Ponieważ woda jest dobrym rozpuszczalnikiem. główny rozpuszczalnik. II. Wiadomość dotycząca tematu i celu lekcji

Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem przystosowanym do każdego rodzaju aktywności życiowej. Rozpuszcza prawie każdą substancję, w szczególności związki jonowe i polarne. Unikalne właściwości udarowe charakteryzują się wysoką stałą dielektryczną. W naturze woda zawiera wiele substancji i związków, które w ten czy inny sposób dostały się do niej.

Proces rozpuszczania

Na pierwszy rzut oka proces rozkładu jest prosty, jednak jego istota jest znacznie bardziej skomplikowana, niż się wydaje. Dlatego istnieją substancje rozpuszczalne w wodzie i nierozpuszczalne w innych cieczach. Tworzenie roztworu wiąże się z procesami fizycznymi: dyfuzja opisuje samo upłynnienie cząstek w wyniku mieszania. Hydratacja to proces, w wyniku którego powstają wiązania chemiczne pomiędzy wodą a dodaną substancją.

Rozpuszczanie substancji charakteryzuje się:

wystąpiło nawodnienie;
zmiana koloru roztworu;
efekty termiczne (w określonych warunkach) itp. czynniki.

Dowodem zaistnienia wymieszania jest zmiana barwy roztworu. Przykładowo domieszka siarczanu miedzi (który początkowo jest biały) powoduje, że woda nabiera intensywnie niebieskiego koloru. Jeśli za kolor odpowiadają właściwości chemiczne zasad, wówczas wydzielanie ciepła wynika z przyczyn fizycznych. Jest to zatem proces całkowicie fizyczno-chemiczny.

Jakie jest rozwiązanie

Rozwiązanie - jednorodna mieszanina substancje rozpuszczalnikowe. Substancje rozpuszczalne rozkładają się pod działaniem cząsteczek wody polarnej na małe cząstki, w wyniku czego mieszają się aż do uzyskania całkowicie jednorodnej masy. Roztwory wodne są bezbarwne i kolorowe, ale jedno jest niezmienne – są przezroczyste, niezależnie od koloru.

Nie ma znaczenia, czy do substancji dodasz wodę, czy ją wylejesz. Ponadto proces będzie przebiegał stopniowo i bez interwencji (mieszania) w niektórych przypadkach utworzy się widoczny osad. W innych przypadkach roztwór zabarwia się na kolor dodanej substancji, ale koniecznie pozostaje przezroczysty dla światła.

Nierozpuszczone substancje osiadają na dnie gęstą warstwą pod ciśnieniem wody. Lub mogą pozostać na powierzchni w postaci nierównych cząstek. Ciecze tworzą warstwy, ponieważ mają różną gęstość w połączeniu z wodą. Na przykład, olej roślinny tworzy na powierzchni film.

Które substancje rozpuszczają się w wodzie, a które nie?

Woda jest naprawdę uniwersalna i wyjątkowa w swoich właściwościach. Czasami konieczne jest mocniejsze wymieszanie, aby osiągnąć całkowite zniszczenie cząstek, ale w większości przypadków woda powoduje erozję wszelkich związków. Istnieją jednak substancje, które nawet jej nie podlegają.

Istnieje warunek, zgodnie z którym ilość wody musi być większa, aby substancje uległy rozproszeniu, a nie opadły na dno. Na przykładzie soli jadalnej: po dodaniu dużej ilości przestaje się ona rozpuszczać i tworzy gęstą, kamienną warstwę.

Ponadto niektóre substancje można oczyścić z cieczy, a innych nie. I tak np. rtęć rozpuszcza się w wodzie i proces jej oczyszczania jest niemożliwy. Inne podobne substancje spotykane w życiu codziennym: sól kuchenna i morska, cukier dowolnego rodzaju, proszek do pieczenia, skrobia. Są niewidoczne i mają tendencję do plamienia wody, jednak cząsteczki są na tyle małe, że po prostu przechodzą przez filtr wraz z roztworem. Substancje sypkie, takie jak piasek czy glina, nie rozpuszczają się, dzięki czemu wodę można przefiltrować.

Klasyfikacja zdolności według substancji:

Dobrze rozpuszczalny (alkohol, cukier, sól (inaczej sód), większość zasad i azotany metali).
Słabo rozpuszczalny (gips, sól bertholletowa, benzen, metan, azot i tlen).
Praktycznie nierozpuszczalny (metale szlachetne i półszlachetne, nafta, wiele olejów, gazy obojętne, siarczek miedzi).

Osobną grupę stanowią witaminy rozpuszczalne w tłuszczach i wodzie. Są niezbędne dla zdrowia człowieka, a ze względu na zdolność rozpuszczania kumulują się w organizmie dzięki zawartości wody. Do rozpuszczalnych w wodzie zalicza się witaminy C, B1, B2, B3 (PP), B6, B12, kwas foliowy, kwas pantotenowy i biotynę.

Zatem woda jako rozpuszczalnik jest dość wyjątkowa. Lista substancji złożonych i nierozpuszczalnych jest wystarczająco krótka, aby mówić o wszechstronności wody jako rozpuszczalnika.

Powrót do przodu

Uwaga! Podgląd slajdu służy wyłącznie celom informacyjnym i może nie odzwierciedlać pełnego zakresu prezentacji. Jeśli jesteś zainteresowany tą pracą, pobierz pełną wersję.

Cel lekcji: badanie właściwości wody.

Cele Lekcji: dać wyobrażenie o wodzie jako rozpuszczalniku, substancjach rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych; wprowadzić pojęcie „filtra” z najprostszymi sposobami oznaczania substancji rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych; przygotować raport na temat „Woda jest rozpuszczalnikiem”.

Sprzęt i pomoce wizualne: podręczniki, antologie, zeszyty do niezależna praca; zestawy: szklanki puste i z przegotowaną wodą; pudełka z solą kuchenną, cukrem, piaskiem rzecznym, gliną; łyżeczki, lejki, filtry z papierowe serwetki; gwasz (akwarele), pędzle i arkusze do odbicia; prezentacja wykonana w programie Power Point, rzutnik multimedialny, ekran.

PODCZAS ZAJĘĆ

I. Moment organizacyjny

U. Wszyscy Dzień dobry! (slajd 1)
Zapraszam na trzecie spotkanie szkolnego koła naukowego „My i świat wokół nas”.

II. Wiadomość dotycząca tematu i celu lekcji

Nauczyciel. Dziś na zebranie klubu przybyli goście, nauczyciele z innych szkół. Proponuję prezesowi klubu Poroszinie Anastazji otwarcie spotkania.

Przewodniczący. Dziś zebraliśmy się na spotkaniu klubowym pod hasłem „Woda jest rozpuszczalnikiem”. Zadaniem wszystkich obecnych jest przygotowanie referatu na temat „Woda jest rozpuszczalnikiem”. Podczas tej lekcji ponownie staniecie się badaczami właściwości wody. Będziesz badał te właściwości w swoich laboratoriach, przy pomocy „konsultantów” - Michaiła Makarenkowa, Olesi Starkowej i Julii Steniny. Każde laboratorium będzie musiało wykonać następujące zadanie: przeprowadzić doświadczenia i obserwacje, a na koniec spotkania omówić plan komunikatu „Woda – rozpuszczalnik”.

III. Nauka nowego materiału

U. Za zgodą przewodniczącego chciałbym ogłosić pierwsze oświadczenie. (Slajd 2) Tę samą sesję na temat „Woda jest rozpuszczalnikiem” odbyli niedawno uczniowie ze wsi Mirny. Spotkanie otworzył Kostya Pogodin, który przypomniał wszystkim obecnym o innej niesamowitej właściwości wody: wiele substancji znajdujących się w wodzie może rozpaść się na niewidoczne drobne cząsteczki, czyli rozpuścić się. Dlatego woda jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji. Następnie Masza zaproponowała przeprowadzenie eksperymentów i określenie sposobów uzyskania odpowiedzi na pytanie, czy substancja rozpuszcza się w wodzie, czy nie.
U. Proponuję na spotkaniu klubowym określić rozpuszczalność w wodzie takich substancji jak sól kuchenna, cukier, piasek rzeczny i glina.
Załóżmy, która substancja Twoim zdaniem rozpuści się w wodzie, a która nie. Wyraź swoje założenia, domysły i kontynuuj wypowiedź: (slajd 3)

U. Zastanówmy się wspólnie, jakie hipotezy potwierdzimy. (slajd 3)
Załóżmy, że... (sól rozpuści się w wodzie)
Powiedzmy… (cukier rozpuści się w wodzie)
Być może... (piasek nie rozpuści się w wodzie)
A co jeśli... (glina nie rozpuści się w wodzie)
U. Chodź, przeprowadzimy eksperymenty, które pomogą nam to rozgryźć. Przed pracą przewodniczący przypomni zasady przeprowadzania eksperymentów i rozda karty, na których wydrukowane są te zasady. (slajd 4)
P. Spójrz na ekran, na którym zapisane są zasady.

„Zasady przeprowadzania eksperymentów”

Z całym sprzętem należy obchodzić się ostrożnie. Można je nie tylko złamać, ale także zranić.
Podczas pracy możesz nie tylko siedzieć, ale także stać.
Eksperyment przeprowadza jeden z uczniów (mówca), pozostali w milczeniu obserwują lub na prośbę mówiącego pomagają mu.
Wymiana opinii na temat wyników eksperymentu rozpoczyna się dopiero wtedy, gdy prelegent pozwoli na jego rozpoczęcie.
Trzeba ze sobą rozmawiać po cichu, nie przeszkadzając innym.
Podchodzenie do stołu i zmiana sprzętu laboratoryjnego jest możliwa wyłącznie za zgodą przewodniczącego.

IV. Praktyczna praca

U. Sugeruję, aby przewodniczący wybrał „konsultanta”, który przeczyta na głos z podręcznika (s. 85) procedurę przeprowadzenia pierwszego eksperymentu. (slajd 5)

1) P. Wydawać doświadczenia z solą. Sprawdź, czy sól kuchenna rozpuszcza się w wodzie.
„Konsultant” z każdego laboratorium bierze jeden z przygotowanych zestawów i przeprowadza eksperyment z solą kuchenną. Przegotowaną wodę wlewa się do przezroczystej szklanki. Do wody wsyp niewielką ilość soli kuchennej. Grupa obserwuje, co dzieje się z kryształkami soli i smakuje wodę.
Przewodniczący (jak w grze KVN) czyta to samo pytanie każdej grupie, a przedstawiciele laboratoriów odpowiadają na nie.
P.(Slajd 6) Czy zmieniła się przezroczystość wody? (Przejrzystość nie uległa zmianie)
Czy zmienił się kolor wody? (Kolor się nie zmienił)
Czy zmienił się smak wody? (Woda stała się słona)
Czy można powiedzieć, że sól zniknęła? (Tak, zniknęła, zniknęła, nie widać jej)
U. Wyciągnij wniosek. (Sól rozpuszczona)(slajd 6)

P. Proszę wszystkich o przystąpienie do drugiego eksperymentu, do którego konieczne jest użycie filtrów.
U. Co to jest filtr? (Urządzenie, urządzenie lub konstrukcja służąca do oczyszczania cieczy, gazów z cząstek stałych, zanieczyszczeń.)(slajd 7)
U. Przeczytaj na głos procedurę przeprowadzania eksperymentu z filtrem. (slajd 8)
Uczniowie przepuszczają wodę z solą przez filtr, obserwują i badają smak wody.
P.(Slajd 9) Czy na filtrze pozostała sól? (Na filtrze nie ma już soli jadalnej)
Czy zmienił się smak wody? (Smak wody się nie zmienił)
Czy udało Ci się usunąć sól z wody? (Sól kuchenna przepuszczona przez filtr z wodą)
U. Wyciągnij wnioski ze swoich obserwacji. (Sól rozpuszczona w wodzie)(slajd 9)
U. Czy Twoja hipoteza została potwierdzona?
U. Wszystko się zgadza! Dobrze zrobiony!
U. Wyniki doświadczenia zapisz w zeszycie do samodzielnej pracy (s. 30). (slajd 10)

2) P.(Slajd 11) Zróbmy to samo doświadczenie ponownie, ale zamiast soli, włóż łyżeczkę cukier granulowany.
„Konsultant” z każdego laboratorium bierze drugi zestaw i przeprowadza eksperyment z cukrem. Przegotowaną wodę wlewa się do przezroczystej szklanki. Do wody wsypać niewielką ilość cukru. Grupa obserwuje, co się dzieje i bada smak wody.
P.(Slajd 12) Czy zmieniła się przezroczystość wody? (Przejrzystość wody nie uległa zmianie)
Czy zmienił się kolor wody? (Kolor wody się nie zmienił)
Czy zmienił się smak wody? (Woda stała się słodka)
Czy można powiedzieć, że cukier zniknął? (Cukier stał się niewidoczny w wodzie, woda go rozpuściła)
U. Wyciągnij wniosek. (Cukier rozpuszczony)(slajd 12)

U. Przepuść wodę z cukrem przez papierowy filtr. (slajd 13)
Uczniowie przepuszczają wodę z cukrem przez filtr, obserwują i badają smak wody.
P.(Slajd 14) Czy na filtrze pozostał cukier? (Cukier nie jest widoczny na filtrze)
Czy zmienił się smak wody? (Smak wody się nie zmienił)
Czy udało Ci się oczyścić wodę z cukru? (Nie udało się oczyścić wody z cukru; wraz z wodą przeszła ona przez filtr)
U. Wyciągnij wniosek. (Cukier rozpuszczony w wodzie)(slajd 14)
U. Czy hipoteza została potwierdzona?
U. Prawidłowy. Dobrze zrobiony!
U. Wyniki eksperymentu zapisz w zeszycie do samodzielnej pracy. (slajd 15)

3) P.(Slajd 16) Sprawdźmy wypowiedzi i postępowanie doświadczenie piasku rzecznego.
U. Przeczytaj procedurę przeprowadzania eksperymentu w podręczniku.
Eksperymentuj z piaskiem rzecznym. Łyżeczkę piasku rzecznego wymieszaj w szklance wody. Pozostaw mieszaninę do ostygnięcia. Obserwuj, co dzieje się z ziarenkami piasku i wody.
P.(slajd 17) Czy zmieniła się przezroczystość wody? (Woda stała się mętna i brudna)
Czy zmienił się kolor wody? (Zmienił się kolor wody)
Czy zboża zniknęły? (Cięższe ziarna piasku opadają na dno, natomiast mniejsze unoszą się w wodzie powodując jej zmętnienie)
U. Wyciągnij wniosek. (Piasek się nie rozpuścił)(slajd 17)

U.(Slajd 18) Przepuść zawartość szklanki przez papierowy filtr.
Uczniowie przepuszczają wodę z cukrem przez filtr, obserwują.
P.(slajd 19) Co przechodzi przez filtr i co na nim zostaje? (Woda przepływa przez filtr, ale piasek rzeczny pozostaje na filtrze, a jego ziarna są wyraźnie widoczne)
Czy woda została oczyszczona z piasku? (Filtr pomaga oczyścić wodę z cząstek, które się w niej nie rozpuszczają)
U. Wyciągnij wniosek. (Piasek rzeczny nie rozpuszczał się w wodzie)(slajd 19)
U. Czy Twoje założenie dotyczące rozpuszczalności piasku w wodzie było prawidłowe?
U.Świetnie! Dobrze zrobiony!
U. Wyniki eksperymentu zapisz w zeszycie do samodzielnej pracy. (slajd 20)

4) P.(slajd 21) Wykonaj ten sam eksperyment z kawałkiem gliny.
Eksperymentuj z gliną. Zamieszaj kawałek gliny w szklance wody. Pozostaw mieszaninę do ostygnięcia. Obserwuj, co dzieje się z gliną i wodą.
P.(slajd 22) Czy zmieniła się przezroczystość wody? (Woda zmętniała)
Czy zmienił się kolor wody? (Tak)
Czy cząsteczki gliny zniknęły? (Cięższe cząstki opadają na dno, natomiast mniejsze unoszą się w wodzie, powodując jej zmętnienie)
U. Wyciągnij wniosek. (Glinka nie rozpuszcza się w wodzie)(slajd 22)

U.(Slajd 23) Przepuść zawartość szklanki przez papierowy filtr.
P.(Slajd 24) Co przechodzi przez filtr i co na nim zostaje? (Woda przepływa przez filtr, a nierozpuszczone cząstki pozostają na filtrze.)
Czy woda została oczyszczona z gliny? (Filtr pomógł oczyścić wodę z cząstek, które nie rozpuściły się w wodzie)
U. Wyciągnij wniosek. (Glina nie rozpuszcza się w wodzie)(slajd 24)
U. Czy hipoteza została potwierdzona?
U. Dobrze zrobiony! Wszystko się zgadza!

U. Proszę jednego z członków grupy o przeczytanie wszystkim obecnym wniosków zapisanych w notatniku.
U. Czy ktoś ma jakieś uzupełnienia lub wyjaśnienia?
U. Wyciągnijmy wnioski z eksperymentów. (slajd 25)
Czy wszystkie substancje są rozpuszczalne w wodzie? (Sól, cukier granulowany rozpuszczono w wodzie, ale piasek i glina nie rozpuściły się.)
Czy zawsze można zastosować filtr, aby określić, czy substancja jest rozpuszczalna w wodzie, czy nie? (Substancje rozpuszczone w wodzie przechodzą przez filtr wraz z wodą, natomiast cząstki nierozpuszczone pozostają na filtrze)

U. O rozpuszczalności substancji w wodzie przeczytaj w podręczniku (s. 87).

U. Opisz właściwości wody jako rozpuszczalnika. (Woda jest rozpuszczalnikiem, ale nie wszystkie substancje się w niej rozpuszczają)(slajd 25)

U. Klubowiczom radzę przeczytać opowiadanie zawarte w antologii „Woda jest rozpuszczalnikiem” (s. 46). (slajd 26)
Dlaczego naukowcom nie udało się jeszcze uzyskać absolutnie czystej wody? (Ponieważ w wodzie rozpuszczają się setki, może tysiące różnych substancji)

U. W jaki sposób ludzie wykorzystują właściwości wody do rozpuszczania niektórych substancji?
(Slajd 27) Bezsmakowa woda staje się słodka lub słona pod wpływem cukru lub soli, gdy woda rozpuszcza się i nabiera ich smaku. Osoba wykorzystuje tę właściwość podczas przygotowywania potraw: parzy herbatę, gotuje kompot, zupy, soli i konserwuje warzywa, przygotowuje dżem.
(Slajd 28) Kiedy myjemy ręce, myjemy się lub kąpiemy, kiedy pierzemy ubrania, używamy wody w stanie ciekłym i jej właściwości rozpuszczalnika.
(Slajd 29) Gazy, w szczególności tlen, również rozpuszczają się w wodzie. Dzięki temu ryby i inne żyją w rzekach, jeziorach, morzach. Woda w kontakcie z powietrzem rozpuszcza tlen, dwutlenek węgla i inne znajdujące się w niej gazy. Dla organizmów żywych żyjących w wodzie, takich jak ryby, tlen rozpuszczony w wodzie jest bardzo ważny. Potrzebują tego, żeby oddychać. Gdyby tlen nie rozpuścił się w wodzie, zbiorniki wodne byłyby martwe. Wiedząc o tym, nie zapomina się o natlenianiu wody w akwarium, w którym żyją ryby, czy wycinaniu zimą dziur w stawach, aby poprawić życie pod lodem.
(Slajd 30) Kiedy malujemy akwarelami lub gwaszem.

U. Zwróć uwagę na zadanie zapisane na tablicy. (Slajd 31) Proponuję opracować zbiorowy plan wystąpień na temat „Woda jest rozpuszczalnikiem”. Porozmawiajcie o tym w swoich laboratoriach.
Wysłuchanie planów na temat „Woda jest rozpuszczalnikiem” opracowanych przez uczniów.
U. Wymyślmy wszyscy wspólnie plan. (slajd 31)

Przybliżony plan przemówienia na temat „Woda jest rozpuszczalnikiem”

Wstęp.
Rozpuszczanie substancji w wodzie.
Wnioski.
Ludzie wykorzystują właściwości wody do rozpuszczania niektórych substancji.

Wycieczka do „Sali Wystawowej”.(slajd 32)

U. Przygotowując relację, można skorzystać z dodatkowej literatury wybranej przez chłopaków, asystentów prelegenta na temat naszego spotkania. (Zwróć uwagę uczniów na wystawę książek, strony internetowe)

V. Podsumowanie lekcji

Jaką właściwość wody badano na spotkaniu klubowym? (Właściwość wody jako rozpuszczalnika)
Do jakiego wniosku doszliśmy badając tę właściwość wody? (Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem niektórych substancji.)
Czy uważasz, że trudno jest być odkrywcą?
Co wydawało się najtrudniejsze, interesujące?
Czy wiedza zdobyta podczas badania tej właściwości wody przyda się Wam w późniejszym życiu? (slajd 33) (Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że woda jest rozpuszczalnikiem. Woda rozpuszcza sole, wśród których są zarówno korzystne, jak i szkodliwe dla człowieka. Dlatego nie można pić wody ze źródła, jeśli nie wiadomo, czy jest czysta. Nie jest na próżno ludzie mają Przysłowie: Nie każda woda nadaje się do picia.

VI. Odbicie

Jak wykorzystujemy właściwości wody do rozpuszczania określonych substancji na zajęciach plastycznych? (Kiedy malujemy akwarelami lub gwaszem)
Proponuję Ci, korzystając z tej właściwości wody, pomalować wodę w szklance na kolor, który najlepiej odpowiada Twojemu nastrojowi. (slajd 34)
„Kolor żółty” - radosny, jasny, dobry nastrój.
„Kolor zielony” - spokojny, zrównoważony.
„Kolor niebieski” – smutny, smutny, ponury nastrój.
Pokaż w szklance arkusze kolorowej wody.

VII. Ocena

Chciałbym podziękować przewodniczącemu, „konsultantom” i wszystkim uczestnikom spotkania za aktywną pracę.

VIII. Praca domowa

Pojawienie się wody na planecie Ziemia jest pierwszym i najważniejszym krokiem w stronę powstania życia. A w przyszłości nadal będzie pełnił rolę substancji, bez której nic żywego nie może istnieć. Dzieje się tak dlatego, że woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem, w którym zachodzą wszystkie najważniejsze procesy biochemiczne organizmów żywych. Ta wyjątkowa i wszechstronna substancja doskonale rozpuszcza zarówno substancje organiczne, jak i substancje nieorganiczne, utlenia prawie wszystkie metale i niszczy najtwardsze skały. Wszystkie procesy chemiczne zachodzą w wodzie z dużą szybkością, a powstające w tym procesie związki są bardzo złożone. Kolejną wyjątkową właściwością wody jest to, że pozostaje ona płynna w dość dużym zakresie temperatur – od 0 do 100°C, a właśnie takie temperatury występują najczęściej na Ziemi.

Jednym słowem – gdybyśmy stanęli przed zadaniem „przyspieszenia” rozwoju życia na jakiejś planecie, w pierwszej kolejności należałoby stworzyć wodę.

Obecnie naukowcy znają ponad 175 naturalnych i sztucznie wytworzonych odmian wody oraz około 200 odmian lodu. Wszystkie mają odmienne, często niezwykłe właściwości i w różny sposób wpływają na procesy zachodzące w organizmach żywych. Skład tej substancji jest prawie zawsze taki sam, ale stopiony, sprężysty, „namagnesowany”, „żywy” i „martwy”, zjonizowany, „stały”, „galaretowaty”, „gumowy”, „śliski”, „suchy” ”, „lepka”, „Trzech Króli” i wiele innych rodzajów wody różnią się od siebie czasem nawet bardziej niż różne związki chemiczne.

Jeśli dodasz do wody niewielką ilość specjalnych związków polimerowych, stanie się ona „śliska”: stalowa kulka w takiej wodzie opadnie na dno naczynia 2,5 razy szybciej niż w zwykłej wodzie. Taka woda jest niezbędna do gaszenia pożarów.

Małe dawki niektórych związków krzemu powodują, że woda „wysycha”. Jest nawet woda „gumowa”, która zamiast wylewać się z pochyłego naczynia, jest wyciągana w postaci gęstego, elastycznego sznurka.

I jeszcze jedna niesamowita właściwość wody - ma ona „pamięć”! Struktura tej substancji wcale nie jest tak prosta, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Po pierwsze, cząsteczki wody mają zarówno dodatni, jak i ujemny ładunek elektryczny i są małymi „magnesami”, które mogą orientować się w przestrzeni na różne sposoby. Ponadto cząsteczki wody mogą tworzyć „społeczności” - nazywane są klastrami. Takie „społeczności”, liczące kilkaset cząsteczek, zamieniają wodę w rodzaj polimeru i przyczyniają się do tego, że woda niejako „pamięta” informacje o wszystkich procesach, które się z nią wydarzyły. Ilość „pamięci” wody znacznie przekracza pojemność pamięci najbardziej wyrafinowanych elektronicznych urządzeń magazynujących stworzonych przez człowieka.

Jednym z przejawów „pamięci” wody jest to, że jest ona w stanie zachować właściwości roztworu przez pewien czas, nawet jeśli nie pozostaje w niej ani jedna cząsteczka substancji rozpuszczonej.

Woda do dziś jest jedną z największych tajemnic natury. Człowiek zajmuje się tym od tysięcy lat, jednak nauka odkryła budowę wody całkiem niedawno i badania te są dalekie od zakończenia. Główny sekret wody leży w zdolności jej cząsteczek do samoorganizacji. Klastry wodne składają się z aż 912 cząsteczek, ponadto w ciekłej wodzie mogą tworzyć się struktury przypominające sieci krystaliczne, które obejmują aż 57 cząsteczek. Niektóre gromady nie zamieniają się w lód nawet w temperaturach poniżej -150°C. Zatem w wodzie o dowolnej temperaturze istnieją jednocześnie części „zorganizowane” i „niezorganizowane”. To prawdopodobnie wyjaśnia różnorodność jego właściwości.

Woda- najpowszechniejsza substancja na Ziemi, zajmuje około czterech piątych powierzchnia ziemi. Jest to jedyny związek chemiczny, który występuje naturalnie w postaci cieczy, ciała stałego (lód) i gazu (para wodna). Woda odgrywa istotną rolę w przemyśle, życiu codziennym i praktyce laboratoryjnej; jest to absolutnie konieczne do utrzymania życia. Około dwie trzecie Ludzkie ciało to woda, a wiele produktów spożywczych składa się głównie z wody.

Struktura i właściwości fizyczne wody. W Włoski chemik Stanislav Cannizzaro, lata 60. XIX wieku, badający nazwane przez siebie związki organiczne zawierające grupy -OH hydroksyl, ostatecznie ustalił, że woda ma wzór H 2 0.

Woda jest kowalencyjnym związkiem molekularnym. Połączenie O-N kowalencyjny polarny; kąt - 104,5°. Tlen, jako atom bardziej elektroujemny (elektroujemność to zdolność do przyciągania do siebie całkowitej gęstości elektronów podczas tworzenia wiązania), przyciąga do siebie gęstość elektronów wspólną z atomem wodoru I dlatego niesie ze sobą częściowy ładunek ujemny; atomy wodoru, od których przesunięta jest gęstość elektronowa, niosą częściowy ładunek dodatni. A więc cząsteczka wody dipol, te. ma obszary naładowane dodatnio i ujemnie. Woda jest przezroczystą, bezbarwną cieczą o szeregu anomalnych właściwościach. właściwości fizyczne. Na przykład ma nienormalność wysokie temperatury zamrażanie i wrzenie, a także napięcie powierzchniowe. Rzadką cechą wody jest to, że jej gęstość w stanie ciekłym w temperaturze 4°C jest większa niż gęstość lodu. Dlatego lód unosi się na powierzchni wody. Te anomalne właściwości wody tłumaczy się istnieniem w niej wiązań wodorowych, które wiążą cząsteczki razem zarówno w stanie ciekłym, jak i stałym. Woda nie przewodzi dobrze Elektryczność, ale staje się dobrym przewodnikiem, jeśli rozpuszczone są w nim nawet niewielkie ilości substancji jonowych.

Właściwości chemiczne wody

1. Reakcje kwasowo-zasadowe. Woda ma amfoteryczny nieruchomości. Oznacza to, że może działać zarówno jako kwas, jak i zasada. Jej właściwości amfoteryczne ze względu na zdolność wody do samojonizacji:

Dzięki temu woda może być z jednej strony akceptorem protonów, a z drugiej donorem protonów:

2. Reakcje redoks. Woda ma zdolność działania utleniacz, jak i w roli Środek redukujący. Utlenia metale znajdujące się w szeregu elektrochemicznym napięć powyżej cyny. Na przykład w reakcji sodu z wodą

zachodzi następujący proces utleniania:

W tej reakcji woda pełni rolę reduktora:

Innym przykładem podobnej reakcji jest interakcja magnezu z parą wodną:

Woda pełni rolę utleniacza w procesach korozyjnych. Na przykład jeden z procesów zachodzących podczas rdzy żelaza jest następujący:

Woda jest ważnym czynnikiem redukującym w procesach biochemicznych. Na przykład niektóre etapy cyklu kwas cytrynowy obejmują odzysk wody:

Ten proces przenoszenia elektronów ma również ogromne znaczenie w redukcji organicznych związków fosforanowych podczas fotosyntezy. Cykl kwasu cytrynowego i fotosynteza to złożone procesy, składające się z szeregu następujących po sobie reakcje chemiczne. W obu przypadkach zachodzące w nich procesy przenoszenia elektronów nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione.

3.Uwodnienie. Cząsteczki wody są zdolne do solwatacji zarówno kationów, jak i anionów. Proces ten nazywa się uwodnienie. Uwodniona woda w kryształach soli nazywana jest wodą krystalizacyjną. Cząsteczki wody są zwykle powiązane z kationem, który solwatują, poprzez wiązania koordynacyjne. Zawartość wody hydratacyjnej jest podana we wzorze substancji: CuS0 4 4H 2 0.
4. Hydroliza. Hydroliza to reakcja jonu lub cząsteczki z wodą. Przykładem reakcji tego typu może być reakcja chlorowodoru z wodą, w wyniku której powstaje kwas solny. Innym przykładem jest hydroliza chlorku żelaza (III):

5. Interakcja z tlenkami metali aktywnych: CaO + H 2 0 =

6. Interakcja z tlenkami niemetali: P 2 0 5 + H. 2 0 \u003d 2HP0 3.

Woda jest szeroko stosowana jako rozpuszczalnik w chemikaliach

technologii, a także w praktyce laboratoryjnej. Jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem niezbędnym do zajścia reakcji biochemicznych. Faktem jest, że woda doskonale rozpuszcza związki jonowe, a także wiele związków kowalencyjnych. Zdolność wody do dobrego rozpuszczania wielu substancji wynika z polarności jej cząsteczek, które podczas rozpuszczania substancji jonowych w wodzie są zorientowane wokół jonów, tj. Solwatuj je. Wodne roztwory substancji jonowych to elektrolity. Rozpuszczalność związków kowalencyjnych w wodzie zależy od ich zdolności do tworzenia wiązań wodorowych z cząsteczkami wody. Proste związki kowalencyjne, takie jak dwutlenek siarki, amoniak i chlorowodór, rozpuszczają się w wodzie. Tlen, azot i dwutlenek węgla są słabo rozpuszczalne w wodzie. Wiele związków organicznych zawierających atomy pierwiastków elektroujemnych, takich jak tlen czy azot, jest rozpuszczalnych w wodzie. Jako przykład podajemy etanol C 2 H 5 OH, kwas octowy CH3COOH, cukier Ci 2 H 22 0 6. Obecność w wodzie nielotnych substancji rozpuszczonych, takich jak chlorek sodu lub cukier, obniża prężność pary i temperaturę zamarzania wody, ale podnosi jej temperaturę wrzenia. Obecność w wodzie rozpuszczalnych soli wapnia i magnezu (twardość wody) utrudnia jej wykorzystanie w procesach technologicznych.

Sztywność woda dzieli się na tymczasowe (węglanowe, ze względu na obecność wodorowęglanów wapnia Ca (HC0 3) 2

i magnez Mg (NHOS) 2) i trwały (niewęglanowy) sztywność. Według GOST R 52029-2003 twardość wyraża się w stopniach twardości (° W), co odpowiada stężeniu pierwiastka ziem alkalicznych, liczbowo równemu „/2 jego mola, wyrażonemu w mg / dm 3 (g / m 3) Wodę wyróżnia wartość twardości całkowitej miękki(do 2 mg-eq/l), średnia twardość(2-10 meq/l) i trudny(więcej niż 10 mg eq/l).

Twardość wody ze źródeł powierzchniowych ulega znacznym wahaniom w ciągu roku; jest maksymalny pod koniec zimy, minimalny - w okresie powodzi (na przykład twardość wody Wołgi w marcu wynosi 4,3 mg-eq / l, w maju - 0,5 mg-eq / l). W wodach gruntowych twardość jest zwykle wyższa (do 80–100 mg-eq/l) i mniej zmienia się w ciągu roku.

Rozpuszczalność gazów w wodzie zależy od temperatury i ciśnienia cząstkowego gazu nad wodą: im niższa temperatura i wyższe ciśnienie cząstkowe gazu nad wodą, tym większe jest stężenie gazu w cieczy.

Rozpuszczalność większości ciał stałych rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Kiedy ciało stałe się rozpuszcza, zachodzą dwa procesy:

1) proces niszczenia sieci krystalicznej. Proces ten wymaga energii i tak jest endotermiczny",
2) proces tworzenia hydratów (solwatów) przebiega wraz z uwolnieniem energii.

Całkowite ciepło rozpuszczania jest sumą ciepła tych dwóch procesów, zatem rozpuszczanie może zachodzić zarówno przy wzroście, jak i spadku temperatury.

Rozwiązanie nazywa się układem jednorodnym (jednorodnym) składającym się z dwóch lub więcej elementów. Zasadniczymi składnikami roztworu są rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona, taka jak cukier rozpuszczony w wodzie. Pojedynczy rozpuszczalnik może zawierać kilka substancji rozpuszczonych. Na przykład podczas przygotowywania marynaty cukier, sól i kwas octowy rozpuszcza się w wodzie. Roztwory przy tym samym zagregowanym stanie składników, zwykle uwzględnia się składniki, których brakuje, natomiast składnik, których jest w nadmiarze, uwzględnia się rozpuszczalnik. Przy różnym stanie skupienia składników roztworu za rozpuszczalnik zwykle uważa się składnik, którego stan skupienia pokrywa się ze stanem skupienia roztworu. Na przykład w przypadku ciekłych roztworów ciał stałych i gazów za rozpuszczalnik zawsze uważa się składnik ciekły, niezależnie od stężenia substancji rozpuszczonych. Jeżeli do przygotowania roztworu stosuje się dwie ciecze, rozpuszczalnikiem jest ta, która występuje w nadmiarze. Jeśli do przygotowania roztworu stosuje się wodę, wówczas rozpuszczalnikiem jest woda.

Woda jest jednym z najczęściej występujących związków na Ziemi. Dzieje się tak nie tylko w rzekach i morzach; Wszystkie żywe organizmy zawierają również wodę. Bez tego życie jest niemożliwe. Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem (łatwo się w niej rozpuszczają różne substancje). Soki zwierzęce i roślinne składają się głównie z wody. Woda istnieje wiecznie; stale przemieszcza się z gleby do atmosfery i organizmów i odwrotnie. Ponad 70% powierzchni ziemi pokrywa woda.

Czym jest woda

Obieg wody

Woda rzek, mórz, jezior stale paruje, zamieniając się w drobne kropelki pary wodnej. Krople zbierają się, tworząc formę, z której woda spada na ziemię w postaci deszczu. Taki jest obieg wody w przyrodzie. W chmurach para ochładza się i powraca na ziemię w postaci deszczu, śniegu lub gradu. Ścieki z kanałów ściekowych i fabryk są oczyszczane, a następnie zrzucane do morza.

Stacja wodna

Woda rzeczna z konieczności zawiera zanieczyszczenia, dlatego należy ją oczyścić. Woda dostaje się do zbiorników, gdzie osadza się, a cząstki stałe osiadają na dnie. Następnie woda przechodzi przez filtry, które zatrzymują wszelkie pozostałe ciała stałe. Woda przenika przez warstwy czystego żwiru, piasku lub węgiel aktywowany gdzie jest oczyszczany z brudu i zanieczyszczeń stałych. Po filtracji woda jest poddawana działaniu chloru w celu zabicia bakterii chorobotwórczych, po czym pompowana jest do zbiorników i podawana do budynków mieszkalnych i fabryk. Zanim ścieki wypływa do morza, należy go oczyścić. Na stacji uzdatniania wody przepuszczana jest przez filtry wychwytujące zanieczyszczenia, a następnie pompowana do szamba, gdzie cząstki stałe muszą osadzić się na dnie. Bakterie niszczą pozostałości substancji organicznych, rozkładając je na nieszkodliwe składniki.

Oczyszczanie wody

Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem, dlatego zazwyczaj zawiera zanieczyszczenia. Za pomocą możesz oczyścić wodę destylacja(patrz artykuł „”), ale więcej skuteczna metoda czyszczenie - dejonizacja(odsalanie). Jony to atomy lub cząsteczki, które utraciły lub zyskały elektrony i w rezultacie otrzymały ładunek dodatni lub ujemny. Do dejonizacji stosuje się substancję tzw wymiennik jonowy. Posiada dodatnio naładowane jony wodorowe (H+) i ujemnie naładowane jony wodorotlenkowe (OH -). Kiedy zanieczyszczona woda przepływa przez wymiennik jonowy, jony zanieczyszczające są zastępowane jonami wodorowymi i wodorotlenkowymi z wymiennika jonowego. Jony wodoru i wodorotlenku łączą się, tworząc nowe cząsteczki wody. Woda, która przeszła przez wymiennik jonowy, nie zawiera już zanieczyszczeń.

Woda jako rozpuszczalnik

Woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem, wiele substancji łatwo się w niej rozpuszcza (patrz także artykuł „”). Dlatego w przyrodzie rzadko można spotkać czystą wodę. W cząsteczce wody ładunki elektryczne są nieco oddzielone, ponieważ atomy wodoru znajdują się po jednej stronie cząsteczki. Dzięki temu związki jonowe (związki zbudowane z jonów) tak łatwo się w nim rozpuszczają. Jony są naładowane i cząsteczki wody przyciągają je.

Woda, podobnie jak wszystkie rozpuszczalniki, może rozpuścić tylko ograniczoną ilość substancji. Roztwór nazywa się nasyconym, gdy rozpuszczalnik nie może rozpuścić dodatkowej porcji substancji. Zazwyczaj ilość substancji, którą rozpuszczalnik może rozpuścić, zwiększa się wraz z ciepłem. Cukier łatwiej rozpuszcza się w gorącej kodzie niż w zimnej kodzie. Napoje musujące to wodne dyfuzory dwutlenku węgla. Im wyższy duża ilość gaz jest w stanie wchłonąć roztwór. Dlatego też, gdy otworzymy puszkę napoju i tym samym obniżymy ciśnienie, z napoju ulatnia się dwutlenek węgla. Po podgrzaniu rozpuszczalność gazów maleje. W 1 litrze wody rzecznej i morskiej rozpuszcza się zwykle około 0,04 grama tlenu. To wystarczy dla glonów, ryb i innych mieszkańców mórz i rzek.

Twarda woda

Twarda woda zawiera minerały z skały przez który przepływa woda. W takiej wodzie mydło słabo się pieni, gdyż wchodzi w reakcję z minerałami i tworzy płatki. Istnieją dwa rodzaje twardej wody; różnica między nimi polega na rodzaju rozpuszczonych minerałów. Rodzaj minerałów rozpuszczonych w wodzie zależy od rodzaju skał, przez które przepływa woda (patrz rysunek). Tymczasowa twardość wody pojawia się, gdy wapień reaguje z wodą deszczową. Wapień to nierozpuszczalny węglan wapnia, a woda deszczowa to słaby roztwór kwasu węglowego. Kwas reaguje z węglanem wapnia tworząc wodorowęglan, który rozpuszcza się w wodzie i utwardza ją.

Kiedy woda wrze lub paruje z chwilową twardością, część minerałów wytrąca się, tworząc kamień na dnie czajnika lub stalaktyty i stalagmity w jaskini. Woda o stałej twardości zawiera inne związki wapnia i magnezu, np. gips. Minerały te nie wytrącają się podczas gotowania.

Zmiękczanie wody

Minerały powodujące twardość wody można usunąć, dodając do roztworu sodę oczyszczoną lub poprzez wymianę jonową, proces podobny do dejonizacji wody podczas oczyszczania. Substancja zawierająca jony sodu, które w wodzie ulegają wymianie z jonami wapnia i magnezu. W wymienniku jonowym przepływa twarda woda zeolit- substancja zawierająca sód. W zeolicie jony wapnia i magnezu mieszają się z jonami sodu, które nie nadają wodzie twardości. Soda oczyszczona to węglan sodu. W twardej wodzie reaguje ze związkami wapnia i magnezu. Rezultatem są nierozpuszczalne związki, które nie tworzą płatków.

Zanieczyszczenie wody

Kiedy nieoczyszczona woda z fabryk i domów przedostaje się do mórz i rzek, następuje zanieczyszczenie wody. Jeśli w wodzie jest za dużo ścieków, bakterie rozkładające substancje organiczne rozmnażają się i zużywają prawie cały tlen. W takiej wodzie przeżywają tylko bakterie chorobotwórcze, które mogą żyć w wodzie bez tlenu. Kiedy poziom rozpuszczonego tlenu w wodzie spada, ryby i rośliny giną. Do wody dostają się także śmieci, pestycydy i azotany z nawozów, trujące - ołów, rtęć. Trujące substancje, w tym metale, dostają się do organizmu ryb, a z nich do ciał innych zwierząt, a nawet ludzi. Pestycydy zabijają mikroorganizmy i zwierzęta, zakłócając w ten sposób naturalną równowagę. Nawozy z pól i detergenty zawierające fosforany, dostając się do wody, powodują wzmożony wzrost roślin. Rośliny i bakterie żerujące na martwych roślinach pobierają tlen, zmniejszając jego zawartość w wodzie.

Krótki opis roli wody dla organizmów

Woda jest najważniejszym związkiem nieorganicznym, bez którego życie nie jest możliwe. Substancja ta jest również najważniejszą częścią i odgrywa dużą rolę jako czynnik zewnętrzny dla wszystkich żywych istot.

Na planecie Ziemia woda występuje w trzech stanach skupienia: gazowym (para w atmosferze, ciecz (woda w atmosferze i mgła w atmosferze) i stałym (woda w lodowcach, górach lodowych itp.) Wzór wody w postaci pary to H 2 O , ciecz (H 2 O) 2 (w T \u003d 277 K) i (H 2 O) n - dla wody stałej (kryształy lodu), gdzie n \u003d 3, 4, ... (w zależności od temperatury - im niższa temperatura, tym większa wartość n. Cząsteczki wody łączą się w cząstki o wzorze (H 2 O) n w wyniku tworzenia się specjalnych wiązań chemicznych zwanych wodorem; cząstki takie nazywane są asocjatami; w wyniku powstawania asocjatów , powstają struktury luźniejsze od wody w stanie ciekłym, dlatego w temperaturze poniżej 277 K gęstość wody w odróżnieniu od innych substancji nie wzrasta, lecz maleje, w wyniku czego lód unosi się na powierzchni wody w stanie ciekłym, a głębokie zbiorniki nie nie zamarzają do dna, zwłaszcza, że woda ma niską przewodność cieplną. Ma to ogromne znaczenie dla organizmów żyjących w wodzie - nie giną one podczas silnych mrozów i przeżywają zimowe chłody aż do korzystniejszych warunków temperaturowych.

Obecność wiązań wodorowych decyduje o dużej pojemności cieplnej wody, która umożliwia życie na powierzchni Ziemi, gdyż obecność wody pomaga zmniejszyć różnicę temperatur w dzień i w nocy, a także zimą i latem, ponieważ po ochłodzeniu , woda skrapla się i wydziela się ciepło, a po podgrzaniu woda odparowuje, na rozerwaniu wiązań wodorowych zużywa się, a powierzchnia Ziemi nie ulega przegrzaniu.

Cząsteczki wody tworzą wiązania wodorowe nie tylko między sobą, ale także z cząsteczkami innych substancji (węglowodany, białka, kwasy nukleinowe), co jest jedną z przyczyn powstawania kompleksu związki chemiczne, w wyniku powstania którego możliwe jest istnienie specjalnej substancji - żywej substancji, która tworzy różnorodne.

Ekologiczna rola wody jest ogromna i ma dwa aspekty: jest to zarówno zewnętrzny (pierwszy aspekt), jak i wewnętrzny (drugi aspekt) czynnik środowiskowy. Podobnie jak zewnętrzne czynnik środowiskowy woda jest częścią czynników abiotycznych (wilgotność, siedlisko, część klimat i mikroklimat). Jako czynnik wewnętrzny, woda odgrywa ważną rolę wewnątrz komórki i wewnątrz organizmu. Zastanów się nad rolą wody wewnątrz komórki.

W komórce woda spełnia następujące funkcje:

1) środowisko, w którym znajdują się wszystkie organelle komórki;

2) rozpuszczalnik zarówno substancji nieorganicznych, jak i organicznych;

3) środowisko występowania różnych procesów biochemicznych;

4) katalizator reakcji wymiany pomiędzy substancjami nieorganicznymi;

5) odczynnik do procesów hydrolizy, hydratacji, fotolizy itp.;

6) tworzy w komórce pewien stan, taki jak turgor, który sprawia, że komórka jest elastyczna i wytrzymała mechanicznie;

7) pełni funkcję budulcową, polegającą na tym, że woda wchodzi w skład różnych struktur komórkowych, np. błon itp.;

8) jest jednym z czynników jednoczących wszystkie struktury komórkowe w jedną całość;

9) tworzy przewodnictwo elektryczne ośrodka, przekształcając związki nieorganiczne i organiczne w stan rozpuszczony, powodując dysocjację elektrolityczną związków jonowych i silnie polarnych.

Rola wody w organizmie polega na tym, że:

1) pełni funkcję transportową, ponieważ przekształca substancje w stan rozpuszczalny, a powstałe roztwory pod wpływem różnych sił (na przykład ciśnienia osmotycznego itp.) przemieszczają się z jednego narządu do drugiego;

2) pełni funkcję przewodzącą ze względu na to, że w organizmie znajdują się roztwory elektrolitów zdolne do przewodzenia impulsów elektrochemicznych;

3) łączy poszczególne ciała i układy narządów ze względu na obecność w wodzie specjalnych substancji (hormonów) podczas przeprowadzania regulacji humoralnej;

4) jest jedną z substancji regulujących temperaturę ciała (woda w postaci potu wydostaje się na powierzchnię ciała, odparowuje, dzięki czemu odbierane jest ciepło i ciało się ochładza);

5) jest częścią produkty żywieniowe itp.

Znaczenie wody na zewnątrz organizmu opisano powyżej (siedlisko, regulator temperatury otoczenia itp.).

Dla organizmów ważną rolę odgrywa woda słodka (zawartość soli poniżej 0,3%). W przyrodzie woda chemicznie czysta praktycznie nie istnieje, najczystsza jest woda deszczowa z obszarów wiejskich, oddalonych od dużych osiedli. Woda zawarta w zbiornikach słodkowodnych – rzekach, stawach, jeziorach słodkich – jest odpowiednia dla organizmów.