Вода́ (оксид водорода) - прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме), запаха и вкуса. Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном - водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, лёд на полюсах).

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.

Почти 70% поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. Из общего количества воды на Земле, равного 1 млрд. 386 млн. кубических километров, 1 млрд. 338 млн. кубических километров приходится на долю солёных вод Мирового океана, и только 35 млн. кубических километров приходится на долю пресных вод. Всего количества океанической воды хватило бы на то, чтобы покрыть ею земной шар слоем более 2,5 километров. На каждого жителя Земли приблизительно приходится 0,33 кубических километров морской воды и 0,008 кубических километров пресной воды. Но трудность в том, что подавляющая часть пресной воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает её труднодоступной для человека. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод. Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Состав воды (по массе): 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода. Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. Наибольшую плотность она имеет при 0° С (1 г/см3). Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лед всплывает на поверхность. Вода замерзает при 0° С и кипит при 100° С при давлении 101 325 Па. Она плохо проводит теплоту и очень плохо проводит электричество. Вода - хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5°. Поэтому молекула воды - диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород, - отрицательно. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы.

В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н20 содержатся ассоциированные молекулы, т. е. соединенные в более сложные агрегаты (Н2О)x благодаря образованию водородных связей. Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются аномалии ее физических свойств: максимальная плотность при 4° С, высокая температура кипения (в ряду Н20-Н2S - Н2Sе) аномально высокая теплоемкость . С повышением температуры водородные связи разрываются, и полный разрыв наступает при переходе воды в пар.

Вода - весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами. Вода образует многочисленные соединения - кристаллогидраты.

Очевидно, соединения, связывающие воду, могут служить в качестве осушителей. Из других осушающих веществ можно указать Р205, СаО, ВаО, металлический Ма (они тоже химически взаимодействуют с водой), а также силикагель. К важным химическим свойствам воды относится ее способность вступать в реакции гидролитического разложения.

Физические свойства воды.

Вода обладает рядом необычных особенностей:

1. При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

2. При нагревании от 0 °C до 4 °C (точнее, 3,98 °C) вода сжимается. Соответственно, при остывании - плотность падает. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

3. Высокая температура и удельная теплота плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг ), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

4. Высокая теплоёмкость жидкой воды.

5. Высокая вязкость.

6. Высокое поверхностное натяжение.

7. Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

Все эти особенности связаны с наличием водородных связей. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а также того, что ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Определенную роль играет протонное обменное взаимодействие между молекулами и внутри молекул воды. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода - каждый в одной, а атом кислорода - в двух; в таком состоянии молекулы находятся в кристалле льда. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект становится слабее, чем тепловое расширение. При испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. 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. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Чистая (не содержащая примесей) 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.

1. По состоянию различают:

2. Твёрдое - лёд

3. Жидкое - вода

4. Газообразное - водяной пар

Рис.1 «Типы снежинок»

При атмосферном давлении вода замерзает (превращается в лёд) при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения - падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки льда падает со снижением давления.

При росте давления температура кипения воды растёт, плотность водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды - падает. При температуре 374 °C (647 K) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении нет разницы между жидкой водой и водяным паром, следовательно, нет и кипения или испарения.

Так же возможны метастабильные состояния - пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.

Изотопные модификации воды.

И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды:

1. Лёгкая вода (просто вода).

2. Тяжёлая вода (дейтериевая).

3. Сверхтяжёлая вода (тритиевая).

Химические свойства воды.

Вода является наиболее распространённым растворителем на Земле, во многом определяющим характер земной химии, как науки. Большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ. Её иногда рассматривают, как амфолит - и кислоту и основание одновременно (катион H+ анион OH-). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония), pKa ≈ ок. 16.

Вода - уникальнейшее вещество, основа всех живых организмов на планете. Она может приобретать различную форму и находиться в трех состояниях. Какие основные физические и химические свойства воды? Именно о них пойдет речь в нашей статье.

Вода - это...

Вода - это самое распространенное на нашей планете неорганическое соединение. Физические и химические свойства воды определяются составом её молекул.

Так, в структуре молекулы воды содержится два атома водорода (Н) и один атом кислорода (О). В нормальных условиях внешней среды это безвкусная жидкость без запаха и окраса. Вода также может находиться в других состояниях: в виде пара или же в форме льда.

Более 70 % нашей планеты покрыто именно водой. Причем около 97 % приходится на моря и океаны, поэтому большая её часть не годится для употребления человеком. О том, каковы основные химические свойства питьевой воды - вы узнаете далее.

Вода в природе и жизни человека

Вода - обязательный компонент любого живого организма. В частности, человеческий организм, как известно, более чем на 70 % состоит именно из воды. Более того, ученые предполагают, что именно в этой среде зародилась жизнь на Земле.

Вода содержится (в форме водяного пара или капель) в разных слоях атмосферы. На поверхность земли из атмосферы она попадает в виде дождя или других осадков (снега, росы, града, инея) посредством процессов конденсации.

Вода выступает объектом исследований для целого ряда научных дисциплин. Среди них - гидрология, гидрография, гидрогеология, лимнология, гляциология, океанология и другие. Все эти науки, так или иначе, изучают физические, а также химические свойства воды.

Вода активно используется человеком в его хозяйственной деятельности, в частности:

• для выращивания сельскохозяйственных культур;
• в промышленности (в качестве растворителя);
• в энергетике (в качестве теплоносителя);
• для тушения пожаров;
• в кулинарии;
• в фармации и так далее.

Разумеется, чтобы эффективно использовать это вещество в хозяйственной деятельности, следует детально изучить химические свойства воды.

Разновидности воды

Как уже упоминалось выше, вода в природе может находиться в трех состояниях: жидком (собственно, вода), твердом (кристаллы льда) и газообразном (пар). Она также может приобретать любые формы.

Существует несколько видов воды. Так, в зависимости от содержания катионов Са и Na, вода может быть:

• жесткая;
• мягкая.

• пресная;
• минеральная;
• солоноватая.

В эзотерике и некоторых религиях бывает вода:

• мертвая;
• живая;
• святая.

В химии также существуют такие понятия, как дистиллированная и деионизированная вода.

Формула воды и её биологическое значение

Оксид водорода - так именуют данное вещество химики. Формула воды следующая: H 2 O. Она означает, что это соединение состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода.

Уникальные химические свойства воды определили её исключительную роль для жизни живых организмов. Именно благодаря воде биологическая жизнь существует на нашей планете.

Самая уникальная особенность воды заключается в том, что она прекрасно растворяет в себе огромное количество других веществ (как органического, так и неорганического происхождения). Важное последствие этой особенности состоит в том, что все химические реакции в живых организмах протекают достаточно быстро.

Кроме этого, благодаря уникальным свойствам воды, она пребывает именно в жидком состоянии, при крайне широком температурном диапазоне.

Физические свойства воды

Благодаря уникальным водородным связям, вода, при стандартных условиях среды, находится в жидком состоянии. Этим объясняется крайне высокая температура кипения воды. Если бы молекулы вещества не были связаны этими водородными связями, то вода закипала бы при +80 градусах, а замерзала - аж при -100 градусах.

Вода закипает при +100 градусах по Цельсию, а замерзает - при нуле градусов. Правда, при определенных, специфических условиях она может начать замерзать и при плюсовых значениях температуры. При замерзании вода увеличивается в своем объеме (за счет уменьшения плотности). Кстати, это чуть ли не единственное вещество в природе, обладающее подобным физическим свойством. Помимо воды, при замерзании расширяется лишь висмут, сурьма, германий и галлий.

Вещество также характеризуется высокой вязкостью, а также довольно сильным поверхностным натяжением. Вода - отличный растворитель для полярных веществ. Также следует знать, что вода очень хорошо проводит через себя электричество. Эта особенность объясняется тем, что в воде почти всегда находится большое количество ионов растворенных в ней солей.

Химические свойства воды (8 класс)

Молекулы воды имеют крайне высокую полярность. Поэтому это вещество в реальности состоит не только из простых молекул вида H 2 O, но и из сложных агрегатов (формула - (H 2 O) n).

В химическом плане вода очень активна, она вступает в реакции со многими другими веществами, даже при обычных температурах. При взаимодействии с оксидами щелочных, а также щелочноземельных металлов, она образует основания.

Вода также способна растворять в себе широкий спектр химических веществ - соли, кислоты, основания, некоторые газы. За это свойство её часто называют универсальным растворителем. Все вещества, в зависимости от того, растворяются они в воде или нет, принято делить на две группы:

• гидрофильные (хорошо растворяются в воде) - соли, кислоты, кислород, углекислый газ и т. д.;
• гидрофобные (плохо растворяются в воде) - жиры и масла.

Вода также вступает в химические реакции и с некоторыми металлами (например, с натрием), а также принимает участие в процессе фотосинтеза растений.

В заключение...

Вода - самое распространенное среди неорганических веществ на нашей планете. Она содержится практически везде: на земной поверхности и в её недрах, в мантии и в горных породах, в высоких слоях атмосферы и даже в космосе.

Химические свойства воды определены её химическим составом. Её относят к группе химически активных веществ. Со многими веществами вода вступает в

Вода окружает нас ежедневно и повсюду - даже тех, кто всю свою жизнь провёл в пустыне Сахара. Свойства воды зачастую остаются для нас незаметными. И это при том, что строение и свойства воды имеют колоссальное значение для всего живого на нашей планете. Мы привыкли воспринимать воду как нечто само собой разумеющееся, что можно получить по первому желанию простым движением ручки водопроводного крана. Тогда как уникальные свойства воды являются ответом на множество вопросов о нашем мире, хотя и одновременно ставят перед исследователями немало вопросов.

Основные свойства воды

Вопрос о том, каковы главные свойства воды, можно рассматривать с разных сторон. Дело в том, физические и химические свойства воды в равной степени важны и определяют особое значение и роль данного вещества в нашем мире. Физико-химические свойства воды определены её особым строением. Всем известно, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и атома кислорода. Однако уже с этого простого факта начинаются аномальные свойства воды: так как все другие соединения водорода в нормальных условиях имеют газообразное агрегатное состояние, тогда как вода - жидкое. Кроме того, именно вода может пребывать в трёх агрегатных состояниях (газообразном, жидком, твёрдом) и достаточно легко переходить из одного в другое.

Необычные свойства обычной воды обусловлены тем, что атомы водороды соединены с атомом кислорода под строго определённым углом и не меняют своего положения. В результате этого образуются прочные межатомные связи, которые быстро фиксируются при понижении температуры. Этим объясняется, почему разница между обычной температурой воды и температурой её замерзания значительно меньше, чем между «средней» температурой и температурой кипения. При замерзании не тратится энергия на разрыв межатомных связей, поэтому молекулы быстро образуют упорядоченные структуры и превращаются в кристаллы льда. Чтобы перейти в газообразное состояние, в молекулах воды должны разрушиться те самые прочные связи - вот почему для кипения воду нужно нагревать дольше с затратами большого количества тепловой энергии.

Особенности молекулярного строения воды дают ответ на вопрос, почему значение воды для живых организмов и вообще для существования жизни столь велико. Так как единственная на данный момент известная форма жизни во Вселенной , земная, не может существовать без воды. Биологические свойства воды таковы, что её молекулы обладают меньшим размером по отношению к молекулам других веществ. Пожалуй, первым ответом на вопрос, какими свойствами обладает вода, должен быть «способность растворять». Растворение в воде это ничто иное, как окружение молекулы вещества со всех сторон молекулами воды. Вода является средой, вне которой не может возникнуть, существовать и развиваться живая клетка. Потому что для жизнедеятельности клетки нужно взаимодействие различных веществ, что обеспечивают именно информационные свойства воды, способной нести в себе молекулы других веществ. Так что роль воды в живых организмах чрезвычайно проста - никаких живых организмов без воды не существовало бы.

Физические свойства воды

Основные физические свойства воды зависят в первую очередь от таких факторов окружающей среды, как давление и температура. Тепловая среда вообще чрезвычайно важна для воды: с температурой связаны пребывание и переход в различные агрегатные состояния воды. Интересные свойства воды заключаются, в частности, в том, что абсолютно чистая, то есть не содержащая примесей и растворённых веществ, вода может пребывать в так называемых метастабильных состояниях. Например, тепловые свойства воды позволяют чистой воде не замерзать до температуры ниже «минус 30» градусов по Цельсию или оставаться в жидком состоянии, нагреваясь до 200 градусов по Цельсию. Однако такие метастабильные состояния крайне неустойчивы, к тому же абсолютно чистая вода в естественных условиях практически не встречаются. Так что расчёт теплофизических свойств воды осуществляется, за исключением особых случаев, исходя из стандартных рубежей - 0 градусов как температура замерзания, 100 градусов как температура кипения.

Разумеется, теплофизические свойства воды далеко не единственные характеристики этого уникального вещества. Существует таблица физических свойств воды, в которой содержатся подробные сведения о ней. Например, можно узнать, что особые свойства воды делают её хорошим изолятором, то есть она очень плохо пропускает электрический ток. Но речь идёт об абсолютно чистой воде - обыкновенная же вода, имеющая в себе множества различных растворённых веществ, является хорошим электропроводником. Кроме того, в таблице содержатся такие показатели, как, к примеру, скорость звука, которая в воде при температуре 20 градусов составляет 1482,7 метра в секунду (для сравнения - скорость звука в воздухе составляет 331 метр в секунду).

Химические свойства воды

Главным химическим свойством воды является её способность быть растворителем. Активно изучаются кислотные свойства воды, так как вода, насколько бы неожиданным это ни казалось, является кислотой. Кислотой в химической науке считается вещество, способное в ходе химического взаимодействия отдавать катионы водорода. Вода на такое как раз способна, поэтому столь большое значение имеют окислительные свойства воды. Но на то вода и уникальное вещество, что помимо окислительных имеет ещё и восстановительные свойства.

Необходимо напомнить, что в биохимии окислительно-восстановительными реакциями называются такие химические взаимодействия, в ходе которых происходит присоединение или отдача электронов, что приводит к изменению электрического потенциала веществ. Кислород является активным окислителем, то есть веществом, которое забирает электроды; водород это универсальный восстановитель, охотно водороды отдающий. Вот и получается, что вода, состоящая из кислорода и водорода, может быть и окислителем, и восстановителем - отсюда и окислительно-восстановительные свойства воды. Водная среда может быть окислительной, забирающей электроны у других веществ - такая позиция характерна для большинства ситуаций с водой, имеющейся на поверхности. Вода может быть окислительно-восстановительной при условии содержания в ней определённых примесей. Наконец, она может быть и восстановительной средой, что характерно для подземных вод, насыщенных металлами.

Введение…………………………………………………………………….. 1. СВОЙСТВА ВОДЫ…………………………………………………………… 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И СОСТОЯНИЕ ВОДЫ……………………………. 3. РОЛЬ ВОДЫ В ПРИРОДЕ……………………………………………………. 4. КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ…………………………………………. 5. Основные причины загрязнения воды и принципы борьбы с ними………………………………………….. 6. ПРОБЛЕМА НЕДОСТАТКА ПРЕСНОЙ ВОДЫ……………………………. 7. Нормирование качества воды……………………………………. 8. Методы очистки воды………………………………………………… 9. Расчет стоков с промышленной площадки………………….. Библиографический список………………………………………........

Введение

Известны четыре среды обитания: наземно-воздушная (атмосфера), водная (гидросфера), почвенная (эдафическая) и живые организмы. Данные методические указания касаются загрязнения гидросферы.

Настоящие методические указания предназначены для студентов технических вузов всех специальностей. Государственные образовательные стандарты предусматривают изучение курса «Экологии» и вопросов, связанных с охраной окружающей среды студентами всех специальностей. Освоению дисциплины отводится один семестр - лекционный и практический курс из 34 аудиторных часов. Методические указания позволят студентам наиболее эффективно изучить вопросы, касающиеся загрязнения гидросферы, а также вопросы защиты водных объектов.

Экологическое воспитание и решение вопросов охраны окружающей среды должно пронизывать процесс формирования специалиста лю­бого профиля. Гла­в­ное при этом, чтобы все специалисты, выпускаемые высшей шко­лой, вме­сте с основательными юридическими и практическими знаниями по­лучали высокий нравственный заряд и умение решать задачи охраны природы применительно к своей профессиональной области.

Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привели к значитель­ному загрязнению гидросферы. По данным ВОЗ (Всемирная организация здоровья), около 80 % всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетво­рительным качеством питьевой воды и нарушениями сани­тарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение по­верхности водоемов пленками масла, жиров, смазочных ма­териалов препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает насыщенность воды кислородом и оказывает отрицательное влияние на состояние фитопланктона и яв­ляется причиной массовой гибели рыбы и птиц.

По данным ООН, в мире выпускается до 1 млн. наимено­ваний продукции, из которых 100 тыс. являются химически­ми соединениями, в том числе 15 тыс. - потенциальными токсикантами. По экспертным оценкам, до 80 % всех хими­ческих соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадает в водоисточники.

Подсчитано, что ежегодно в мире сбрасывается более 420 км 3 сточных вод, которые в состоянии сделать непригод­ной к употреблению около 7 тыс. км 3 чистой воды.

1. Свойства воды

Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу - одну из мощных сфер нашей планеты. Гидросфера, литосфера, атмосфера и биосфера взаимосвязаны, проникают одна в другую и находятся в постоянном, тесном взаимодействии. Все сферы в своем составе имеют воду. Водные ресурсы слагаются из статиче­ских (вековых) запасов и возобновляемых ресурсов. Гидросфера объединяет Мировой океан, моря, реки и озера, болота, пруды, водохранилища, полярные и горные ледники, подземные воды, почвенную влагу и пары атмосферы.

Вода - химическое соединение водорода и кислорода (Н 2 О) - жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотностью 1 г/см 3 при температуре 3,98 °С. При 0 °С вода превраща­ется в лед, при 100°С - в пар. Молекулярная масса воды 18,0153. По В.И.Вернадскому, химический состав воды может быть представлен формулой Н 2 n О n при значении n, равном 1-6. Не все молекулы воды одинаковы: наряду с обычными молекулами, имеющими массу 18, присутствуют молекулы с молекулярной массой 19, 20, 21 и даже 22. Вода - уникальное вещество по своим физическим и химическим свойствам. Полярность молекул воды и наличие между ними «водородных» связей определяют ее уникальные свойства. Плотность воды наибольшая при температуре 3,98 °С, дальнейшее охлаж­дение приводит к переходу ее в лед и сопровождается уменьшением плотности. Уменьшение объема вместо расширения происходит при плавлении (таянии) льда. Летучесть воды небольшая. У воды аномально высокие теплота плавления и удельная теплоемкость, при плавлении льда теплоемкость увеличивается более чем вдвое. Теплоемкость воды с повышением температуры до 27 °С уменьша­ется, а затем вновь начинает возрастать. Вязкость воды (при темпе­ратуре от 0 до 30 °С) уменьшается с повышением давления.

2. Распространение и состояние воды

Вода - наиболее распространенное на Земле вещество. Она на­ходится в трех фазах: газообразной (пары воды), жидкой и твердой. Различают воду атмосферную, поверхностную и подземную.

В атмосфере вода встречается в парообразном состоянии в воздушной оболочке, окружающей Землю, в капельно-жидком состоянии - в облаках, туманах и в виде дождя, твердом - в виде снега, града и кристалликов льда высоких облаков.

В жидком состоянии вода находится в гидросфере: вода океанов, морей, озер, рек, болот, прудов и водохранилищ. В твердом состоя­нии вода в виде льда и снега находится у полюсов планеты, на гор­ных вершинах, зимой покрывает водоемы на значительных площа­дях. Су­ществует капиллярная, гравитационная, кристаллизационная вода.

Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза больше площади суши, а объем воды на Земле составляет 1,5-109 км 3 . Более 95 % воды - соленая. Запасы воды и их соотношение приведены в таблице 1. Мировой океан занимает площадь 361 млн. км 2 , что составля­ет 70,8 % поверхности Земли. При средней глубине океана в 3800 м общий объем воды достигает 1370 млн. км 3 . При расчете ресурсов подземных вод полагают, что в мантии Земли содержится 0,5 % воды, общий объем которой составляет примерно 13-15 млрд. км 3 воды. Возможный приток глубинных вод в земную кору и на по­верхность планеты составляет в среднем 1 км 3 в год. При среднем абсолютном возрасте Земли в 3,5 млрд. лет объем поверхностных вод должен составить около 3,3 млрд. км 3 (Макаренко, 1966). Объем свободной воды в земной коре (подземные воды) В.И. Вернадский оценивал в 60 млн. км 3 .

Таблица 1- Суммарные мировые запасы воды

Части гидросферы	По М.И.Львовичу		По Р.К. Клиге
		% к объему		% к объему
Мировой океан
Подземные воды
Озера, болота
Почвенная влага
Влага атмосферы
Речные воды
Вся гидросфера

Россия омывается водами 12 морей, принадлежащих трем океа­нам. На территории России находится свыше 2,5 млн. больших и малых рек, более 2 млн. озер. Водные ресурсы России слагаются из статических (вековых) и возобновляемых. Первые считаются отно­сительно постоянными в течение длительного времени, возобнов­ляемые водные ресурсы оцениваются объемом годового стока рек. Речной сток формируется за счет таяния снега и дождевых осад­ков, источниками питания рек служат болота и подземные воды. Суммарные водные ресурсы России приведены в таблице 2.

В социально-экономическом развитии страны из поверхност­ных пресных вод речной сток имеет приоритетное значение. По объему речного стока Россия стоит на втором месте после Брази­лии. Реки являются основой водного фонда. Почти 65 % крупных городов России (Москва, С.-Петербург, Нижний Новгород, Ека­теринбург, Пермь и другие) используют для питьевых и технических нужд поверхностные, в основном речные воды.

Таблица 2- Суммарные водные ресурсы России

Виды ресурсов	Возоновляемые,	% от общих ресурсов	Статические, км 3	% от общих ресурсов
Речной сток
Подземные воды
Почвенная влага
			Более 97000

По территории России протекает свыше 120 тыс. рек длиной более 10 км и общей протяженностью свыше 2,3 млн. км. Около 90 % годового речного стока России приходится на бассейны Се­верного Ледовитого и Тихого океанов и лишь 8 % - на бассейны Каспийского и Азовского морей. Однако именно в бассейнах этих морей проживает более 80 % населения России, сосредоточена основная часть хозяйственной инфраструктуры.

В России насчитывается более 2 млн. пресных и соленых озер. Среди них самое глубокое пресноводное озеро Байкал и наи­больший по площади замкнутый солоноватый водоем Каспийское море. Основная часть ресурсов озерных пресных вод сосредоточе­на в озерах: Байкал (23 тыс. км 3 , или 20 % мировых и 90 % нацио­нальных запасов), Ладожское (903 км 3), Онежское (285 км 3), Чудско-Псковское (35,2 км 3). В крупнейших водохранилищах России на­ходится около 450 км 3 пресной воды.

Ледники являются существенным аккумулятором воды, они со­средоточены в основном в приполюсных районах: в Антарктиде, на арктических островах, в том числе российского сектора Арк­тики, и в горных районах.

Подземные воды вместе с поверхностными водами рек, озер и прудов являются основой водного фонда России, служат для питье­вых целей. Естественные ресурсы пресных подземных вод состав­ляют 787,5 км 3 /год, прогнозируемые пригодные для использова­ния - свыше 300 км 3 /год. Минеральные и лечебные подземные воды используются на 450 месторождениях санаторно-курортными и оздоровительными учреждениями, а также заводами по розливу минеральных лечебных вод. Потенциальные ресурсы минеральных вод оцениваются в 800 тыс. м 3 /сут. Теплоэнергетические (термаль­ные, пароводяная смесь с температурой от 40 до 200 ° С) подземные воды используются для теплоснабжения и получения электриче­ской энергии. Значительные их ресурсы (более 7081,5 млн. м 3 /сут) сосредоточены на Северном Кавказе и Дальнем Востоке. Ресурсы промышленных подземных вод составляют более 4 млн. м 3 /сут (гидроминеральное сырье). Они являются источником получения йода, брома и ряда других редких элементов и металлов. Крупные месторождения промышленных подземных вод находятся в Крас­нодарском крае, на Урале и в Западной Сибири.

Вода – это светлая прозрачная жидкость, бесцветная в малых объемах и приобретающая голубовато-зеленоватую окраску своей толщи. Лед тоже прозрачен, так как коэффициент поглощения им света в видимой части спектра практически равен нулю, однако это не относится к ультрафиолетовой и инфракрасной областям. На сколах крупных глыб глетчерного и речного льда он, как и вода, имеет голубые и зеленоватые оттенки.

Свойства воды наложили отпечаток на систему физических констант и единиц измерения: температура замерзания воды – плавления льда принята

за 0 0 С, а температура кипения воды за 100 0 С (то и другое при атмосферном давлении около 1013 мбар или гПа = 759,8 мм рт. ст.). Единица объема

в метрической системе выбрана из условия, что один кубический метр воды при температуре 3,98 0 С имеет массу 1000 кг.

Каждая молекула воды имеет два атома водорода и две не поделенные электронные пары и, тем самым, может образовать четыре водородные связи. Последние осуществляются с участием атома водорода, расположенного либо между молекулами, либо между атомами внутри молекулы:

Будем воспринимать воду, как ассоциацию молекул, объединенных водородными связями. И если в жидкой воде содержатся отдельные ассоциаты ее молекул, то аналогичное расположение молекул характерно и для льда,

но упорядоченность распространяется уже на всю систему в целом, что,

в конечном счете, приводит к образованию характерной тетраэдрической структуры льда. Другими словами, кристаллы льда целиком построены только на одних водородных связях. Структура льда образно названа «весьма ажурной», ибо в ней молекулы упакованы менее плотно, чем в жидкой воде.

По сравнению с другими веществами, вода характеризуется наибольшей удельной теплоемкостью, которая при температуре 15°С составляет

4190 Дж/(кг*К).

Теплопроводность воды весьма незначительна, но зато вода обладает очень высокой скрытой теплотой плавления и испарения. Для того чтобы превратить 1 кг льда в воду (скрытая теплота плавления), необходимо затратить 330 000 Дж/кг, а при испарении 1 кг воды (скрытая теплота испарения) затрачивается 2260 Дж. Эти особенности воды имеют важное значение для теплового баланса Земли .

При замерзании вода расширяется на 9% по отношению

к первоначальному объему.

Из всех жидкостей, кроме ртути, вода имеет самое большое поверхностное натяжение.

Еще одно замечательное свойство воды – способность растворять многие вещества. Особо хорошо растворимы в воде те химические соединения, которые могут образовать с ней водородные связи. Мы в своей повседневной деятельности привыкли считать хорошими растворителями такие вещества, как спирт, бензин, эфир и многие другие, которые действительно хорошо растворяют жиры и вообще многую органику, но в них не растворяются, например, соли. Зато последние хорошо растворяются в воде, т.к. она обладает крайне высокой диэлектрической проницаемостью, и ее молекулы имеют тенденцию соединяться с ионами, превращая их в гидратированные ионы, что приводит к их стабилизации в растворе. Хорошая растворимость различных солей в воде очень важна для многих природных процессов.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Общая гидрология

Университет.. виноградова т а пряхина г в паршина т в общая гидрология..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Наука гидрология и ее связь с другими науками
Воды планеты образуют гидросферу – прерывистую водную оболочку, расположенную на поверхности и в толще земной коры, включающую в себя океаны, моря, воды поверхности суши

Методы исследований в гидрологии
Основными методами исследований современной гидрологии являются: 1) полевой, 2) экспериментальный и 3) теоретический. Полевые исследования включают

Вода на земле. Водные ресурсы
Вода пребывает на Земле в самом различном состоянии в зависимости от мест своего сосредоточения. Основная ее масса содержится в трех следующих макроструктурных элементах планеты: В м

Водные объекты. Круговорот воды в природе. Внутриматериковый влагооборот
В гидрологии выделяют три группы водных объектов: водоемы, водотоки и особые водные объекты. Водоемы – это водные объекты в понижениях земной поверхно

Внутриматериковый влагооборот
Осадки, выпадающие на любой участок земли, складываются из «внешних» и «внутренних» – образованных в результате испарения с конкретного участка. «Внутренние» осадки – это испаривш

Водосбор реки. Морфометрические характеристики водосбора
Водосбор - это часть земной поверхности, а также толщи почвогрунтов, с которых вода стекает в реку, речную систему или озеро, ограниченных водоразделом поверхностным и под

Водный баланс бассейна реки. Элементы водного баланса
Реки питаются за счет жидких осадков (дождевое питание), воды, образованной в результате таяния снега на поверхности водосбора (снеговое питание), таяния высокогорных ледников

Осадки. Перехват осадков растительностью
Осадки являются одной из самых важных составляющих гидрологического цикла. Они образуются путем конденсации водяного пара в атмосфере. В зависимости от метеорологических условий формирован

Испарение
В результате процесса испарения часть поступивших на поверхность земли атмосферных осадков покидает пределы водосбора в виде водяного пара. Испарение происходит с водной поверхност

Речной сток. Факторы формирование стока на водосборе
Стоком в гидрологии называют движение воды по поверхности земли, а также в толще почв и горных пород в процессе ее круговорота в природе. Формирование стока на водосборе – сложный многофак

Основные характеристики стока воды. Фазы водного режима. Гидрограф стока
Расход воды – количество воды, протекающее через живое сечение русла в единицу времени.

Уровень воды. Уровенный режим
Уровень воды – высота поверхности воды над условной плоскостью сравнения, называемой «нулем графика», H, [см], смотри рисунок 5. Уровень воды измеряется на пунктах

Краткосрочные, годовые и многолетние колебания уровней воды
К краткосрочным колебаниям уровня воды относятся: сгонно-нагонные (в устьевых областях), паводки (ливневые), суточные колебания (при суточном регулировании ГЭС – волны попусков и в

Связь поверхностных и подземных вод
В результате процесса фильтрации вода с поверхности проникает в толщу почво-грунтов и формирует подземный сток. В подземных горизонтах вода присутствует в трех агрегатных состояниях: в виде водяног

Река и речная система
Совокупность всех водных объектов в пределах какой-либо территории называется гидрографической сетью данной территории. В пределах гидрографической сети речного бассейна выделяют

Скорость течения воды в руслах рек
Движение воды в руслах рек осуществляется под действием силы тяжести. Скорость течения зависит от уклона, количества воды в русле и шероховатости подстилающей поверхност

Тепловой баланс бассейна реки. Термический и ледовый режим рек
Тепловой баланс бассейна реки. , (18) где

Режим стока наносов. Гидрохимический режим рек
Твердые частицы, образующие речные наносы, поступают в русла рек в результате процессов эрозии поверхности водосбора и речного русла. Интенсивность процесса эрозии поверхности водосбора за

Гидрохимический состав речных вод
Речные воды имеют, как правило, сравнительно невысокую минерализацию и относятся к пресным водам. Формирование химического состава речных вод определяется как естественными, климатически

Морские устьевые области
Устьевая область реки – это особый физико-географический объект, расположенный при впадении крупной реки в море, в пределах которого происходят специфические устьевые процессы. Они обусловлены взаи

Физические процессы
A. Динамика вод. Динамическое взаимодействие вод реки и приемного водоема, включая формирование сопряжения реки и водоема в виде гидравлического подпора или спада; распластыван

Б. Ледо-термические процессы на устьевом участке реки, в водоемах дельты и на устьевом взморье
B. Динамика наносов на устьевом участке реки и устьевом взморье. Г. Эрозионно-аккумулятивные (морфологические процессы, включая формирование продо

Основные морфометрические характеристики озера
Длина (L, м) – кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга точками береговой линии озера, измеряемое по его поверхности. В зависимости от формы озера

Водный баланс озера. Режим уровня воды в озерах
Уравнение водного баланса озера в общем виде: , (25) где

Уровенный режим озер
Многолетние колебания воды в озере зависят от климатических факторов. Сезонные колебания определяются в основном притоком воды как русловым, так и распределенным (особенно в период таяния снегового

Тепловой баланс озер и термический режим
Процессы теплообмена воды с атмосферой наиболее интенсивно происходят в самых верхних слоях озера. Перенос тепла вглубь осуществляется как при непосредственном проникновении солнечной энергии в вод

Болота. Типы болот и их режим
Болото –природное образование, представляющее собой переувлажненный участок земной поверхности со слоем торфа и специфическими формами растительности, приспособившимися к условиям

Ледники. Определение. Образование, типы, строение. Движение ледников. Питание ледников. Баланс массы льда. Влияние на сток рек
Масса естественного фирна и льда, сформированная в результате накопления и преобразования твердых атмосферных осадков, расположенная главным образом на суше, существующая длительное время и обладаю

Типы ледников
Выделяют покровные, горно-покровные и горные ледники. Среди покровных ледников выделяют ледниковые щиты и купола, выводные ледники и шельфовые ледники. Они распространены в пол

Строение ледников
Наземный ледник можно разделить на две части, верхнюю – область питания (аккумуляции) и нижнюю – область абляции. Линяя разделяющая эти зоны называется гра

Опасные гидрологические явления
Проблема. Стихийные бедствия существуют лишь в силу того, что человек часто живет и работает в местах, которые являются ареной развития опасных гидрологических явлений, иногда и ка

Прорывные паводки
Большие уклоны и перепады высот, особенно при слабой устойчивости склонов, активности гляциальных явлений и сейсмических воздействиях, иногда приводят к перегораживанию рек естественными плотинами,

Волновые катастрофы
Если вы, поскользнувшись, упадете в свою ванну, то выплеснете по­ловину воды на пол. А что случится, если в водоем обрушится обвал, оползень, сель? Последствия могут быть самыми разными, но все они

Селевые потоки
Проблема. Селевые потоки – одно из самых опасных и распространенных гидрологических явлений в горных странах и вообще в мире больших уклонов. Проблема селей постоянно остаётся проб

Селевые очаги
Селевой очаг – морфологическое образование, способное концентрировать сток, вмещающее ПСМ (потенциальный селевой массив) и имеющее достаточный уклон для развития сдвигового или транспортно-сдвигово

Селевые водосборы и водосборы селевых очагов
Селевой водосбор – краткое наименование бассейна, содержащего стокообразующие поверхности и способные сформировать наносоводный селевой поток. Обычно это водосборы поверхностного стока.

География селей
Многочисленные скальные селевые очаги на южном склоне Рушанского хребта, легко обозреваемые с Памирского тракта, вследствие слабых ливневых возможностей района десятки и сотни лет ждут своего часа.

Оползни, снежные лавины, снеговодные потоки
Оползни.Горный оползень – массив рыхлообломочной породы, сильно насыщенный водой, смещающийся вниз по склону. Образуется, когда сдвигающаяся сила превысит удерживающую или при сейс

Селевые потоки на ледниках
Геналдонские катострофы.При катастрофических подвижках и обвалах ледников иногда наблюдается отрыв части ледниковой массы, сопровождающийся дроблением льда, выбросом внутриледников