Kto pozná vzorec vody zo školských čias? Samozrejme, všetko. Je pravdepodobné, že z celého kurzu chémie, pre mnohých, ktorí ju potom neštudujú špecializovane, zostáva len znalosť toho, čo znamená vzorec H2O. Teraz sa však pokúsime čo najviac podrobne a hlboko pochopiť, čo je voda? Aké sú jeho hlavné vlastnosti a prečo práve bez neho je život na planéte Zem nemožný.
Voda ako látka
Molekula vody, ako vieme, pozostáva z jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka. Jeho vzorec je napísaný takto: H2O. Táto látka môže mať tri skupenstvá: pevné - vo forme ľadu, plynné - vo forme pary a kvapalné - ako látka bez farby, chuti a zápachu. Mimochodom, toto je jediná látka na planéte, ktorá môže v prírodných podmienkach existovať vo všetkých troch stavoch súčasne. Napríklad: na póloch Zeme - ľad, v oceánoch - voda a vyparovanie pod slnečnými lúčmi je para. V tomto zmysle je voda anomálna.
Voda je tiež najbežnejšou látkou na našej planéteplanéta. Pokrýva povrch planéty Zem takmer zo sedemdesiatich percent - sú to oceány a početné rieky s jazerami a ľadovcami. Väčšina vody na planéte je slaná. Je nevhodný na pitie a na farmárčenie. Sladká voda tvorí len dve a pol percenta z celkového množstva vody na planéte.
Voda je veľmi silné a kvalitné rozpúšťadlo. Vďaka tomu prebiehajú chemické reakcie vo vode obrovskou rýchlosťou. Táto istá vlastnosť ovplyvňuje metabolizmus v ľudskom tele. To, že telo dospelého človeka tvorí zo sedemdesiatich percent voda, je známy fakt. U dieťaťa je toto percento ešte vyššie. V starobe toto číslo klesá zo sedemdesiat na šesťdesiat percent. Mimochodom, táto vlastnosť vody jasne dokazuje, že je základom ľudského života. Čím viac vody v tele – tým je zdravšie, aktívnejšie a mladšie. Vedci a lekári všetkých krajín preto neúnavne opakujú, že treba veľa piť. Je to voda vo svojej čistej forme a nie náhrady vo forme čaju, kávy alebo iných nápojov.
Voda formuje klímu na planéte a nie je to prehnané. Teplé prúdy v oceáne ohrievajú celé kontinenty. Je to spôsobené tým, že voda absorbuje veľa slnečného tepla a potom ho odovzdáva, keď sa začne ochladzovať. Takže reguluje teplotu na planéte. Mnohí vedci tvrdia, že Zem by už dávno vychladla a zmenila sa na kameň, keby na zelenej planéte nebolo toľko vody.
Vlastnosti vody
Voda má mnoho veľmi zaujímavých vlastností.
Napríklad voda je najpohyblivejšia látka po vzduchu. Zo školského kurzu si mnohí určite pamätajú niečo ako kolobeh vody v prírode. Napríklad: prúd sa vyparuje pod vplyvom priameho slnečného žiarenia, mení sa na vodnú paru. Ďalej je táto para niekam unášaná vetrom, zhromažďuje sa v oblakoch a dokonca aj v búrkach a padá do hôr vo forme snehu, krupobitia alebo dažďa. Ďalej z hôr potok opäť steká a čiastočne sa vyparuje. A tak – v kruhu – sa cyklus opakuje miliónkrát.
Voda má tiež veľmi vysokú tepelnú kapacitu. Z tohto dôvodu sa vodné útvary, najmä oceány, ochladzujú veľmi pomaly počas prechodu z teplej sezóny alebo dennej doby do studenej. Naopak, keď teplota vzduchu stúpa, voda sa ohrieva veľmi pomaly. Vďaka tomu, ako už bolo spomenuté vyššie, voda stabilizuje teplotu vzduchu na celej našej planéte.
Po ortuti má voda najvyššie povrchové napätie. Nemožno si nevšimnúť, že kvapka náhodne rozliata na rovný povrch sa niekedy stáva pôsobivou škvrnou. To ukazuje ťažnosť vody. Ďalšia vlastnosť sa prejaví, keď teplota klesne na štyri stupne. Akonáhle sa voda ochladí na túto značku, stáva sa ľahšou. Preto ľad vždy pláva na povrchu vody a zamrzne v kôre, ktorá pokrýva rieky a jazerá. Vďaka tomu ryby nezamŕzajú vo vodných útvaroch, ktoré v zime zamŕzajú.
Voda ako vodič elektriny
Najprv by ste sa mali dozvedieť, čo je elektrická vodivosť (vrátane vody). Elektrická vodivosť je schopnosť aalebo látky cez seba vedú elektrinu. Elektrická vodivosť vody je teda schopnosť vody viesť prúd. Táto schopnosť priamo závisí od množstva solí a iných nečistôt v kvapaline. Napríklad elektrická vodivosť destilovanej vody je takmer minimalizovaná v dôsledku skutočnosti, že takáto voda sa čistí od rôznych prísad, ktoré sú tak potrebné pre dobrú elektrickú vodivosť. Výborným prúdovým vodičom je morská voda, kde je koncentrácia solí veľmi vysoká. Elektrická vodivosť závisí aj od teploty vody. Čím vyššia je teplota, tým väčšia je elektrická vodivosť vody. Tento vzor bol odhalený vďaka niekoľkým experimentom fyzikov.
Meranie elektrickej vodivosti vody
Existuje taký termín - konduktometria. Toto je názov jednej z metód elektrochemickej analýzy založenej na elektrickej vodivosti roztokov. Táto metóda sa používa na stanovenie koncentrácie v roztokoch solí alebo kyselín, ako aj na kontrolu zloženia niektorých priemyselných roztokov. Voda má amfotérne vlastnosti. To znamená, že v závislosti od podmienok je schopný vykazovať kyslé aj zásadité vlastnosti – pôsobiť ako kyselina aj ako zásada.
Zariadenie používané na túto analýzu má veľmi podobný názov – konduktometer. Pomocou konduktometra sa meria elektrická vodivosť elektrolytov v roztoku, ktorého analýza sa vykonáva. Možno stojí za to vysvetliť ďalší pojem - elektrolyt. Je to látka, ktorá po rozpustení alebo roztavenísa rozkladá na ióny, vďaka čomu je následne vedený elektrický prúd. Ión je elektricky nabitá častica. V skutočnosti konduktometer, ktorý vychádza z určitých jednotiek elektrickej vodivosti vody, určuje jej elektrickú vodivosť. To znamená, že určuje elektrickú vodivosť špecifického objemu vody branej ako počiatočná jednotka.
Ešte pred začiatkom sedemdesiatych rokov minulého storočia sa na označenie vodivosti elektriny používala merná jednotka "mo", bola to odvodená od inej veličiny - Ohm, čo je hlavná jednotka odporu. Elektrická vodivosť je veličina, ktorá je nepriamo úmerná odporu. Teraz sa meria v Siemense. Táto hodnota dostala svoje meno na počesť fyzika z Nemecka - Wernera von Siemens.
Siemens
Siemens (môže byť označený Cm aj S) je prevrátená hodnota ohmu, čo je jednotka elektrickej vodivosti. Jeden cm sa rovná elektrickej vodivosti akéhokoľvek vodiča, ktorého odpor je 1 ohm. Vyjadrené spoločnosťou Siemens prostredníctvom vzorca:
Tepelná vodivosť vody
Teraz si povedzme, čo je tepelná vodivosť. Tepelná vodivosť je schopnosť látky prenášať tepelnú energiu. Podstata javu spočíva v tom, že sa prenáša kinetická energia atómov a molekúl, ktoré určujú teplotu daného telesa alebo látky.iného telesa alebo látky počas ich vzájomného pôsobenia. Inými slovami, tepelná vodivosť je výmena tepla medzi telesami, látkami, ako aj medzi telesom a látkou.
Tepelná vodivosť vody je tiež veľmi vysoká. Ľudia denne využívajú túto vlastnosť vody bez toho, aby si to všimli. Napríklad nalievanie studenej vody do nádoby a chladenie nápojov alebo potravín v nej. Studená voda odoberá teplo z fľaše, nádoby, namiesto toho dáva chlad, je možná aj opačná reakcia.
Teraz si ten istý jav možno ľahko predstaviť v planetárnom meradle. Oceán sa počas leta zahrieva a potom - s nástupom chladného počasia sa pomaly ochladzuje a odovzdáva svoje teplo vzduchu, čím ohrieva kontinenty. Po ochladení počas zimy sa oceán začne otepľovať veľmi pomaly v porovnaní s pevninou a odovzdáva svoj chlad kontinentom chradnúcim letným slnkom.
Hustota vody
Vyššie bolo povedané, že ryby žijú v zime v jazierku kvôli tomu, že voda zamŕza s kôrou po celom ich povrchu. Vieme, že voda sa začína meniť na ľad už pri teplote nula stupňov. Vzhľadom k tomu, že hustota vody je väčšia ako hustota ľadu, ľad pláva a zamŕza na povrchu.
Aké sú redoxné vlastnosti vody
V rôznych podmienkach môže byť voda aj oxidačným aj redukčným činidlom. To znamená, že voda, ktorá sa vzdáva svojich elektrónov, je kladne nabitá a oxidovaná. Alebo získa elektróny a nabije sa záporne, čo znamená, že sa obnoví. V prvom prípade voda oxiduje a nazýva sa mŕtva. Ona máveľmi silné baktericídne vlastnosti, ale nemusíte ho piť. V druhom prípade je voda živá. Osviežuje, stimuluje telo k zotaveniu, dodáva bunkám energiu. Rozdiel medzi týmito dvoma vlastnosťami vody je vyjadrený výrazom "redox potenciál".
S čím môže voda reagovať
Voda je schopná reagovať s takmer všetkými látkami, ktoré existujú na Zemi. Jediná vec je, že pre výskyt týchto reakcií je potrebné zabezpečiť vhodnú teplotu a mikroklímu.
Napríklad pri izbovej teplote voda dobre reaguje s kovmi ako sodík, draslík, bárium – nazývajú sa aktívne. Halogény sú fluór a chlór. Voda pri zahrievaní dobre reaguje so železom, horčíkom, uhlím, metánom.
Voda pomocou rôznych katalyzátorov reaguje s amidmi, estermi karboxylových kyselín. Katalyzátor je látka, ktorá akoby tlačí komponenty k vzájomnej reakcii, čím ju urýchľuje.
Je ešte niekde inde voda ako na Zemi?
Voda sa doteraz nenašla na žiadnej planéte slnečnej sústavy, okrem Zeme. Áno, predpokladajú jeho prítomnosť na satelitoch takých obrích planét ako Jupiter, Saturn, Neptún a Urán, no zatiaľ vedci nemajú presné údaje. O podzemnej vode na planéte Mars a na družici Zeme – Mesiaci – existuje ešte jedna, zatiaľ nie celkom overená, hypotéza. Pokiaľ ide o Mars, bolo predložených niekoľko teórií, že na tejto planéte bol kedysi oceán a jeho možný model dokonca navrhli vedci.
Mimo slnečnej sústavy existuje veľa veľkých aj malých planét, na ktorých sa podľa vedcov môže nachádzať voda. Ale zatiaľ neexistuje najmenší spôsob, ako si tým byť istý.
Ako využiť tepelnú a elektrickú vodivosť vody na praktické účely
Vzhľadom na to, že voda má vysokú tepelnú kapacitu, používa sa vo vykurovacích rozvodoch ako nosič tepla. Zabezpečuje prenos tepla od výrobcu k spotrebiteľovi. Mnoho jadrových elektrární používa vodu ako vynikajúce chladivo.
V medicíne sa ľad používa na chladenie a para na dezinfekciu. Ľad sa používa aj v stravovacom systéme.
V mnohých jadrových reaktoroch sa voda používa ako moderátor úspešnej reťazovej jadrovej reakcie.
Tlaková voda sa používa na štiepanie, prerážanie a dokonca aj rezanie skál. Toto sa aktívne používa pri výstavbe tunelov, podzemných zariadení, skladov, metra.
Záver
Z článku vyplýva, že voda je svojimi vlastnosťami a funkciami najúžasnejšia a najúžasnejšia látka na Zemi. Závisí život človeka alebo inej živej bytosti na Zemi od vody? určite áno. Prispieva táto látka k ľudskej vedeckej činnosti? Áno. Má voda elektrickú vodivosť, tepelnú vodivosť a iné užitočné vlastnosti? Odpoveď je tiež áno. Ďalšia vec je, že na Zemi je stále menej vody a ešte viac čistej vody. A našou úlohou je ho (a teda nás všetkých) chrániť a zabezpečiťzmiznutie.
