Budući da je voda dobro otapalo. glavno otapalo. II. Poruka o temi i svrsi lekcije

Voda je univerzalno otapalo prilagođeno svim vrstama životnih aktivnosti. Otapa gotovo sve tvari, posebno ionske i polarne spojeve. Jedinstvena udarna svojstva karakterizira visoka dielektrična konstanta. U prirodi voda sadrži mnogo tvari i spojeva koji su u nju dospjeli na ovaj ili onaj način.

Proces otapanja

Na prvi pogled proces truljenja je jednostavan, ali njegova suština je mnogo kompliciranija nego što izgleda. Zato postoje tvari koje su topive u vodi, a netopljive u drugim tekućinama. Stvaranje otopine povezano je s fizičkim procesima: difuzija opisuje samo ukapljivanje čestica kao rezultat miješanja. Hidratacija je proces kojim se stvaraju kemijske veze između vode i dodane tvari.

Otapanje tvari karakterizira:

hidratacija koja se dogodila;
promjena boje otopine;
toplinski učinci (pod određenim uvjetima) itd. faktori.

Dokaz miješanja do kojeg je došlo je promjena boje otopine. Na primjer, dodatak bakrenog sulfata (koji je u početku bijel) pretvara vodu u intenzivno plavu boju. Ako su kemijska svojstva baza odgovorna za boju, tada je oslobađanje topline posljedica fizičkih uzroka. Dakle, radi se o potpuno fizikalno-kemijskom procesu.

Što je rješenje

Riješenje - homogena smjesa tvari otapala. Topljive tvari razgrađuju se pod djelovanjem polarnih molekula vode u male čestice, kao rezultat, miješajući se do potpuno homogene. Vodene otopine su bezbojne i obojene, ali jedno je nepromjenjivo - prozirne su, bez obzira na boju.

Nije važno dodajete li vodu u tvar ili je izlijete. Također, proces će se odvijati postupno i bez intervencije (miješanja), u nekim slučajevima doći će do vidljivog taloga. U drugim slučajevima, otopina je obojena u boju dodane tvari, ali nužno ostaje prozirna za svjetlo.

Neotopljene tvari talože se na dno u gustom sloju pod pritiskom vode. Ili mogu ostati na površini u obliku neravnih čestica. Tekućine tvore slojeve jer imaju različite gustoće s vodom. Na primjer, biljno ulje stvara film na površini.

Koje su tvari topive u vodi, a koje ne?

Voda je uistinu univerzalna i jedinstvena po svojim svojstvima. Ponekad je potrebno jače miješati kako bi se postiglo potpuno uništenje čestica, ali u većini slučajeva voda će nagrizati sve spojeve. Međutim, postoje tvari koje čak ni njoj ne podliježu.

Postoji uvjet prema kojem količina vode mora biti veća kako bi se tvari raspršile, a ne taložile na dno. Na primjeru jestive soli: kada se doda velika količina, ona se prestaje otapati i stvara gusti sloj poput kamena.

Osim toga, neke tvari se mogu pročistiti iz tekućine, dok druge ne mogu. Tako se npr. živa otapa u vodi i proces pročišćavanja je nemoguć. Druge slične tvari koje se nalaze u svakodnevnom životu: kuhinjska i morska sol, šećer bilo koje vrste, soda bikarbona, škrob. Oni su nevidljivi i imaju tendenciju da zamrljaju vodu, ali čestice su toliko male da jednostavno prolaze kroz filtraciju zajedno s otopinom. Rasute tvari poput pijeska ili gline ne otapaju se, tako da se voda može filtrirati.

Klasifikacija sposobnosti po tvarima:

Vrlo topiv (alkohol, šećer, sol (aka natrij), većina lužina i metalni nitrati).
Slabo topljivi (gips, bertholetova sol, benzen, metan, dušik i kisik).
Praktički netopljivi (plemeniti i poluplemeniti metali, kerozin, niz ulja, inertni plinovi, bakrov sulfid).

Zasebna skupina su vitamini topljivi u mastima i u vodi. Neophodni su za ljudsko zdravlje, a zbog svoje sposobnosti otapanja nakupljaju se u organizmu zbog sadržaja vode. Tip topiv u vodi uključuje vitamine C, B1, B2, B3 (PP), B6, B12, folnu kiselinu, pantotensku kiselinu i biotin.

Stoga je voda kao otapalo prilično jedinstvena. Popis složenih i netopivih tvari dovoljno je kratak da se govori o svestranosti vode kao otapala.

Natrag naprijed

Pažnja! Pregled slajdova je samo u informativne svrhe i možda ne predstavlja puni opseg prezentacije. Ako ste zainteresirani za ovaj rad, preuzmite punu verziju.

Svrha lekcije: proučavanje svojstava vode.

Ciljevi lekcije: dati predodžbu o vodi kao otapalu, o topivim i netopivim tvarima; upoznati pojam "filtar", s najjednostavnijim načinima određivanja topljivih i netopljivih tvari; pripremiti izvješće na temu “Voda je otapalo”.

Oprema i vizualna pomagala: udžbenici, zbornici, bilježnice za samostalan rad; setovi: čaše prazne i s prokuhanom vodom; kutije s kuhinjskom soli, šećerom, riječnim pijeskom, glinom; žličice, lijevci, filteri iz papirnate salvete; gouache (vodene boje), kistovi i listovi za refleksiju; prezentacija izrađena u Power Pointu, multimedijski projektor, platno.

TIJEKOM NASTAVE

I. Organizacijski trenutak

U. Svatko Dobro jutro! (Slajd 1)
Pozivam vas na treći susret školskog znanstvenog kluba „Mi i svijet oko nas“.

II. Poruka o temi i svrsi lekcije

Učitelj, nastavnik, profesor. Danas imamo goste, profesore iz drugih škola koji su došli na sastanak kluba. Predlažem predsjednici kluba, Poroshina Anastasia, da otvori sastanak.

Predsjednik. Danas smo se okupili na sastanku kluba na temu “Voda je otapalo”. Zadatak svih prisutnih je pripremiti referat na temu “Voda je otapalo”. U ovoj lekciji ponovno ćete postati istraživači svojstava vode. Proučavat ćete ta svojstva u svojim laboratorijima, uz pomoć "konzultanata" - Mikhail Makarenkov, Olesya Starkova i Yulia Stenina. Svaki laboratorij morat će obaviti sljedeću zadaću: provesti pokuse i promatranja, a na kraju sastanka raspraviti plan za poruku "Voda - otapalo".

III. Učenje novog gradiva

U. Uz dopuštenje predsjednika, želio bih dati prvu najavu. (Slide 2) Istu sesiju na temu „Voda je otapalo“ nedavno su održali učenici iz sela Mirny. Susret je otvorio Kostya Pogodin koji je sve prisutne podsjetio na još jedno nevjerojatno svojstvo vode: mnoge tvari u vodi mogu se raspasti na nevidljive sitne čestice, odnosno otopiti. Stoga je voda dobro otapalo za mnoge tvari. Nakon toga, Masha je predložila provesti pokuse i identificirati načine na koje bi bilo moguće dobiti odgovor na pitanje otapa li se tvar u vodi ili ne.
U. Predlažem da na sastanku kluba odredite topljivost u vodi tvari kao što su kuhinjska sol, šećer, riječni pijesak i glina.
Pretpostavimo koja će se tvar, po vašem mišljenju, otopiti u vodi, a koja ne. Izrazite svoje pretpostavke, nagađanja i nastavite tvrdnju: (3. slajd)

U. Razmislimo zajedno koje ćemo hipoteze potvrditi. (Slajd 3)
Pretpostavimo ... (sol će se otopiti u vodi)
Recimo ... (šećer će se otopiti u vodi)
Možda ... (pijesak se neće otopiti u vodi)
Što ako... (glina se ne otapa u vodi)
U. Hajde, mi ćemo provesti eksperimente koji će nam pomoći da to shvatimo. Prije rada voditelj će vas podsjetiti na pravila izvođenja pokusa i podijeliti kartice na kojima su ta pravila otisnuta. (Slajd 4)
P. Pogledajte ekran na kojem su zapisana pravila.

"Pravila za provođenje pokusa"

Sa svom opremom se mora pažljivo rukovati. Ne samo da se mogu slomiti, mogu se i povrijediti.
Tijekom rada ne možete samo sjediti, već i stajati.
Pokus izvodi jedan od učenika (govornik), ostali šutke promatraju ili mu, na zahtjev govornika, pomažu.
Razmjena mišljenja o rezultatima pokusa počinje tek nakon što govornik dopusti početak.
Morate razgovarati jedno s drugim tiho, ne ometajući druge.
Pristup stolu i mijenjanje laboratorijske opreme moguće je samo uz dopuštenje voditelja.

IV. Praktični rad

U. Predlažem voditelju da izabere "konzultanta" koji će iz udžbenika (str. 85) naglas pročitati postupak izvođenja prvog pokusa. (Slajd 5)

1) P. Potrošiti iskustvo sa soli. Provjerite otapa li se kuhinjska sol u vodi.
"Savjetnik" iz svakog laboratorija uzima jedan od pripremljenih setova i provodi pokus s kuhinjskom soli. Prokuhana voda se ulije u prozirnu čašu. Ulijte malu količinu kuhinjske soli u vodu. Skupina promatra što se događa s kristalima soli i kuša vodu.
Predsjedavajući (kao u igri KVN) čita isto pitanje svakoj grupi, a predstavnici laboratorija odgovaraju na njih.
P.(Slide 6) Je li se prozirnost vode promijenila? (Transparentnost nije promijenjena)
Je li se boja vode promijenila? (Boja nije promijenjena)
Je li se okus vode promijenio? (Voda je postala slana)
Možemo li reći da je sol nestala? (Da, nestala je, nestala, ne vidi se)
U. Donesite zaključak. (Sol otopljena)(Slajd 6)

P. Molim sve da nastave s drugim eksperimentom za koji je potrebno koristiti filtere.
U.Što je filter? (Naprava, naprava ili građevina za pročišćavanje tekućina, plinova od krutih čestica, nečistoća.)(Slajd 7)
U. Pročitajte naglas postupak izvođenja pokusa s filtrom. (Slajd 8)
Učenici propuštaju vodu sa soli kroz filter, promatraju i ispituju okus vode.
P.(Slajd 9) Je li na filteru ostalo soli? (Na filtru nije ostalo jestive soli)
Je li se okus vode promijenio? (Okus vode se nije promijenio)
Jeste li uspjeli ukloniti sol iz vode? (kuhinjska sol propuštena kroz filter s vodom)
U. Izvedite zaključak iz svojih opažanja. (Sol otopljena u vodi)(Slajd 9)
U. Je li vaša hipoteza potvrđena?
U. Sve je točno! Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno zapišite u bilježnicu za samostalni rad (str. 30). (Slajd 10)

2) P.(Slajd 11) Učinimo isto iskustvo opet, ali umjesto soli stavite žličicu granulirani šećer.
"Savjetnik" iz svakog laboratorija uzima drugi set i izvodi pokus sa šećerom. Prokuhana voda se ulije u prozirnu čašu. Ulijte malu količinu šećera u vodu. Skupina promatra što se događa i ispituje okus vode.
P.(Slide 12) Je li se prozirnost vode promijenila? (Prozirnost vode se nije promijenila)
Je li se boja vode promijenila? (Boja vode se nije promijenila)
Je li se okus vode promijenio? (Voda je postala slatka)
Možemo li reći da je šećer nestao? (Šećer je postao nevidljiv u vodi, voda ga je otopila)
U. Donesite zaključak. (Šećer otopljen)(Slajd 12)

U. Propustite vodu sa šećerom kroz papirnati filter. (Slajd 13)
Učenici propuštaju vodu sa šećerom kroz filter, promatraju i ispituju okus vode.
P.(Slajd 14) Je li na filteru ostalo šećera? (šećer se ne vidi na filteru)
Je li se okus vode promijenio? (Okus vode se nije promijenio)
Jeste li uspjeli očistiti vodu od šećera? (Vodu nije bilo moguće pročistiti od šećera, zajedno s vodom je prošla kroz filter)
U. Donesite zaključak. (Šećer otopljen u vodi)(Slajd 14)
U. Je li hipoteza potvrđena?
U. Pravo. Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno zapisati u bilježnicu za samostalan rad. (Slajd 15)

3) P.(Slide 16) Provjerimo tvrdnje i ponašanje iskustvo riječnog pijeska.
U. Postupak izvođenja pokusa pročitajte u udžbeniku.
Eksperimentirajte s riječnim pijeskom. Umiješajte žličicu riječnog pijeska u čašu vode. Neka smjesa odstoji. Promatrajte što se događa sa zrncima pijeska i vode.
P.(Slide 17) Je li se prozirnost vode promijenila? (Voda je postala mutna, prljava)
Je li se boja vode promijenila? (boja vode se promijenila)
Jesu li nestala zrna? (Teža zrnca pijeska tonu na dno, dok manja plutaju u vodi, čineći je mutnom)
U. Donesite zaključak. (pijesak se nije otopio)(Slajd 17)

U.(Slajd 18) Propustite sadržaj čaše kroz papirnati filter.
Učenici propuštaju vodu sa šećerom kroz filter, promatraju.
P.(Slide 19) Što prolazi kroz filter i što ostaje na njemu? (Voda prolazi kroz filter, ali riječni pijesak ostaje na filteru i zrnca pijeska su jasno vidljiva)
Je li voda očišćena od pijeska? (Filter pomaže očistiti vodu od čestica koje se u njoj ne otapaju)
U. Donesite zaključak. (Riječni pijesak nije se otopio u vodi)(Slajd 19)
U. Je li vaša pretpostavka o topljivosti pijeska u vodi bila točna?
U. Sjajno! Dobro napravljeno!
U. Rezultate pokusa pismeno zapisati u bilježnicu za samostalan rad. (Slajd 20)

4) P.(Slide 21) Napravite isti pokus s komadom gline.
Eksperimentirajte s glinom. Razmutite komadić gline u čaši vode. Neka smjesa odstoji. Promatrajte što se događa s glinom i vodom.
P.(Slide 22) Je li se prozirnost vode promijenila? (Voda se zamutila)
Je li se boja vode promijenila? (Da)
Jesu li čestice gline nestale? (Teže čestice tonu na dno, dok manje plutaju u vodi, čineći je mutnom)
U. Donesite zaključak. (Glina se ne otapa u vodi)(Slajd 22)

U.(Slajd 23) Propustite sadržaj čaše kroz papirnati filter.
P.(Slide 24) Što prolazi kroz filter, a što ostaje na njemu? (Voda prolazi kroz filter, a neotopljene čestice ostaju na filteru.)
Je li voda očišćena od gline? (Filter je pomogao očistiti vodu od čestica koje se nisu otopile u vodi)
U. Donesite zaključak. (Glina se ne otapa u vodi)(Slajd 24)
U. Je li hipoteza potvrđena?
U. Dobro napravljeno! Sve je točno!

U. Molim jednog od članova grupe da svima prisutnima pročita zaključke zapisane u bilježnici.
U. Ima li netko kakve dodatke ili pojašnjenja?
U. Izvucimo zaključke iz eksperimenata. (Slajd 25)
Jesu li sve tvari topive u vodi? (Sol, granulirani šećer otopljeni u vodi, ali pijesak i glina se nisu otopili.)
Je li uvijek moguće pomoću filtra odrediti je li tvar topljiva u vodi ili ne? (Tvari otopljene u vodi prolaze kroz filter zajedno s vodom, dok čestice koje se ne otope ostaju na filteru)

U. O topljivosti tvari u vodi pročitajte u udžbeniku (str. 87).

U. Opišite svojstvo vode kao otapala. (Voda je otapalo, ali se u njoj ne otapaju sve tvari)(Slajd 25)

U.Članovima kluba savjetujem da pročitaju priču u zborniku „Voda je otapalo“ (str. 46). (Slajd 26)
Zašto znanstvenici još nisu uspjeli dobiti apsolutno čistu vodu? (Zato što su stotine, možda tisuće različitih tvari otopljene u vodi)

U. Kako ljudi koriste svojstvo vode da otapa određene tvari?
(Slide 27) Voda bez okusa postaje slatka ili slana zbog šećera ili soli, dok se voda otapa i poprima njihov okus. Osoba koristi ovo svojstvo kada priprema hranu: kuha čaj, kuha kompot, juhe, soli i konzervira povrće, priprema džem.
(Slide 28) Kada peremo ruke, peremo se ili kupamo, kada peremo odjeću, koristimo tekuću vodu i njezino svojstvo otapala.
(Slide 29) Plinovi, posebice kisik, također se otapaju u vodi. Zahvaljujući tome, ribe i druge žive u rijekama, jezerima, morima. U dodiru sa zrakom voda otapa kisik, ugljikov dioksid i druge plinove koji se u njoj nalaze. Za žive organizme koji žive u vodi, poput riba, vrlo je važan kisik otopljen u vodi. Treba im da dišu. Kad se kisik ne bi otopio u vodi, tada bi vodena tijela bila beživotna. Znajući to, ljudi ne zaboravljaju oksigenirati vodu u akvariju u kojem žive ribe ili izrezati rupe u jezercima zimi kako bi poboljšali život pod ledom.
(Slide 30) Kada slikamo vodenim bojama ili gvašem.

U. Obratite pozornost na zadatak napisan na ploči. (Slajd 31) Predlažem izradu kolektivnog plana govora na temu „Voda je otapalo“. Raspravite o tome u svojim laboratorijima.
Slušanje planova na temu „Voda je otapalo“ koje su sastavili učenici.
U. Hajdemo svi zajedno smisliti plan. (Slajd 31)

Približan plan govora na temu "Voda je otapalo"

Uvod.
Otapanje tvari u vodi.
Zaključci.
Ljudi koriste svojstvo vode da otapa određene tvari.

Izlet u "Izložbenu dvoranu".(Slajd 32)

U. Prilikom pripreme izvješća možete koristiti dodatnu literaturu koju su odabrali dečki, pomoćnici govornika na temu našeg sastanka. (Skrenuti pažnju učenicima na izložbu knjiga, internet stranice)

V. Sažetak lekcije

Koje je svojstvo vode ispitivano na sastanku kluba? (Svojstvo vode kao otapala)
Do kakvog smo zaključka došli ispitujući ovo svojstvo vode? (Voda je dobro otapalo za neke tvari.)
Mislite li da je teško biti istraživač?
Što se činilo najtežim, najzanimljivijim?
Hoće li vam znanje stečeno tijekom proučavanja ovog svojstva vode koristiti u kasnijem životu? (Slajd 33) (Vrlo je važno zapamtiti da je voda otapalo. Voda otapa soli, među kojima ima i korisnih i štetnih za čovjeka. Stoga ne možete piti vodu iz izvora ako ne znate je li čista. Nije uzalud ljudi imaju poslovicu: Nije svaka voda za piće.

VI. Odraz

Kako na nastavi likovne kulture koristimo svojstvo vode da otapa određene tvari? (Kada slikamo vodenim bojama ili gvašom)
Predlažem vam da, koristeći ovo svojstvo vode, obojite vodu u čaši u boju koja najbolje odgovara vašem raspoloženju. (Slajd 34)
"Žuta boja" - radosno, vedro, dobro raspoloženje.
"Zelena boja" - mirna, uravnotežena.
"Plava boja" - tužno, tužno, turobno raspoloženje.
Pokažite svoje listove obojene vode u čaši.

VII. Evaluacija

Zahvaljujem predsjedavajućem, "konzultantima" i svim sudionicima sastanka na aktivnom radu.

VIII. Domaća zadaća

Pojava vode na planeti Zemlji prvi je i najvažniji korak ka nastanku života. I u budućnosti nastavlja igrati ulogu supstance, bez koje ništa živo ne može postojati. Razlog tome je što je voda univerzalno otapalo u kojem se odvijaju svi najvažniji biokemijski procesi živih organizama. Ova jedinstvena i svestrana tvar savršeno otapa i organske i anorganske tvari, oksidira gotovo sve metale i razara najtvrđe stijene. Svi kemijski procesi odvijaju se u vodi velikom brzinom, a spojevi koji pritom nastaju vrlo su složeni. Još jedno jedinstveno svojstvo vode je da ostaje tekuća u prilično velikom temperaturnom rasponu - od 0 do 100 °C, a upravo su to temperature koje se najčešće nalaze na Zemlji.

Jednom riječju - kad bismo se suočili sa zadatkom "pogurati" razvoj života na nekom planetu, prvo što bismo trebali napraviti bilo bi stvaranje vode.

Danas znanstvenici poznaju više od 175 prirodnih i umjetno stvorenih vrsta vode i oko 200 vrsta leda. Svi oni imaju različita, često izvanredna svojstva i na različite načine utječu na procese koji se odvijaju u živim organizmima. Sastav ove tvari je gotovo uvijek isti, ali otopljen, proljetni, "magnetiziran", "živ" i "mrtav", ioniziran, "krut", "želeasti", "gumeni", "sklizak", "suh “, “viskozna”, “Epifanija” i mnoge druge vrste vode razlikuju se jedna od druge ponekad čak i više od različitih kemijskih spojeva.

Ako u vodu dodate malu količinu posebnih polimernih spojeva, ona će postati "skliska": čelična kugla u takvoj vodi tone na dno posude 2,5 puta brže nego u običnoj vodi. Takva voda nezamjenjiva je za gašenje požara.

Male doze nekih spojeva silicija čine vodu "suhom". Postoji čak i "gumena" voda, koja se, umjesto da izlije iz nagnute posude, izvlači u gustu elastičnu vrpcu.

I još jedno nevjerojatno svojstvo vode - ima "pamćenje"! Struktura ove tvari nije tako jednostavna kao što se na prvi pogled čini. Prvo, molekule vode imaju i pozitivne i negativne električne naboje i sićušni su "magneti" koji se mogu orijentirati u prostoru na različite načine. Osim toga, molekule vode mogu formirati "zajednice" - nazivaju se klasteri. Takve "zajednice", koje broje nekoliko stotina molekula, pretvaraju vodu u neku vrstu polimera i pridonose tome da voda, takoreći, "pamti" informacije o svim procesima koji su se s njom dogodili. Količina "memorije" vode daleko premašuje kapacitet memorije najsofisticiranijih elektroničkih uređaja za pohranu koje je stvorio čovjek.

Jedna od manifestacija "pamćenja" vode je da je u stanju zadržati svojstva otopine neko vrijeme čak i nakon što u njoj ne ostane niti jedna molekula otopljene tvari.

I danas je voda jedna od najvećih misterija prirode. Čovjek se time bavi tisućama godina, no strukturu vode znanost je otkrila tek nedavno i ta su istraživanja daleko od završetka. Glavna tajna vode leži u sposobnosti njezinih molekula da se samoorganiziraju. Vodeni klasteri uključuju do 912 molekula, osim toga, strukture nalik kristalnim rešetkama, koje uključuju do 57 molekula, mogu se formirati u tekućoj vodi. Neki se grozdovi ne pretvaraju u led ni na temperaturama nižim od -150 °C. Dakle, u vodi na bilo kojoj temperaturi istovremeno postoje "organizirani" i "neorganizirani" dijelovi. To vjerojatno objašnjava raznolikost njegovih svojstava.

Voda- najčešća tvar na Zemlji, pokriva otprilike četiri petine Zemljina površina. To je jedini kemijski spoj koji prirodno postoji kao tekućina, krutina (led) i plin (vodena para). Voda igra vitalnu ulogu u industriji, svakodnevnom životu iu laboratorijskoj praksi; to je apsolutno neophodno za održavanje života. Otprilike dvije trećine ljudsko tijelo su voda, a mnoge se namirnice prvenstveno sastoje od vode.

Struktura i fizikalna svojstva vode. U Talijanski kemičar iz 1860-ih Stanislav Cannizzaro, istražujući organske spojeve koji sadrže -OH grupe, koje je sam nazvao hidroksil, konačno je utvrdio da voda ima formulu H 2 0.

Voda je kovalentni molekularni spoj. O-N veza kovalentni polarni; kut - 104,5°. Kisik, kao elektronegativniji atom (elektronegativnost je sposobnost da privuče ukupnu gustoću elektrona na sebe kada se formira veza), povlači gustoću elektrona koju dijeli s atomom vodika prema sebi I stoga nosi djelomični negativni naboj; atomi vodika, od kojih je elektronska gustoća pomaknuta, nose djelomični pozitivni naboj. Dakle, molekula vode je dipol, oni. ima pozitivno i negativno nabijene regije. Voda je bistra, bezbojna tekućina s brojnim anomalnim svojstvima. fizička svojstva. Na primjer, ona ima nenormalno visoke temperature smrzavanja i vrenja, kao i površinske napetosti. Rijetka osobina vode je da je njena gustoća u tekućem stanju na 4°C veća od gustoće leda. Stoga led pluta na površini vode. Ova anomalna svojstva vode objašnjavaju se postojanjem vodikovih veza u njoj, koje povezuju molekule u tekućem i krutom stanju. Voda ne provodi dobro struja, ali postaje dobar vodič ako se u njemu otope čak i male količine ionskih tvari.

Kemijska svojstva vode

1. Acidobazne reakcije. Voda ima amfoteran Svojstva. To znači da može djelovati i kao kiselina i kao baza. Nju amfoterna svojstva zbog sposobnosti vode na samoionizaciju:

To omogućuje vodi da bude, s jedne strane, akceptor protona, a s druge strane donor protona:

2. Redoks reakcije. Voda ima sposobnost da djeluje kao oksidans, kao i u ulozi redukcijsko sredstvo. Oksidira metale koji se nalaze u elektrokemijskom nizu napona iznad kositra. Na primjer, u reakciji između natrija i vode

odvija se sljedeći proces oksidacije:

U ovoj reakciji voda igra ulogu redukcijskog sredstva:

Drugi primjer slične reakcije je interakcija između magnezija i vodene pare:

Voda djeluje kao oksidans u procesima korozije. Na primjer, jedan od procesa koji se odvija kada željezo hrđa je sljedeći:

Voda je važan redukcijski agens u biokemijskim procesima. Na primjer, neke faze ciklusa limunska kiselina uključuju oporavak vode:

Ovaj proces prijenosa elektrona također je od velike važnosti u redukciji organskih fosfatnih spojeva tijekom fotosinteze. Ciklus limunske kiseline i fotosinteza složeni su procesi koji uključuju niz uzastopnih kemijske reakcije. U oba slučaja, procesi prijenosa elektrona koji se odvijaju u njima još nisu u potpunosti razjašnjeni.

3.Hidratacija. Molekule vode sposobne su solvatirati i katione i anione. Ovaj proces se zove hidratacija. Hidratizirana voda u kristalima soli naziva se kristalizacijska voda. Molekule vode obično su povezane s kationom koji solvatiraju koordinacijskim vezama. Sadržaj hidratacijske vode naveden je u formuli tvari: CuS0 4 4H 2 0.
4. Hidroliza. Hidroliza je reakcija iona ili molekule s vodom. Primjer reakcija ovog tipa bila bi reakcija između klorovodika i vode pri čemu nastaje klorovodična kiselina. Drugi primjer je hidroliza željezovog (III) klorida:

5. Interakcija s oksidima aktivnih metala: CaO + H 2 0 =

6. Interakcija s oksidima nemetala: P 2 0 5 + H 2 0 \u003d 2HP0 3.

Voda se široko koristi kao otapalo u kemikalijama

tehnologiji, kao iu laboratorijskoj praksi. Univerzalno je otapalo neophodno za odvijanje biokemijskih reakcija. Činjenica je da voda savršeno otapa ionske spojeve, kao i mnoge kovalentne spojeve. Sposobnost vode da dobro otapa mnoge tvari je zbog polariteta njenih molekula, koje su, kada su ionske tvari otopljene u vodi, orijentirane oko iona, tj. otopiti ih. Vodene otopine ionskih tvari su elektroliti. Topivost kovalentnih spojeva u vodi ovisi o njihovoj sposobnosti stvaranja vodikovih veza s molekulama vode. Jednostavni kovalentni spojevi kao što su sumporni dioksid, amonijak i klorovodik otapaju se u vodi. Kisik, dušik i ugljikov dioksid slabo su topljivi u vodi. Mnogi organski spojevi koji sadrže atome elektronegativnih elemenata, poput kisika ili dušika, topljivi su u vodi. Kao primjer ističemo etanol C 2 H 5 OH, octenu kiselinu CH3COOH, šećer Ci 2 H 22 0 6. Prisutnost nehlapljivih otopljenih tvari u vodi, kao što su natrijev klorid ili šećer, snižava tlak pare i ledište vode, ali povisuje njezino vrelište. Prisutnost topivih kalcijevih i magnezijevih soli u vodi (tvrdoća vode) otežava njezinu upotrebu u tehnološkim procesima.

Krutost voda se dijeli na privremeni (karbonat, zbog prisutnosti kalcijevih bikarbonata Ca (HC0 3) 2

i magnezij Mg (NHOS) 2) i trajno (nekarbonatno) krutost. Prema GOST R 52029-2003, tvrdoća se izražava u stupnjevima tvrdoće (° W), što odgovara koncentraciji zemnoalkalnog elementa, brojčano jednakom "/2 njegovog mola, izraženog u mg / dm 3 (g / m 3).Voda se razlikuje po vrijednosti ukupne tvrdoće mekan(do 2 mg-eq/l), srednje tvrdoće(2-10 meq/l) i tvrd(više od 10 mg-eq/l).

Tvrdoća vode iz površinskih izvora značajno varira tijekom godine; maksimalna je na kraju zime, minimalna - tijekom razdoblja poplava (na primjer, tvrdoća vode Volge u ožujku je 4,3 mg-eq / l, u svibnju - 0,5 mg-eq / l). U podzemnim vodama tvrdoća je obično veća (do 80-100 mg-eq/l) i manje se mijenja tijekom godine.

Topljivost plinova u vodi ovisi o temperaturi i parcijalnom tlaku plina iznad vode: što je niža temperatura i viši parcijalni tlak plina iznad vode, veća je koncentracija plina u tekućini.

Topljivost većine krutih tvari raste s povećanjem temperature. Kada se čvrsta tvar otapa, odvijaju se dva procesa:

1) proces razaranja kristalne rešetke. Ovaj proces zahtijeva energiju, tako da je endotermički",
2) proces stvaranja hidrata (solvata) odvija se uz oslobađanje energije.

Ukupna toplina otapanja zbroj je toplina ova dva procesa, pa se otapanje može odvijati i s porastom i sniženjem temperature.

Riješenje naziva se homogeni (homogeni) sustav koji se sastoji od dvije ili više komponenti. Bitne komponente otopine su otapalo i otopljena tvar, kao što je šećer otopljen u vodi. Jedno otapalo može sadržavati nekoliko otopljenih tvari. Na primjer, kada se priprema marinada, šećer, sol i octena kiselina se otope u vodi. Otopljene tvari pri istom agregatnom stanju komponenti obično se razmatraju komponente koje su manjkave, a one koje su u višku otapalo. Uz različita agregatna stanja komponenata otopine, otapalom se obično smatra ona komponenta čije se agregatno stanje podudara s agregatnim stanjem otopine. Na primjer, u slučaju tekućih otopina krutina i plinova, otapalo se uvijek smatra tekućom komponentom, bez obzira na koncentraciju otopljenih tvari. Ako se za pripremu otopine koriste dvije tekućine, otapalo je ono koje je u višku. Ako se u pripremi otopine koristi voda, tada je otapalo voda.

Voda je jedan od najčešćih spojeva na Zemlji. Nije samo u rijekama i morima; Svi živi organizmi također sadrže vodu. Život je nemoguć bez toga. Voda je dobro otapalo (u njoj se lako otapaju različite tvari). Životinjski i biljni sokovi uglavnom se sastoje od vode. Voda postoji zauvijek; neprestano prelazi iz tla u atmosferu i organizme i obrnuto. Više od 70% Zemljine površine prekriveno je vodom.

Što je voda

Kruženje vode

Voda rijeka, mora, jezera neprestano isparava, pretvarajući se u sitne kapljice vodene pare. Kapi se skupljaju i stvaraju, iz čega voda pada na tlo u obliku kiše. Ovo je ciklus vode u prirodi. U oblacima se para hladi i vraća na zemlju u obliku kiše, snijega ili tuče. Otpadne vode iz kanalizacije i tvornica pročišćavaju se i zatim ispuštaju u more.

Vodena stanica

Riječna voda nužno sadrži nečistoće, pa se mora pročistiti. Voda ulazi u rezervoare, gdje se taloži, a krute čestice talože na dno. Voda zatim prolazi kroz filtere koji hvataju sve preostale krutine. Voda prodire kroz slojeve čistog šljunka, pijeska ili aktivni ugljik gdje se čisti od prljavštine i čvrstih nečistoća. Nakon filtracije, voda se tretira klorom kako bi se ubile patogene bakterije, nakon čega se pumpa u spremnike i dovodi do stambenih zgrada i tvornica. Prije otpadne vode ide na more, treba ga očistiti. U postrojenju za pročišćavanje vode, ona se propušta kroz filtere koji hvataju prljavštinu, zatim se pumpa u septičke jame, gdje se krute čestice moraju taložiti na dno. Bakterije uništavaju ostatke organskih tvari, razlažući ih na bezopasne komponente.

Pročišćavanje vode

Voda je dobro otapalo, pa obično sadrži nečistoće. Vodu možete pročistiti sa destilacija(vidi članak ""), ali više učinkovita metodačišćenje - deionizacija(odsoljavanje). Ioni su atomi ili molekule koji su izgubili ili dobili elektrone i, kao rezultat toga, dobili pozitivan ili negativan naboj. Za deionizaciju, tvar tzv ionski izmjenjivač. Ima pozitivno nabijene vodikove ione (H +) i negativno nabijene hidroksidne ione (OH -). Kada onečišćena voda prolazi kroz ionski izmjenjivač, ioni nečistoće zamjenjuju se vodikovim i hidroksidnim ionima iz ionskog izmjenjivača. Vodikovi i hidroksidni ioni spajaju se u nove molekule vode. Voda koja je prošla kroz ionski izmjenjivač više ne sadrži nečistoće.

Voda kao otapalo

Voda je izvrsno otapalo, mnoge se tvari lako otapaju u njoj (vidi i članak ""). Zbog toga se čista voda rijetko nalazi u prirodi. U molekuli vode električni naboji su malo razdvojeni, budući da se atomi vodika nalaze s jedne strane molekule. Zbog toga se ionski spojevi (spojevi sastavljeni od iona) tako lako otapaju u njemu. Ioni su nabijeni i molekule vode ih privlače.

Voda, kao i sva otapala, može otopiti samo ograničenu količinu tvari. Otopina se naziva zasićenom kada otapalo ne može otopiti dodatni dio tvari. Tipično, količina tvari koju otapalo može otopiti povećava se s toplinom. Šećer se lakše otapa u vrućoj nego u hladnoj kodi. Šumeća pića vodeni su difuzori ugljičnog dioksida. Što je veći velika količina plin može apsorbirati otopinu. Stoga, kada otvorimo limenku pića i time smanjimo tlak, ugljični dioksid izlazi iz pića. Zagrijavanjem se smanjuje topljivost plinova. U 1 litri riječne i morske vode obično je otopljeno oko 0,04 grama kisika. To je dovoljno za alge, ribe i druge stanovnike mora i rijeka.

teška voda

Tvrda voda sadrži minerale iz stijene kroz koje teče voda. U takvoj vodi sapun se ne pjeni dobro, jer reagira s mineralima i stvara ljuskice. Postoje dvije vrste tvrde vode; razlika između njih je u vrsti otopljenih minerala. Vrsta minerala otopljenih u vodi ovisi o vrsti stijena kroz koje voda teče (vidi sliku). Privremena tvrdoća vode nastaje kada vapnenac reagira s kišnicom. Vapnenac je netopljivi kalcijev karbonat, a kišnica je slaba otopina ugljične kiseline. Kiselina reagira s kalcijevim karbonatom i stvara bikarbonat koji se otapa u vodi i stvrdnjava.

Kada voda prokuha ili ispari uz privremenu tvrdoću, neki se minerali talože, stvarajući kamenac na dnu kotlića ili stalaktite i stalagmite u špilji. Voda konstantne tvrdoće sadrži i druge spojeve kalcija i magnezija, poput gipsa. Ovi minerali se ne talože kada se kuhaju.

Omekšavanje vode

Minerale koji vodu čine tvrdom možete ukloniti dodavanjem sode za pranje u otopinu ili ionskom izmjenom, procesom sličnim deionizaciji vode tijekom pročišćavanja. Tvar koja sadrži ione natrija koji se u vodi izmjenjuju s ionima kalcija i magnezija. U ionskom izmjenjivaču prolazi tvrda voda zeolit- tvar koja sadrži natrij. U zeolitu su ioni kalcija i magnezija pomiješani s ionima natrija koji vodi ne daju tvrdoću. Soda za pranje je natrijev karbonat. U tvrdoj vodi reagira sa spojevima kalcija i magnezija. Rezultat su netopljivi spojevi koji ne stvaraju pahuljice.

Zagađenje vode

Kada nepročišćena voda iz tvornica i domova dospije u mora i rijeke, dolazi do onečišćenja vode. Ako je u vodi previše otpada, bakterije koje se organski razgrađuju razmnožavaju se i troše gotovo sav kisik. U takvoj vodi preživljavaju samo patogene bakterije koje mogu živjeti u vodi bez kisika. Kada se razina otopljenog kisika u vodi smanji, ribe i biljke umiru. U vodu dospijeva i smeće, pesticidi i nitrati iz gnojiva, otrovni - olovo, živa. Otrovne tvari, uključujući metale, ulaze u tijelo riba, a iz njih - u tijela drugih životinja, pa čak i ljudi. Pesticidi ubijaju mikroorganizme i životinje, remeteći tako prirodnu ravnotežu. Gnojiva s polja i deterdženti koji sadrže fosfate, ulazeći u vodu, uzrokuju pojačani rast biljaka. Biljke i bakterije koje se hrane mrtvim biljkama uzimaju kisik, smanjujući njegov sadržaj u vodi.

Kratak opis uloge vode za organizme

Voda je najvažniji anorganski spoj bez kojeg je život nemoguć. Ova tvar je također najvažniji dio, i igra veliku ulogu kao vanjski faktor za sva živa bića.

Na planetu Zemlji voda se nalazi u tri agregatna stanja: plinovito (pare u, tekuće (voda u i maglovito u atmosferi) i kruto (voda u ledenjacima, santama leda itd.). Formula parovite vode je H 2 O , tekućina (H 2 O) 2 (na T \u003d 277 K) i (H 2 O) n - za čvrstu vodu (kristali leda), gdje je n \u003d 3, 4, ... (ovisi o temperaturi - niža temperatura, veća je vrijednost n).Molekule vode spajaju se u čestice formule (H 2 O)n kao rezultat stvaranja posebnih kemijskih veza koje se nazivaju vodik; takve čestice nazivamo asocijatima; zbog stvaranja asocijata , nastaju labavije strukture od tekuće vode, stoga se na temperaturi ispod 277 K gustoća vode, za razliku od drugih tvari, ne povećava, već smanjuje, kao rezultat toga, led pluta na površini tekuće vode, a duboki rezervoari ne ne zamrzne do dna, pogotovo jer voda ima nisku toplinsku vodljivost.Ovo je od velike važnosti za organizme koji žive u vodi - oni ne umiru u jakim mrazevima i preživjeti tijekom zimske hladnoće do povoljnijih temperaturnih uvjeta.

Prisutnost vodikovih veza određuje visok toplinski kapacitet vode, što omogućuje život na površini Zemlje, budući da prisutnost vode pomaže smanjiti temperaturnu razliku danju i noću, kao i zimi i ljeti, jer kada se ohladi , voda se kondenzira i oslobađa toplina, a kada se zagrijava, voda isparava, troši se na kidanje vodikovih veza i Zemljina površina se ne pregrijava.

Molekule vode stvaraju vodikove veze ne samo međusobno, već i s molekulama drugih tvari (ugljikohidrati, proteini, nukleinske kiseline), što je jedan od razloga za nastanak kompleksa. kemijski spojevi, uslijed čijeg je nastajanja moguće postojanje posebne tvari – žive tvari koja tvori razne.

Ekološka uloga vode je ogromna i ima dva aspekta: ona je i vanjski (prvi aspekt) i unutarnji (drugi aspekt) čimbenik okoliša. Kao vanjski ekološki faktor voda je dio abiotskih čimbenika (vlažnost, stanište, komponenta klima i mikroklima). Kao unutarnji faktor, voda igra važnu ulogu unutar stanice i unutar tijela. Razmotrite ulogu vode unutar stanice.

U stanici voda obavlja sljedeće funkcije:

1) okolina u kojoj se nalaze sve organele stanice;

2) otapalo za anorganske i organske tvari;

3) okruženje za odvijanje raznih biokemijskih procesa;

4) katalizator za reakcije izmjene između anorganskih tvari;

5) reagens za procese hidrolize, hidratacije, fotolize i dr.;

6) stvara određeno stanje stanice, kao što je turgor, što čini stanicu elastičnom i mehanički čvrstom;

7) obavlja građevnu funkciju, koja se sastoji u činjenici da je voda dio različitih staničnih struktura, kao što su membrane i sl.;

8) jedan je od čimbenika koji ujedinjuju sve stanične strukture u jednu cjelinu;

9) stvara električnu vodljivost medija, pretvarajući anorganske i organske spojeve u otopljeno stanje, uzrokujući elektrolitičku disocijaciju ionskih i visoko polarnih spojeva.

Uloga vode u tijelu je da:

1) obavlja transportnu funkciju, jer pretvara tvari u topljivo stanje, a dobivene otopine zbog različitih sila (na primjer, osmotski tlak, itd.) Premještaju se iz jednog organa u drugi;

2) obavlja vodljivu funkciju zbog činjenice da tijelo sadrži otopine elektrolita sposobne provoditi elektrokemijske impulse;

3) veže zajedno pojedinačna tijela i organske sustave zbog prisutnosti posebnih tvari (hormona) u vodi, dok provode humoralnu regulaciju;

4) jedna je od tvari koje reguliraju tjelesnu temperaturu tijela (voda se u obliku znoja oslobađa na površinu tijela, isparava, zbog čega se apsorbira toplina i tijelo se hladi);

5) je dio prehrambeni proizvodi itd.

Gore je opisano značenje vode izvan tijela (stanište, regulator temperature okoliša, itd.).

Za organizme slatka voda ima važnu ulogu (sadržaj soli manji od 0,3%). U prirodi kemijski čista voda praktički ne postoji, najčišća je kišnica iz ruralnih područja, udaljenih od velikih naselja. Voda sadržana u slatkim vodnim tijelima - rijekama, ribnjacima, slatkim jezerima - pogodna je za organizme.