Acqua. Proprietà uniche dell'acqua

L'acqua è una sostanza unica, la base di tutti gli organismi viventi sul pianeta. Può assumere forme diverse ed essere in tre stati. Quali sono le principali proprietà fisiche e chimiche dell'acqua? Questi sono quelli di cui parleremo nel nostro articolo.

L'acqua è...

L’acqua è il composto inorganico più comune sul nostro pianeta. Le proprietà fisiche e chimiche dell'acqua sono determinate dalla composizione delle sue molecole.

Pertanto, la struttura di una molecola d'acqua contiene due atomi di idrogeno (H) e un atomo di ossigeno (O). In condizioni ambientali normali, è un liquido insapore, inodore e incolore. L'acqua può esistere anche in altri stati: sotto forma di vapore o sotto forma di ghiaccio.

Più del 70% del nostro pianeta è ricoperto d’acqua. Inoltre, circa il 97% si trova nei mari e negli oceani, quindi la maggior parte non è adatta al consumo umano. Imparerai ulteriormente le proprietà chimiche di base dell'acqua potabile.

L'acqua nella natura e nella vita umana

L’acqua è una componente essenziale di qualsiasi organismo vivente. In particolare, il corpo umano, come è noto, è costituito per oltre il 70% di acqua. Inoltre, gli scienziati suggeriscono che è stato in questo ambiente che ha avuto origine la vita sulla Terra.

L'acqua si trova (sotto forma di vapore acqueo o goccioline) in diversi strati dell'atmosfera. Raggiunge la superficie terrestre dall'atmosfera sotto forma di pioggia o altre precipitazioni (neve, rugiada, grandine, gelo) attraverso processi di condensazione.

L’acqua è oggetto di ricerca per numerose discipline scientifiche. Tra questi ci sono l'idrologia, l'idrografia, l'idrogeologia, la limnologia, la glaciologia, l'oceanologia e altri. Tutte queste scienze, in un modo o nell'altro, studiano le proprietà fisiche e chimiche dell'acqua.

L’acqua viene utilizzata attivamente dagli esseri umani nelle loro attività economiche, in particolare:

• per la coltivazione delle colture;
• nell'industria (come solvente);
• in energia (come refrigerante);
• per l'estinzione degli incendi;
• nella cucina;
• in farmacia e così via.

Naturalmente, per utilizzare efficacemente questa sostanza nelle attività economiche, è necessario studiare in dettaglio le proprietà chimiche dell'acqua.

Tipi di acqua

Come accennato in precedenza, l'acqua in natura può trovarsi in tre stati: liquido (anzi acqua), solido (cristalli di ghiaccio) e gassoso (vapore). Può anche assumere qualsiasi forma.

Esistono diversi tipi di acqua. Quindi, a seconda del contenuto di cationi Ca e Na, l'acqua può essere:

• difficile;
• morbido.

• fresco;
• minerale;
• salato.

Nell’esoterismo e in alcune religioni c’è l’acqua:

• morto;
• vivo;
• santo.

In chimica esistono anche concetti come acqua distillata e deionizzata.

Formula dell'acqua e suo significato biologico

L'ossido di idrogeno è ciò che i chimici chiamano questa sostanza. La formula dell'acqua è: H 2 O. Significa che questo composto è costituito da un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno.

Le proprietà chimiche uniche dell'acqua hanno determinato il suo ruolo eccezionale per la vita degli organismi viventi. È grazie all'acqua che esiste la vita biologica sul nostro pianeta.

La caratteristica più unica dell'acqua è che dissolve perfettamente un numero enorme di altre sostanze (sia organiche che inorganiche). Una conseguenza importante di questa caratteristica è che tutte le reazioni chimiche negli organismi viventi avvengono abbastanza rapidamente.

Inoltre, grazie alle proprietà uniche dell'acqua, rimane allo stato liquido in un intervallo di temperature estremamente ampio.

Proprietà fisiche dell'acqua

Grazie ai legami idrogeno unici, l'acqua, in condizioni ambientali standard, è allo stato liquido. Questo spiega il punto di ebollizione estremamente elevato dell'acqua. Se le molecole della sostanza non fossero collegate da questi legami idrogeno, l'acqua bollirebbe a +80 gradi e congelerebbe a -100 gradi.

L'acqua bolle a +100 gradi Celsius e congela a zero gradi. È vero, in determinate condizioni specifiche, può iniziare a congelare anche a temperature positive. Quando l'acqua congela, aumenta di volume (a causa della diminuzione della densità). A proposito, questa è quasi l'unica sostanza in natura che possiede una tale proprietà fisica. Oltre all'acqua, le uniche cose che si espandono quando congelate sono il bismuto, l'antimonio, il germanio e il gallio.

La sostanza è inoltre caratterizzata da un'elevata viscosità e da una tensione superficiale sufficientemente forte. L'acqua è un ottimo solvente per le sostanze polari. Dovresti anche sapere che l'acqua conduce molto bene l'elettricità. Questa caratteristica è spiegata dal fatto che l'acqua contiene quasi sempre un gran numero di ioni di sali disciolti in essa.

Proprietà chimiche dell'acqua (grado 8)

Le molecole d'acqua hanno una polarità estremamente elevata. Pertanto, questa sostanza in realtà consiste non solo di molecole semplici del tipo H 2 O, ma anche di aggregati complessi (formula - (H 2 O) n).

Chimicamente l'acqua è molto attiva; reagisce con molte altre sostanze, anche a temperature normali. Quando interagisce con gli ossidi di metalli alcalini e alcalino terrosi, forma basi.

L'acqua è anche in grado di dissolvere un'ampia gamma di sostanze chimiche: sali, acidi, basi e alcuni gas. Per questa sua proprietà viene spesso definito solvente universale. Tutte le sostanze, a seconda che si dissolvano o meno in acqua, sono solitamente divise in due gruppi:

• idrofilo (si dissolve bene in acqua) - sali, acidi, ossigeno, anidride carbonica, ecc .;
• idrofobico (scarsamente solubile in acqua) - grassi e oli.

L'acqua entra anche in reazioni chimiche con alcuni metalli (ad esempio il sodio) e prende parte anche al processo di fotosintesi nelle piante.

Finalmente...

L’acqua è la sostanza inorganica più comune sul nostro pianeta. Si trova un po’ ovunque: sulla superficie terrestre e al suo interno, nel mantello e nelle rocce, negli alti strati dell’atmosfera e perfino nello spazio.

Le proprietà chimiche dell'acqua sono determinate dalla sua composizione chimica. Appartiene al gruppo delle sostanze chimicamente attive. L'acqua interagisce con molte sostanze

La sostanza più familiare e incredibile sulla Terra è l'acqua. L'importanza dell'acqua non può essere sopravvalutata nella vita di tutti gli esseri viventi sul pianeta; è presente in ogni momento della nostra esistenza. Essendo l'elemento predominante nella composizione di qualsiasi organismo, l'acqua ne controlla anche l'attività vitale.

L'acqua in natura

Nel corso della sua esistenza, l'umanità ha cercato di svelare il mistero di questo elemento sorprendente e contraddittorio. Come è nato, come è arrivato sul nostro pianeta? Probabilmente nessuno sarà in grado di rispondere a questa domanda, ma tutti sanno che l'importanza dell'acqua nella natura e nella vita umana è inimmaginabilmente grande. Una cosa è assolutamente vera: oggi sulla Terra ci sono tante riserve d'acqua quante ce n'erano alla nascita dell'universo.

Le proprietà uniche dell'acqua di contrarsi quando riscaldata e di espandersi quando congelata sono un altro motivo per essere sorpresi. Nessun'altra sostanza ha proprietà simili. E la sua capacità di spostarsi da uno stato all'altro, così familiare e allo stesso tempo sorprendente, giocando un ruolo eccezionale, rende possibile l'esistenza di tutti gli organismi viventi sulla Terra. La Mente Superiore ha assegnato all'acqua il ruolo principale nel mantenimento della vita e nella partecipazione ai processi naturali che si verificano costantemente.

Il ciclo dell'acqua

Questo processo è chiamato ciclo idrologico, che è una circolazione continua di acqua dall'idrosfera e dalla superficie terrestre nell'atmosfera, e poi indietro. Ci sono quattro processi coinvolti nel ciclo:

• evaporazione;
• condensazione;
• precipitazione;
• flusso d'acqua

Una volta al suolo, una parte delle precipitazioni evapora e si condensa, un'altra parte, grazie al deflusso, riempie i serbatoi e la terza si trasforma in sottosuolo. Quindi, muovendosi costantemente, nutrendo corsi d'acqua, piante e animali e preservando le proprie riserve, l'acqua vaga, proteggendo la Terra. L’importanza dell’acqua è evidente e indiscutibile.

Il meccanismo del ciclo e le sue tipologie

In natura esiste un grande ciclo (il cosiddetto ciclo globale), oltre a due piccoli: continentale e oceanico. Le precipitazioni raccolte sugli oceani vengono trasportate dai venti e cadono sui continenti, per poi ritornare nell'oceano con il deflusso. Il processo in cui l'acqua dell'oceano evapora, si condensa e ricade continuamente nell'oceano è chiamato piccolo vortice oceanico. E tutti i processi simili che si verificano sulla terra sono combinati in un piccolo ciclo continentale, in cui l'acqua è la protagonista. È indiscutibile la sua importanza nei processi naturali di circolazione continua che mantengono l’equilibrio idrico della Terra e garantiscono l’esistenza degli organismi viventi.

Acqua e uomo

Non avendo alcun valore nutritivo nel senso comune del termine, l'acqua è il componente principale di qualsiasi organismo vivente, compreso l'uomo. Nessuno può esistere senza acqua. Due terzi di qualsiasi organismo sono acqua. L'importanza dell'acqua è estremamente importante per il corretto funzionamento di tutti i sistemi e organi.

Nel corso della vita, una persona entra in contatto con l'acqua ogni giorno, utilizzandola per bere e mangiare, per procedure igieniche, ricreative e per riscaldarsi. Non trovato sulla Terra
una materia naturale più preziosa, vitale e insostituibile come l’acqua. Senza cibo per periodi di tempo piuttosto lunghi, una persona non vivrà senza acqua nemmeno per 8 giorni, poiché entro l'8% del peso corporeo una persona inizia a svenire, il 10% provoca allucinazioni e il 20% inevitabilmente provoca la morte.

Perché l’acqua è così importante per l’uomo? Si scopre che l'acqua regola tutti i processi vitali di base:

• normalizza l'umidità dell'ossigeno, aumentandone l'assorbimento;
• effettua la termoregolazione del corpo;
• dissolve i nutrienti, aiutando il corpo ad assorbirli;
• idrata e crea protezione per gli organi vitali;
• forma un lubrificante protettivo per le articolazioni;
• migliora i processi metabolici nel funzionamento dei sistemi corporei;
• favorisce l'evacuazione dei rifiuti dal corpo.

Come rimanere idratati

In media, una persona perde 2-3 litri di acqua al giorno. In condizioni più estreme, come caldo, elevata umidità e attività fisica, la perdita d’acqua aumenta. Per mantenere il normale equilibrio idrico fisiologico dell'organismo, è necessario bilanciare l'assunzione di acqua con la sua eliminazione attraverso una corretta alimentazione

Facciamo qualche calcolo. Considerando che il fabbisogno giornaliero di acqua di una persona è di 30-40 grammi per 1 kg di peso corporeo e circa il 40% del fabbisogno totale proviene dal cibo, il resto dovrebbe essere assunto sotto forma di bevande. In estate il consumo giornaliero di acqua corrisponde a 2-2,5 litri. Le regioni calde del pianeta dettano i loro fabbisogni: 3,5-5,0 litri e in condizioni estremamente calde fino a 6,0-6,5 litri di acqua. Il corpo non deve essere disidratato. Sintomi allarmanti di questo problema sono la pelle secca accompagnata da prurito, affaticamento, forte calo di concentrazione, pressione sanguigna, mal di testa e malessere generale.

Effetti benefici

È interessante notare che, essendo direttamente coinvolta nei processi metabolici, l'acqua favorisce la perdita di peso. C'è un malinteso comune secondo cui le persone che vogliono perdere peso devono bere meno acqua, poiché il corpo trattiene l'acqua, causando danni significativi. Non puoi portare il tuo corpo in uno stress ancora maggiore eliminandolo dal suo normale ricambio d'acqua. Inoltre, l'umidità, essendo un diuretico naturale, tonifica i reni, provocando la perdita di peso.

Ricevendo la quantità ottimale di acqua, una persona acquisisce forza, energia e resistenza. È più facile per lui controllare il suo peso, poiché anche il disagio psicologico dei cambiamenti forzati quando si riduce la sua dieta abituale è più facile da sopportare. La ricerca scientifica ha dimostrato che il consumo quotidiano di quantità sufficienti di acqua pulita aiuta a combattere malattie gravi, aiuta ad alleviare il mal di schiena, l'emicrania, a ridurre i livelli di zucchero nel sangue, di colesterolo e la pressione sanguigna. Inoltre, tonificando i reni, l'acqua inibisce la formazione dei calcoli. È stato dimostrato che le persone dotate di una vena creativa tendono a bere molto, e i grandi artisti sono stati spinti a creare capolavori. L’importanza dell’acqua, a quanto pare, è importante anche nell’arte.

Scambio idrico delle piante

Proprio come gli esseri umani, ogni pianta ha bisogno di acqua. In diversi stabilimenti costituisce dal 70 al 95% della massa, controllando tutti i processi in corso. Il metabolismo in una pianta è possibile solo con una grande quantità di umidità, quindi l'importanza dell'acqua per le piante è senza dubbio grande. L'acqua, sciogliendo i minerali nel terreno, li consegna alla pianta, garantendone il flusso continuo. Senza acqua, i semi non germoglieranno e il processo di fotosintesi non avverrà nelle foglie verdi. L'acqua di riempimento ne garantisce la vitalità e la conservazione di una certa forma.

La condizione più importante per il supporto vitale di un organismo vegetale è la capacità di assorbire acqua dall'esterno. La pianta, ricevendo acqua principalmente dal terreno con l'aiuto delle radici, la consegna alle parti fuori terra della pianta, dove le foglie la fanno evaporare. Tale scambio d'acqua esiste in ogni sistema organico: l'acqua, entrandovi, evapora o viene rilasciata, e poi di nuovo, arricchita di sostanze utili, entra nel corpo.

Un altro sorprendente modo in cui l'acqua penetra nelle cellule viventi è il suo assorbimento osmotico, cioè la capacità dell'acqua di accumularsi dall'esterno nelle soluzioni cellulari, aumentando il volume del fluido nella cellula.

L'arte del consumo d'acqua

Il consumo costante di acqua pulita migliora significativamente l'attività mentale del cervello e la coordinazione dei movimenti e, pertanto, l'importanza dell'acqua per la vita delle cellule cerebrali è particolarmente preziosa. Pertanto, una persona sana non dovrebbe limitarsi a bere, ma dovrebbe seguire alcune regole:

• bere poco ma spesso;
• Non dovresti bere molta acqua in una volta, poiché un eccesso di liquidi nel sangue sottoporrà inutilmente cuore e reni.

Quindi, l'importanza dell'acqua per gli organismi viventi è enorme. Pertanto, per ogni persona è necessario creare le condizioni per mantenere il proprio equilibrio idrico.

L'acqua è un liquido trasparente, incolore (in piccoli volumi) e inodore. L'acqua è di fondamentale importanza nella creazione e nel mantenimento della vita sulla Terra, nella struttura chimica degli organismi viventi, nella formazione del clima e del tempo. Allo stato solido si chiama ghiaccio o neve, allo stato gassoso si chiama vapore acqueo. Circa il 71% della superficie terrestre è ricoperta d'acqua (oceani, mari, laghi, fiumi, ghiacci ai poli).

Le proprietà dell'acqua sono un insieme di proprietà fisiche, chimiche, biochimiche, organolettiche, fisico-chimiche e di altro tipo dell'acqua.
L'acqua - l'ossido di idrogeno - è una delle sostanze più comuni e importanti. La superficie terrestre occupata dall'acqua è 2,5 volte più grande della superficie terrestre. Non esiste acqua pura in natura; contiene sempre impurità. L'acqua pura si ottiene per distillazione. L'acqua distillata è chiamata acqua distillata. Composizione dell'acqua (in massa): 11,19% idrogeno e 88,81% ossigeno.

L'acqua pura è trasparente, inodore e insapore. Ha la densità maggiore a 0° C (1 g/cm3). La densità del ghiaccio è inferiore alla densità dell'acqua liquida, quindi il ghiaccio galleggia in superficie. L'acqua congela a 0°C e bolle a 100°C ad una pressione di 101.325 Pa. Conduce male il calore e conduce molto male l’elettricità. L'acqua è un buon solvente. La molecola dell'acqua ha forma angolare; gli atomi di idrogeno formano un angolo di 104,5° rispetto all'ossigeno. Pertanto, una molecola d'acqua è un dipolo: la parte della molecola in cui si trova l'idrogeno è caricata positivamente, mentre la parte in cui si trova l'ossigeno è caricata negativamente. A causa della polarità delle molecole d'acqua, gli elettroliti in essa contenuti si dissociano in ioni.

L'acqua liquida, insieme alle normali molecole di H20, contiene molecole associate, cioè collegate in aggregati più complessi (H2O)x a causa della formazione di legami idrogeno. La presenza di legami idrogeno tra le molecole d'acqua spiega le anomalie delle sue proprietà fisiche: densità massima a 4 ° C, punto di ebollizione elevato (nella serie H20-H2S - H2Se) e capacità termica anormalmente elevata. All’aumentare della temperatura, i legami idrogeno si rompono e la rottura completa avviene quando l’acqua si trasforma in vapore.

L'acqua è una sostanza altamente reattiva. In condizioni normali reagisce con molti ossidi basici e acidi, nonché con metalli alcalini e alcalino terrosi. L'acqua forma numerosi composti: idrati cristallini.
Ovviamente, i composti che legano l'acqua possono fungere da agenti essiccanti. Altre sostanze essiccanti includono P2O5, CaO, BaO, metallo Ma (reagiscono chimicamente anche con l'acqua) e gel di silice. Importanti proprietà chimiche dell'acqua includono la sua capacità di entrare in reazioni di decomposizione idrolitica.

Le proprietà chimiche dell'acqua sono determinate dalla sua composizione. L’acqua è composta per l’88,81% di ossigeno e solo per l’11,19% di idrogeno. Come accennato in precedenza, l'acqua congela a zero gradi Celsius, ma bolle a cento. L'acqua distillata ha una concentrazione molto bassa di ioni idronio con carica positiva HO e H3O+ (solo 0,1 µmol/l), quindi può essere definita un eccellente isolante. Tuttavia, le proprietà dell'acqua in natura non potrebbero essere realizzate correttamente se non fosse un buon solvente. La molecola d'acqua è di dimensioni molto piccole. Quando un'altra sostanza entra nell'acqua, i suoi ioni positivi sono attratti dagli atomi di ossigeno che compongono la molecola d'acqua, mentre gli ioni negativi sono attratti dagli atomi di idrogeno. L'acqua sembra circondare da tutti i lati gli elementi chimici in essa disciolti. Pertanto, l'acqua contiene quasi sempre varie sostanze, in particolare sali metallici, che garantiscono la conduzione della corrente elettrica.

Le proprietà fisiche dell'acqua ci hanno “regalato” fenomeni come l'effetto serra e il forno a microonde. Circa il 60% dell'effetto serra è creato dal vapore acqueo, che assorbe perfettamente i raggi infrarossi. In questo caso l'indice di rifrazione ottica dell'acqua è n=1,33. Inoltre, l’acqua assorbe anche le microonde a causa dell’elevato momento dipolare delle sue molecole. Queste proprietà dell'acqua in natura hanno spinto gli scienziati a pensare all'invenzione del forno a microonde.

Il ruolo dell'acqua nella natura e nella vita umana è incommensurabilmente grande. Possiamo dire che tutti gli esseri viventi sono costituiti da acqua e sostanze organiche. Partecipa attivamente alla formazione dell'ambiente fisico e chimico, del clima e del tempo. Allo stesso tempo, colpisce anche l’economia, l’industria, l’agricoltura, i trasporti e l’energia.

Possiamo vivere senza cibo per diverse settimane, ma senza acqua - solo 2-3 giorni. Per garantire un'esistenza normale, una persona deve introdurre nel corpo circa 2 volte più acqua in peso rispetto ai nutrienti. La perdita di oltre il 10% di acqua da parte del corpo umano può portare alla morte. In media, il corpo di piante e animali contiene più del 50% di acqua, nel corpo di una medusa arriva fino al 96%, nelle alghe 95-99%, nelle spore e nei semi dal 7 al 15%. Il suolo contiene almeno il 20% di acqua, mentre nel corpo umano l'acqua ne costituisce circa il 65%. Le diverse parti del corpo umano contengono quantità diverse di acqua: il corpo vitreo dell'occhio è composto per il 99% da acqua, il sangue ne contiene l'83%, il tessuto adiposo il 29%, lo scheletro il 22% e persino lo smalto dei denti lo 0,2%. Nel corso della sua vita, una persona perde acqua dal corpo e il suo potenziale bioenergetico diminuisce. In un embrione umano di sei settimane, il contenuto di acqua arriva fino al 97%, in un neonato - 80%, in un adulto - 60-70% e nel corpo di una persona anziana - solo 50-60%.

L’acqua è assolutamente essenziale per tutti i principali sistemi di supporto alla vita umana. L'acqua e le sostanze in essa contenute diventano un mezzo nutritivo e forniscono agli organismi viventi i microelementi necessari per la vita. È contenuto nel sangue (79%) e facilita il trasporto attraverso il sistema circolatorio in stato disciolto di migliaia di sostanze ed elementi essenziali (la composizione geochimica dell'acqua è vicina alla composizione del sangue degli animali e dell'uomo).
Nella linfa, che effettua lo scambio di sostanze tra il sangue e i tessuti di un organismo vivente, l'acqua costituisce il 98%.
L'acqua mostra le proprietà di un solvente universale più fortemente di altri liquidi. Dopo un certo tempo può dissolvere quasi tutte le sostanze solide.
Questo ruolo globale dell’acqua è dovuto alle sue proprietà uniche.

Recentemente, gli sforzi dei ricercatori si sono concentrati sullo studio accelerato dei processi che avvengono all'interfaccia. Si è scoperto che l'acqua negli strati limite ha molte proprietà interessanti che non compaiono nella fase di massa. Queste informazioni sono estremamente necessarie per risolvere una serie di importanti problemi pratici. Un esempio potrebbe essere la creazione di una base di elementi fondamentalmente nuova per la microelettronica, dove l'ulteriore miniaturizzazione dei circuiti si baserà sul principio di auto-organizzazione delle macromolecole sulla superficie dell'acqua. Una superficie sviluppata è caratteristica anche dei sistemi biologici, per l'importanza dei fenomeni superficiali per il loro funzionamento. Quasi sempre, la presenza di acqua ha un'influenza significativa sulla natura dei processi che si verificano nella regione vicino alla superficie. A loro volta, sotto l'influenza della superficie, le proprietà dell'acqua stessa cambiano radicalmente e l'acqua vicino al confine deve essere considerata un oggetto di studio fisico fondamentalmente nuovo. È molto probabile che lo studio delle proprietà statistiche molecolari dell'acqua in prossimità della superficie, che in sostanza è appena iniziato, consentirà di controllare efficacemente molti processi fisici e chimici.

Recentemente è aumentato l'interesse per lo studio delle proprietà dell'acqua a livello microscopico. Pertanto, per comprendere molti problemi della fisica dei fenomeni superficiali, è necessario conoscere le proprietà dell'acqua all'interfaccia. La mancanza di idee rigorose sulla struttura dell'acqua e sull'organizzazione dell'acqua a livello molecolare porta al fatto che quando si studiano le proprietà delle soluzioni acquose sia nella fase sfusa che nei sistemi capillari, l'acqua è spesso considerata un mezzo privo di struttura. Tuttavia, è noto che le proprietà dell'acqua negli strati limite possono differire notevolmente da quelle nella massa. Pertanto, considerando l'acqua come un liquido senza struttura, perdiamo informazioni uniche sulle proprietà degli strati limite, che, a quanto pare, determinano in gran parte la natura dei processi che si verificano nei pori sottili. Ad esempio, la selettività ionica delle membrane di acetato di cellulosa è spiegata dalla speciale organizzazione molecolare dell'acqua nei pori, che, in particolare, si riflette nel concetto di “volume non solvente”. Un ulteriore sviluppo della teoria, che tenga conto delle specificità delle interazioni intermolecolari alla base del trasporto selettivo di membrana, contribuirà a una comprensione più completa della desalinizzazione delle soluzioni tramite membrana. Ciò consentirà di fornire raccomandazioni informate per migliorare l’efficienza dei processi di desalinizzazione dell’acqua. Ciò implica l'importanza e la necessità di studiare le proprietà dei liquidi negli strati limite, in particolare vicino alla superficie di un corpo solido.

L'acqua è una delle principali sostanze che garantiscono l'esistenza del pianeta e dell'umanità. Questo è un elemento assolutamente unico, senza il quale la vita di qualsiasi creatura vivente è impossibile. Alcune proprietà chimiche e fisiche dell'acqua sono uniche.

L'importanza di questa sostanza non può essere sopravvalutata. L'acqua occupa la maggior parte del pianeta, forma oceani, mari, fiumi e altri corpi idrici. È direttamente coinvolto nella formazione del clima e del tempo, garantendo così determinate condizioni di esistenza nell'uno o nell'altro angolo del pianeta.

Serve come habitat per molti organismi. Inoltre, quasi ogni creatura vivente, in un modo o nell'altro, è costituita da acqua. Ad esempio, il suo contenuto nel corpo umano varia dal 70 al 90%.

Proprietà fisiche dell'acqua: breve descrizione

La molecola dell'acqua è unica. La sua formula è probabilmente nota a tutti: H2O. Ma alcune proprietà fisiche dell'acqua dipendono direttamente dalla struttura della sua molecola.

In natura l'acqua esiste in tre forme contemporaneamente: in condizioni normali è incolore, inodore e insapore. Quando la temperatura scende, l'acqua cristallizza e si trasforma in ghiaccio. All'aumentare della temperatura, il liquido passa allo stato gassoso: vapore acqueo.

L'acqua è caratterizzata da un'alta densità, che è di circa 1 grammo per centimetro cubo. L'acqua bolle quando la temperatura sale a cento gradi Celsius. Ma quando la temperatura scende a 0 gradi, il liquido si trasforma in ghiaccio.

È interessante notare che una diminuzione della pressione atmosferica provoca un cambiamento in questi indicatori: l'acqua bolle a una temperatura più bassa.

La conduttività termica dell'acqua è di circa 0,58 W/(m*K). Un altro indicatore importante è il suo livello elevato, che è quasi uguale al corrispondente indicatore del mercurio.

Proprietà fisiche uniche dell'acqua

Come già accennato, è l'acqua che garantisce la normale esistenza del pianeta, influenzando il clima e la vita degli organismi. Ma questa sostanza è in realtà unica. Sono queste straordinarie proprietà dell’acqua che forniscono la vita.

Prendiamo, ad esempio, la densità del ghiaccio e dell'acqua. Nella maggior parte dei casi, durante il congelamento, le molecole delle sostanze si trovano più vicine l'una all'altra, la loro struttura diventa più compatta e densa. Ma questo schema non funziona con l'acqua. Questa straordinaria proprietà fu descritta per la prima volta da Galileo.

Se abbassi lentamente la temperatura e la monitori, all'inizio lo schema sarà abbastanza standard: la sostanza diventerà più densa e compatta. I cambiamenti avverranno dopo che la temperatura avrà raggiunto i +4 gradi. Di questo passo l’acqua diventa improvvisamente più chiara. Ecco perché il ghiaccio galleggia sulla superficie dell'acqua ma non affonda. A proposito, questa caratteristica garantisce la sopravvivenza della flora e della fauna acquatica: raramente l'acqua si congela completamente, preservando la vita dei suoi abitanti.

A proposito, quando una sostanza si congela, si espande di circa il 9%. Questa caratteristica dell'acqua provoca la corrosione naturale delle rocce. D'altra parte, è proprio questo il motivo per cui le tubature dell'acqua scoppiano in caso di freddo inaspettato.

Ma non è tutto: un’altra caratteristica unica è la sua capacità termica anormalmente elevata. Ad esempio, la quantità di calore necessaria per riscaldare di un grado un grammo di acqua è sufficiente per riscaldare circa 10 g di rame o 9 g di ferro.

L’intero oceano mondiale è un termostato globale che attenua le fluttuazioni di temperatura, sia giornaliere che annuali. Le stesse proprietà si ritrovano tra l'altro anche nell'atmosfera. Non è un segreto che il deserto sia caratterizzato da forti sbalzi di temperatura: fa troppo caldo durante il giorno e molto freddo di notte. Ciò è dovuto proprio all'aria secca e alla mancanza della quantità necessaria di vapore acqueo.

A rigor di termini, in questo materiale considereremo brevemente non solo proprietà chimiche e fisiche dell'acqua liquida, ma anche le proprietà inerenti ad esso in generale in quanto tali.

Puoi scoprire di più sulle proprietà dell'acqua allo stato solido nell'articolo - PROPRIETÀ DELL'ACQUA ALLO STATO SOLIDO (leggi →).

L’acqua è una sostanza estremamente importante per il nostro pianeta. Senza di essa la vita sulla Terra è impossibile; senza di essa non avviene alcun processo geologico. Il grande scienziato e pensatore Vladimir Ivanovich Vernadsky ha scritto nelle sue opere che non esiste una componente il cui significato possa "essere paragonato ad essa nella sua influenza sul corso dei principali e più formidabili processi geologici". L'acqua è presente non solo nel corpo di tutte le creature viventi sul nostro pianeta, ma anche in tutte le sostanze sulla Terra: nei minerali, nelle rocce... Lo studio delle proprietà uniche dell'acqua ci rivela costantemente sempre nuovi segreti, ci pone nuovi enigmi e pone nuove sfide.

Proprietà anomale dell'acqua

Molti proprietà fisiche e chimiche dell'acqua sorprendono e escono dalle regole e dagli schemi generali e sono anomali, ad esempio:

• In conformità con le leggi stabilite dal principio di similitudine, nel quadro di scienze come la chimica e la fisica, potremmo aspettarci che:
  • l'acqua bollirà a meno 70°C e congelerà a meno 90°C;
  • l'acqua non gocciolerà dalla punta del rubinetto, ma scorrerà in un rivolo sottile;
  • il ghiaccio affonderà anziché galleggiare in superficie;
  • più di qualche granello di zucchero non si scioglierebbe in un bicchiere d'acqua.
• La superficie dell'acqua ha un potenziale elettrico negativo;
• Quando viene riscaldata da 0°C a 4°C (3,98°C per l'esattezza), l'acqua si contrae;
• L’elevata capacità termica dell’acqua liquida è sorprendente;

Come notato sopra, in questo materiale elencheremo le principali proprietà fisiche e chimiche dell'acqua e faremo brevi commenti su alcune di esse.

Proprietà fisiche dell'acqua

LE PROPRIETÀ FISICHE sono proprietà che appaiono al di fuori delle reazioni chimiche.

Purezza dell'acqua

La purezza dell'acqua dipende dalla presenza di impurità, batteri, sali di metalli pesanti in essa..., per familiarizzare con l'interpretazione del termine ACQUA PURA secondo il nostro sito, è necessario leggere l'articolo ACQUA PURA (leggi → ).

Colore dell'acqua

Il colore dell'acqua dipende dalla composizione chimica e dalle impurità meccaniche

Ad esempio, diamo la definizione di “colore del mare” data dalla Grande Enciclopedia Sovietica.

Il colore del mare. Colore percepito dall'occhio quando un osservatore guarda la superficie del mare. Il colore del mare dipende dal colore dell'acqua marina, dal colore del cielo, dal numero e dalla natura delle nuvole, dall'altezza del Sole sopra la superficie del mare. orizzonte e altri motivi.

Il concetto di colore del mare va distinto dal concetto di colore dell'acqua di mare. Il colore dell'acqua di mare si riferisce al colore percepito dall'occhio quando guarda l'acqua di mare verticalmente sopra uno sfondo bianco. Solo una piccola parte dei raggi luminosi che lo colpiscono viene riflessa dalla superficie del mare, il resto penetra nelle profondità, dove vengono assorbiti e dispersi da molecole d'acqua, particelle di sostanze sospese e minuscole bolle di gas. I raggi sparsi riflessi ed emergenti dal mare creano lo spettro dei colori.Le molecole d'acqua diffondono maggiormente i raggi blu e verdi. Le particelle sospese diffondono tutti i raggi quasi equamente. Pertanto, l'acqua di mare con una piccola quantità di sostanze sospese appare blu-verde (il colore delle parti aperte degli oceani) e con una quantità significativa di sostanze sospese appare verde-giallastro (ad esempio, il Mar Baltico). Il lato teorico della dottrina della matematica centrale è stato sviluppato da V. V. Shuleikin e C. V. Raman.

Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978

L'odore dell'acqua

Odore dell'acqua: l'acqua pulita solitamente non ha odore.

Chiarezza dell'acqua

La trasparenza dell'acqua dipende dai minerali in essa disciolti e dal contenuto di impurità meccaniche, sostanze organiche e colloidi:

LA TRASPARENZA DELL'ACQUA è la capacità dell'acqua di trasmettere la luce. Solitamente misurato da un disco di Secchi. Dipende principalmente dalla concentrazione delle sostanze organiche e inorganiche sospese e disciolte nell'acqua. Può diminuire drasticamente a causa dell'inquinamento antropogenico e dell'eutrofizzazione dei corpi idrici.

Dizionario enciclopedico ecologico. - Chisinau I.I. Dedu. 1989

LA TRASPARENZA DELL'ACQUA è la capacità dell'acqua di trasmettere i raggi luminosi. Dipende dallo spessore dello strato d'acqua attraversato dai raggi, dalla presenza di impurità in sospensione, di sostanze disciolte, ecc. Nell'acqua i raggi rossi e gialli vengono assorbiti con maggiore forza, mentre i raggi viola penetrano più in profondità. In base al grado di trasparenza, in ordine decrescente, si distinguono le acque:

• trasparente;
• leggermente opalescente;
• opalescente;
• leggermente nuvoloso;
• nuvoloso;
• molto nuvoloso.

Dizionario di idrogeologia e geologia ingegneristica. - M.: Gostoptekhizdat. 1961

Sapore dell'acqua

Il sapore dell'acqua dipende dalla composizione delle sostanze in essa disciolte.

Dizionario di idrogeologia e geologia ingegneristica

Il sapore dell'acqua è una proprietà dell'acqua che dipende dai sali e dai gas in essa disciolti. Esistono tabelle della concentrazione appetibile dei sali disciolti nell'acqua (in mg/l), ad esempio la tabella seguente (secondo Staff).

Temperatura dell'acqua

Punto di fusione dell'acqua:

PUNTO DI FUSIONE - temperatura alla quale una sostanza passa da SOLIDA a liquida. Il punto di fusione di un solido è uguale al punto di congelamento di un liquido, ad esempio il punto di fusione del ghiaccio, O°C, è uguale al punto di congelamento dell'acqua.

Punto di ebollizione dell'acqua : 99.974°C

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

PUNTO DI EBOLLIZIONE, temperatura alla quale una sostanza passa da uno stato (fase) a un altro, cioè da liquido a vapore o gas. Il punto di ebollizione aumenta all'aumentare della pressione esterna e diminuisce al diminuire della pressione. Di solito viene misurato ad una pressione standard di 1 atmosfera (760 mm Hg). Il punto di ebollizione dell'acqua a pressione standard è 100 °C.

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico.

Triplo punto d'acqua

Punto triplo dell'acqua: 0,01 °C, 611,73 Pa;

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

PUNTO TRIPLO, temperatura e pressione alla quale possono esistere contemporaneamente tutti e tre gli stati della materia (solido, liquido, gas). Per l'acqua, il punto triplo si trova ad una temperatura di 273,16 K e ad una pressione di 610 Pa.

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico.

Tensione superficiale dell'acqua

Tensione superficiale dell'acqua: determina la forza di adesione delle molecole d'acqua tra loro, ad esempio, il modo in cui questa o quell'acqua viene assorbita dal corpo umano dipende da questo parametro.

Durezza dell'acqua

Dizionario marino

DUREZZA DELL'ACQUA (rigidità dell'acqua) - una proprietà dell'acqua che è dissanguata dal contenuto di sali di metalli alcalino-terrosi disciolti in essa, cap. arr. calcio e magnesio (sotto forma di sali bicarbonati - bicarbonati) e sali di acidi minerali forti - solforico e cloridrico. La V.L. viene misurata in unità speciali, le cosiddette. gradi di durezza. Il grado di durezza è il contenuto in peso di ossido di calcio (CaO), pari a 0,01 g in 1 litro di acqua. L'acqua dura non è adatta per l'alimentazione delle caldaie in quanto favorisce la forte formazione di calcare sulle pareti delle stesse, che può provocare la bruciatura dei tubi della caldaia. Le caldaie ad alta potenza e soprattutto ad alta pressione devono essere alimentate con acqua completamente purificata (condensa di motori a vapore e turbine, purificata mediante filtri dalle impurità dell'olio, nonché distillato preparato in speciali apparecchi evaporatori).

Dizionario marino Samoilov K.I. — M.-L.: Casa editrice navale statale della NKVMF dell'URSS, 1941

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

DUREZZA DELL'ACQUA, incapacità dell'acqua di formare schiuma con il sapone a causa dei sali in essa disciolti, principalmente calcio e magnesio.

Le incrostazioni nelle caldaie e nei tubi si formano a causa della presenza di carbonato di calcio disciolto nell'acqua, che entra nell'acqua a contatto con il calcare. In acqua calda o bollente, il carbonato di calcio precipita sotto forma di depositi di calcare duro sulle superfici all'interno delle caldaie. Il carbonato di calcio previene anche la formazione di schiuma nel sapone. Il contenitore per lo scambio ionico (3) è riempito con granuli rivestiti con materiali contenenti sodio. con cui l'acqua entra in contatto. Gli ioni sodio, essendo più attivi, sostituiscono gli ioni calcio e poiché i sali di sodio rimangono solubili anche quando bolliti, non si formano incrostazioni.

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico.

Struttura dell'acqua

Mineralizzazione dell'acqua

Mineralizzazione dell'acqua :

Dizionario enciclopedico ecologico

MINERALIZZAZIONE DELL'ACQUA - saturazione dell'acqua con sostanze inorganiche. sostanze (minerali) presenti in esso sotto forma di ioni e colloidi; la quantità totale di sali inorganici contenuti principalmente nell'acqua dolce, il grado di mineralizzazione è solitamente espresso in mg/l o g/l (a volte in g/kg).

Dizionario enciclopedico ecologico. - Chisinau: redazione principale dell'Enciclopedia Sovietica Moldava. I.I. Dedu. 1989

Viscosità dell'acqua

La viscosità dell'acqua caratterizza la resistenza interna delle particelle liquide al suo movimento:

Dizionario geologico

La viscosità dell'acqua (liquido) è una proprietà di un liquido che provoca la comparsa di forza di attrito durante il movimento. È un fattore che trasferisce il movimento da strati d'acqua che si muovono ad alta velocità a strati a velocità inferiore. V.in. dipende dalla temperatura e dalla concentrazione della soluzione. Fisicamente, è stimato per coefficiente. viscosità, che è inclusa in una serie di formule per il movimento dell'acqua.

Dizionario geologico: in 2 volumi. - M.: Nedra. A cura di K. N. Paffengoltz et al., 1978

Esistono due tipi di viscosità dell'acqua:

• La viscosità dinamica dell'acqua è 0,00101 Pa s (a 20°C).

• La viscosità cinematica dell'acqua è 0,01012 cm 2 /s (a 20°C).

Punto critico dell'acqua

Il punto critico dell'acqua è il suo stato ad un certo rapporto tra pressione e temperatura, quando le sue proprietà sono le stesse negli stati gassoso e liquido (fasi gassose e liquide).

Punto critico dell'acqua: 374°C, 22.064 MPa.

Costante dielettrica dell'acqua

La costante dielettrica, in generale, è un coefficiente che mostra quanto la forza di interazione tra due cariche è maggiore nel vuoto che in un determinato ambiente.

Nel caso dell’acqua, questo valore è insolitamente alto e per i campi elettrici statici è 81.

Capacità termica dell'acqua

Capacità termica dell'acqua: l'acqua ha una capacità termica sorprendentemente elevata:

Dizionario ecologico

La capacità termica è la proprietà delle sostanze di assorbire calore. È espresso come la quantità di calore assorbita da una sostanza quando viene riscaldata di 1°C. La capacità termica dell'acqua è di circa 1 cal/g, o 4,2 J/g. La capacità termica del suolo (a 14,5-15,5°C) varia (dai terreni sabbiosi a quelli torbosi) da 0,5 a 0,6 cal (o 2,1-2,5 J) per unità di volume e da 0,2 a 0,5 cal (o 0,8-2,1 J) ) per unità di massa (g).

Dizionario ecologico. - Alma-Ata: “Scienza”. BA Bykov. 1983

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

CAPACITÀ CALORE SPECIFICA (simbolo c), il calore necessario per aumentare di 1K la temperatura di 1 kg di sostanza. Si misura in J/K.kg (dove J è JOUL). Le sostanze con un calore specifico elevato, come l'acqua, richiedono più energia per aumentare la loro temperatura rispetto alle sostanze con un calore specifico basso.

Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico.

Conducibilità termica dell'acqua

La conduttività termica di una sostanza implica la sua capacità di condurre il calore dalle parti più calde a quelle più fredde.

Il trasferimento di calore nell'acqua avviene a livello molecolare, cioè trasferito dalle molecole d'acqua, o a causa del movimento/spostamento di qualsiasi volume di acqua - conduttività termica turbolenta.

La conduttività termica dell'acqua dipende dalla temperatura e dalla pressione.

Fluidità dell'acqua

La fluidità delle sostanze è intesa come la loro capacità di cambiare forma sotto l'influenza di uno stress costante o di una pressione costante.

La fluidità dei liquidi è determinata anche dalla mobilità delle loro particelle, che a riposo non sono in grado di percepire gli sforzi di taglio.

Induttanza dell'acqua

L'induttanza determina le proprietà magnetiche dei circuiti di corrente elettrica chiusi. L'acqua, ad eccezione di alcuni casi, conduce la corrente elettrica e quindi ha una certa induttanza.

Densità dell'acqua

La densità dell'acqua è determinata dal rapporto tra la sua massa e il volume ad una certa temperatura. Leggi di più nel nostro materiale - CHE COS'È LA DENSITÀ DELL'ACQUA(leggi →).

Comprimibilità dell'acqua

La comprimibilità dell'acqua è insignificante e dipende dalla salinità dell'acqua e dalla pressione. Ad esempio, per l'acqua distillata è 0,0000490.

Conducibilità elettrica dell'acqua

La conduttività elettrica dell'acqua dipende in gran parte dalla quantità di sali in essa disciolti.

Radioattività dell'acqua

La radioattività dell'acqua dipende dal contenuto di radon in essa contenuto, emanazione del radio.

Proprietà fisico-chimiche dell'acqua

Dizionario di idrogeologia e geologia ingegneristica

PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE DELL'ACQUA - parametri che determinano le caratteristiche fisiche e chimiche delle acque naturali. Questi includono indicatori della concentrazione di ioni idrogeno (pH) e del potenziale di ossido-riduzione (Eh).

Dizionario di idrogeologia e geologia ingegneristica. - M.: Gostoptekhizdat. Compilato da A. A. Makkaveev, editore O. K. Lange. 1961

Equilibrio acido-base dell'acqua

Potenziale redox dell'acqua

Il potenziale di ossidoriduzione dell'acqua (ORP) è la capacità dell'acqua di entrare in reazioni biochimiche.

Proprietà chimiche dell'acqua

LE PROPRIETÀ CHIMICHE DI UNA SOSTANZA sono proprietà che appaiono come risultato di reazioni chimiche.

Di seguito sono riportate le proprietà chimiche dell'acqua secondo il libro di testo “Fondamenti di chimica. Libro di testo su Internet” di A. V. Manuilova, V. I. Rodionov.

Interazione dell'acqua con i metalli

Quando l'acqua interagisce con la maggior parte dei metalli, avviene una reazione che rilascia idrogeno:

• 2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH (chiassoso);
• 2K + 2H2O = H2 + 2KOH (bollire);
• 3Fe + 4H2O = 4H2 + Fe3O4 (solo se riscaldato).

Non tutti, ma solo i metalli sufficientemente attivi possono partecipare a reazioni redox di questo tipo. I metalli alcalini e alcalino terrosi dei gruppi I e II reagiscono più facilmente.

Interazione dell'acqua con i non metalli

Tra i non metalli, ad esempio, il carbonio e il suo composto idrogeno (metano) reagiscono con l'acqua. Queste sostanze sono molto meno attive dei metalli, ma sono comunque capaci di reagire con l'acqua ad alte temperature:

• C + H2O = H2 + CO (calore elevato);
• CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (a fuoco alto).

Interazione dell'acqua con la corrente elettrica

Quando esposta alla corrente elettrica, l'acqua si decompone in idrogeno e ossigeno. Anche questa è una reazione redox, in cui l'acqua è sia un agente ossidante che un agente riducente.

Interazione dell'acqua con ossidi non metallici

L'acqua reagisce con molti ossidi non metallici e con alcuni ossidi metallici. Queste non sono reazioni redox, ma reazioni di accoppiamento:

SO2 + H2O = H2SO3 (acido solforoso)

SO3 + H2O = H2SO4 (acido solforico)

CO2 + H2O = H2CO3 (acido carbonico)

Interazione dell'acqua con ossidi metallici

Alcuni ossidi metallici possono anche reagire con l'acqua. Abbiamo già visto esempi di tali reazioni:

CaO + H2O = Ca(OH)2 (idrossido di calcio (calce spenta)

Non tutti gli ossidi metallici sono in grado di reagire con l'acqua. Alcuni di essi sono praticamente insolubili in acqua e quindi non reagiscono con l'acqua. Ad esempio: ZnO, TiO2, Cr2O3, da cui vengono preparate, ad esempio, vernici resistenti all'acqua. Anche gli ossidi di ferro sono insolubili in acqua e non reagiscono con essa.

Idrati e idrati cristallini

L'acqua forma composti, idrati e idrati cristallini, in cui la molecola d'acqua è completamente conservata.

Per esempio:

• CuSO4 + 5 H2O = CuSO4,5H2O;
• CuSO4 è una sostanza bianca (solfato di rame anidro);
• CuSO4.5H2O - idrato cristallino (solfato di rame), cristalli blu.

Altri esempi di formazione di idrati:

• H2SO4 + H2O = H2SO4.H2O (acido solforico idrato);
• NaOH + H2O = NaOH.H2O (soda caustica idrato).

I composti che legano l'acqua negli idrati e gli idrati cristallini vengono utilizzati come essiccanti. Con il loro aiuto, ad esempio, il vapore acqueo viene rimosso dall'aria atmosferica umida.

Biosintesi

L'acqua partecipa alla biosintesi a seguito della quale si forma l'ossigeno:

6n CO 2 + 5n H 2 O = (C 6 H 10 O 5) n + 6n O 2 (sotto la luce)

Vediamo che le proprietà dell'acqua sono diverse e coprono quasi tutti gli aspetti della vita sulla Terra. Come ha affermato uno degli scienziati... è necessario studiare l'acqua in modo completo e non nel contesto delle sue manifestazioni individuali.

Durante la preparazione del materiale, sono state utilizzate informazioni tratte dai libri: Yu. P. Rassadkin “Acqua ordinaria e straordinaria”, Yu. Ya. Fialkov “Proprietà insolite delle soluzioni ordinarie”, Libro di testo “Fondamenti di chimica. Libro di testo su Internet” di A. V. Manuilova, V. I. Rodionov e altri.