рідина. Капілярна дія відбувається, коли зчеплення води з трубкою більше внутрішніх сил зчеплення води. Паперові рушники мають дрібні пори, які використовують капілярні сили для очищення розливів води. Рослини використовують капілярні сили для закачування води в свої тканини.

    Вода має високу питому теплоємність. Питома теплота - це кількість тепла, необхідного для підвищення температури речовини. У порівнянні з багатьма іншими речовинами, вода вимагає великої кількості тепла для підвищення своєї температури. Висока питома теплоємність води дозволяє їй виступати в ролі енергетичного буфера до екстремальних перепадів температури повітря. Це також дозволяє океанам вбирати сонячне тепло, не змінюючи температуру сильно, і розподіляти це тепло по Землі струмами, роблячи Землю придатною для життя.

    Крива щільності води показує найбільшу щільність при 3,98 градусів Цельсія. Щільність показана як кг/м3.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Крива щільності води, що показує найбільшу щільність при 3,98 градусів Цельсія. Щільність показана як кг/м 3.

    Крива щільності води показує, що коли вода охолоджується, вона стає більш щільною, як і більшість інших речовин, але її найбільша щільність відбувається приблизно при 4 градусах Цельсія, тоді як більшість інших речовин продовжують збільшуватися в щільності, поки вони не замерзають. Ця унікальна крива щільності означає, що вода найбільш щільна трохи вище температури замерзання і опускається. Таким чином океани залишаються рідкими. Якби вода поводилася як інші речовини, океани були б заморожені.

    Молекулярне розташування молекул діоксиду водню (води) в льоду.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Молекулярне розташування молекул діоксиду водню (води) в льоду.

    Коли вода замерзає, молекули влаштовуються в добре впорядковану кристалічну структуру, створюючи інтервал між молекулами, який більше, ніж якщо вода знаходиться в рідкій формі. Різниця в молекулярному інтервалі призводить до того, що лід буде менш щільним, ніж вода, що робить його більш плавучим, ніж рідка вода, змушуючи його плавати на воді. Через високу питому теплоємність лід, що плаває на поверхні озера, ізолює рідку воду під ним і утримує її від замерзання.

    Через свої водневі зв'язки вода також має високу теплоту випаровування. Значна кількість енергії потрібно для випаровування води. У міру випаровування води енергія поглинається розривом водневих зв'язків і повітря навколо випаровується води охолоджується. Ця енергія зберігається у водяній парі.