Параграф 28 - Естествознание. 10 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 10-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	10 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2013
Издательство:
Кол-во заданий:	69
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Вода. Физические и химические свойства воды

Рис 1. Строение молекулы воды ${\ce {H2O}}$

Строение молекулы воды и свойства

• Опишите строение молекулы воды и назовите химическую связь, за счёт которой она образуется.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Три атома образуют угол; угол H-O-H составляет приблизительно 104,5 градуса. Центр каждого атома водорода находится примерно на 0,0957 нанометра от центра атома кислорода. Структура одиночной молекулы воды показана на рис 1.

• Объясните, какая связь считается водородной и как она определяет физические свойства воды.

Так как кислород более электроотрицателен, чем водород (другими словами, электроны имеют тенденцию находиться по соседству с кислородом), атомы водорода в конечном итоге имеют частичный положительный заряд, а атом кислорода - частичный отрицательный заряд.

Эта молекулярная структура формирует водородную связь, которая представляет собой стабилизированную структуру, в которой атом водорода находится на линии между атомом кислорода на его собственной молекуле и кислородом на другой молекуле.

• Перечислите известные вам аномалии физических свойств воды. Объясните, какую роль они играют в природе.

Под аномалиями воды понимают ряд ее свойств, которые отличают воду от химических аналогов ${\ce {H2S}}$ (сероводород), ${\ce {H3Se}}$ (cеленоводород ), ${\ce {H2Te}}$ (теллуроводород), а также от других жидкостей. Важнейшими из них являются:

1. Прежде всего стоит отметить свойства воды в её трёх агрегатных состояниях: твёрдом (в виде льда), в жидком (в виде воды) и газовом (в виде пара). Агрегатные состояния воды зависит прежде всего от внешней температуры среды. При температуре 0°C вода приобретает твёрдое состояние льда. От 1°C до 99 °C - вода находится в жидком состоянии и свыше 100 °C - вода приобретает свойства газа в состоянии пара. Все три состояния воды играют значительную роль в круговороте воды в природе, формирую климат на Земле и влияя на экологию, флору и фауну местности.
2. В отличие от всех известных жидкостей, плотность которых монотонно увеличивается с понижением температуры, плотность воды максимальна при 4 градусах Цельсия, а при дальнейшем понижении температуры вновь начинает убывать. Это уникальное свойство воды делает возможной жизнь в реках и озерах — в противном случае эти относительно мелкие водоемы неизбежно промерзали бы до дна в зимний период и были бы лишены всех живых организмов, за исключением, может быть, простейших бактерий.
3. Вода обладает огромной теплоемкостью — благодаря этому теплые океанические течения согревают многие северные регионы планеты, принося тепло из южных широт.
4. Аномально высокое поверхностное натяжение жидкой воды не только позволяет некоторым насекомым спокойно ходить по её поверхности, но и благодаря капиллярным силам обеспечивает поступление питательных веществ к кронам гигантских деревьев, достигающих нескольких десятков метров в высоту.

• Иллюстрация воды в трёх агрегатных состояниях
• 

  Вода

• 

  Лёд

• 

  Облака

• Зная, что растворимость называют физико-химическим процессом, объясните, как она характеризует свойства воды. Расскажите, как по этому признаку делятся вещества (для ответа обратитесь к таблице растворимости}.

Вода, как растворитель: Вода как растворитель играет предельно важную роль далеко не только в плане нашего быта. Исследователи давно говорят, что данное волшебное соединение является основой для образования жизни вообще. И именно поэтому его наличие выступает обязательным условием для существования чего-то более сложного, нежели неживая природа. Растворимость тех или иных химических элементов напрямую связана с существованием воды, так как она чаще всего выступает той средой, которая преобразует все вокруг себя и создает новые формы органической и неорганической материи.

Вода – сложное вещество, отличающееся многими уникальными характеристиками, которые нельзя встретить больше нигде. Она способна растворить большую часть существующих в природе комплексных соединений, содержащих в своей структуре молекулы как с положительными, так и отрицательными ионами одновременно.

При работе с различными веществами важно знать их растворимость в воде. Вещество считается хорошо растворимым, если при комнатной температуре в 100 г воды растворяется больше 1 г этого вещества. Если при таких условиях растворяется меньше 1 г вещества в 100 г воды, то такое вещество считается малорастворимым. К веществам практически нерастворимым относятся такие, растворимость которых меньше 0,01 г в 100 г воды.

Гидрофильные и гидрофобные вещества

• Расскажите, какие вещества называются гидрофильными, а какие — гидрофобными, приведите примеры.

Термин гидрофильность (производное от древнегреческих слов «вода» и «любовь») является характеристикой интенсивности взаимодействия вещества с водой на молекулярном уровне, то есть способность материала усиленно впитывать влагу. Это понятие можно отнести и к твёрдым телам, как свойство поверхности, и к отдельным ионам, атомам, молекулам и их группам.

Гидрофильность характеризует величина связи адсорбционной молекул воды с молекулами вещества, при этом образуются соединения, в которых количество воды распределяется по значениям энергии связи.

Гидрофильность присуща веществам, имеющим ионные кристаллические решётки (гидроксиды, оксиды, сульфаты, силикаты, глины, фосфаты, стёкла и пр.), имеющим полярные группы ${\ce {-OH}}$, ${\ce {-NO2}}$, ${\ce {-COOH}}$, и др. Гидрофильность и гидрофобность - частные случаи взаимодействия веществ с растворителями.

Парфюмерно-косметической промышленностью производятся гидрофильные кремы и гели, которые защищают кожу от загрязнений, не растворяемых водой. В составе таких продуктов находятся гидрофильные составляющие, образующие пленку, предотвращающую проникновение водонерастворимых загрязняющих веществ в поверхностный слой кожного покрова.

Гидрофильные кремы производятся из эмульсии, которая стабилизирована подходящими эмульгаторами или с основой вода—масло—вода, масло—вода. Кроме того, к ним можно отнести дисперсные коллоидные системы, в которых стабилизированы гидрофильные поверхностно-активные компоненты, и состоящие из водно-диспергированных или водно-гликолевых смешанных растворителей жирных высших кислот или спиртов.

Гидрогели (гидрофильные гели) готовятся из основ, состоящих из воды, смешанного неводного или гидрофильного растворителя (этиловый спирт, пропиленгликоль, глицерин) и гидрофильного образователя гелей (производные целлюлозы, карбомеры).

Темы для рефератов

• Величина рН жидких сред организма
• Химические свойства воды и их роль в природе
• Кислотные дожди — современная угроза человечеству
• Фотолиз — составная часть процесса фотосинтеза