Выполнила:

Студентка группы СФК-21дмр

                                                                                               Кузнецова В.А.

                                                                               Проверил:

Королёв А.П.

                                                                                     

 

 

   Содержание:

Введение. Вода в природе……………………………………………3

Вода…………………………………………………………………....5

Свойства воды и ее структура……………………………………….6

Заключение…………………………………………………………..23

Литература…………………………………………………………...24 

 

   Введение. Вода в природе.

   Самое важное для жизни – вода.

   Вода  имеет первостепенное значение при  большинстве химических реакций, в  частности и биохимических. Древнее  положение алхимиков – «тела  не действуют, пока не растворены» –  в значительной степени справедливо.

   Человеческий  зародыш содержит воды, %: трехдневный - 97, трехмесячный - 91, восьмимесячный - 81. У взрослого человека доля воды в организме составляет 65%.

   Человек и животные могут в своем организме  синтезировать первичную ("ювенильную") воду, образовывать ее при сгорании пищевых продуктов и самих  тканей. У верблюда, например, жир  содержащийся в горбу, может путем  окисления дать 40 л воды.

   Связь между водой и жизнью столь  велика, что даже позволила В. И. Вернадскому  «рассматривать жизнь, как особую коллоидальную  водную систему... как особое царство  природных вод».

   Количество  воды, содержащейся в живых существа составляет в каждый данный момент громадную величину. Силами жизни  в течение одного года перемещаются десятые доли процента всего океана, а в немногие сотни лет через  живое вещество проходят массы воды, превышающие массу Мирового океана.

   Геохимический состав океанической воды близок к  составу крови животных и человека (см табл.). 

   Сравнительное содержание элементов  в крови человека и в Мировом  океане, % 

   Вода  — весьма распространенное в природе  вещество. 71 % поверхности земного  шара покрыт водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится  в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она  круглый год на вершинах высоких  гор и в полярных странах. В  недрах земли также находится  вода, пропитывающая почву и горные породы. Общие запасы воды на Земле  составляют 1454,3 млн. км³ (из них менее 2% относится к пресным водам, а доступны для использования 0,3%).

   Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.

   Количество  примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1% (масс.). Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

   Вода, содержащая значительное количество солей  кальция и магния, называется жесткой  в отличие от мягкой воды, например дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь.

   Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной глины и т. п.

   Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые  примеси. Растворенные вещества удаляют  из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена.

   Вода  имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают  химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме  того, она сама принимает участие  в целом ряде биохимических реакций.

   Вода - обязательный компонент практически  всех технологических процессов  как промышленного, так и сельскохозяйственного  производства.

Вода.

В истории нашей  планеты вода имеет исключительно  важное значение. Пожалуй, никакое другое вещество не может сравниться с водой  по своему влиянию на ход тех величайших изменений, которые претерпела Земля  за многие сотни миллионов лет  своего существования.

Не менее важна  роль воды и для жизни растительного  и животного мира Земли. Вода может  существовать без всякого участия  жизни, но жизнь без воды невозможна. Уже один этот факт дал право нашим  предкам утверждать, что вода появилась  на Земле раньше, чем зародилась жизнь.

Вода — одно из немногих веществ, которое может  в земных условиях находиться во всех трёх физических состояниях: твёрдом, жидком и газообразном.

Благодаря повседневному  обращению с водой мы так привыкли к ней и к её разнообразным  проявлениям в природе, что часто  не замечаем целого ряда её отличительных  свойств. А ведь именно этим свойствам  мы обязаны тем, что наши озёра  и реки не промерзают зимой до дна, что сильные весенние паводки  сравнительно редки, что, замерзая, вода может производить большие разрушения и т. д. Многие привычные нам явления  природы связаны именно с особенностями  воды.

Велика роль воды и в технике. Невозможно представить  такую отрасль промышленности, где  бы в том или другом виде не применялась  вода. Вода служит источником энергии. Вода переносит тепло. Вода используется как прекрасный растворитель для  многих веществ. Вода является той средой, в которой протекает огромное количество различных химических процессов.

Об этом и  будет здесь рассказано. 
 
 
 
 
 
 
 

Свойства  воды и ее структура.

Объективности ради необходимо отметить, что по поводу эффекта живой воды существует и  другая точка зрения. Согласно взглядам, развиваемым ее сторонниками, снеговая вода «облегчает» биохимические  реакции в организмах благодаря  тому, что в ней длительное время  сохраняются «обломки» кристалликов льда, которые и являются биостимуляторами. Эту точку зрения высказывает  А. К. Гутман. Поэтому рассмотрим проблему структуры воды более подробно.

В физике длительное время господствовала теория Ван-дер-Ваальса  об отсутствии у воды, якобы построенной  так же, как и газы, какой-либо структуры. В 1916г Дебай и его  сотрудники опровергли эту току зрения и показали, что вода имеет свою структуру. Они с 1912г применили  рентгеноструктурный анализ для  исследования структуры воды и нашли  картину, напоминающую структуру твердых  тел.

С 1920 г. Бреггом  и его сотрудниками началось рентгеноскопическое  исследование сначала льда, а затем  и воды. Впоследствии к нему присоединился  нейтронноструктурный метод. Оказалось, что во льду каждый атом кислорода  окружен отстоящими от него на 2,76 ? четырьмя другими атомами кислорода, образующими  тетраэдр. Каждый атом кислорода связан с другими атомами через водородные связи. Лед обладает структурой с  многочисленными незаполненными промежутками, поэтому лед легче воды.

Рентгенографией воды в Киеве занимался организатор  первой в СССР рентгеноструктурной  лаборатории академик АН УССР профессор  В.Н.Данилов (1902-1955).

Аномальные свойства воды свидетельствуют о том, что  молекулы Н2О в воде довольно прочно связаны между собой и образуют характерную молекулярную конструкцию, которая сопротивляется любым разрушающим  воздействиям, например, тепловым, механическим, электрическим. По этой причине, например, необходимо затратить много тепла, чтобы превратить воду в пар или  сравнительно высокая удельная теплота  испарения воды . В первую очередь  структура воды, характерные связи  между молекулами воды, лежат в  основе особых свойств воды. Американские ученые У.Латимер и У.Родебуш предложили в 1920 г. эти особые связи водородными  и с этого времени представление  о том типе связи между молекулами навсегда вошло в теорию химической связи. Не вдаваясь в подробности, отметим  только, что происхождение водородной связи обусловлено квантово-механическими  особенностями взаимодействия протона  с атомами.

Однако наличие  водородной связи у воды — это  всего лишь необходимое, но не достаточное  условие для объяснения необычных  свойств воды. Самым важным обстоятельством, объясняющим основные свойства воды, является структура жидкой воды, как  целостной системы.

Еще в 1916 г. были разработаны принципиально новые  представления о строении жидкости. Впервые с помощью рентгеноструктурного анализа показано, что в жидкостях  наблюдается определенная регулярность расположения молекул или иначе -наблюдается ближний порядок  расположения молекул. Первые рентгеноструктурные  исследования воды провели нидерландские  ученые в 1922 году В.Кеез и Дж. де Смедт. Было показано, что для жидкой воды характерно упорядоченное размещение молекул воды.

Действительно, структура воды в живом организме  во многом напоминает структуру кристаллической  решетки льда. И именно этим объясняет  А.К.Гуман уникальные свойства талой  воды, долгое время сохраняющей структуру  льда. Талая вода гораздо легче  обычной вступает в реакцию с  различными веществами, и организму  не надо тратить добавочную энергию  на перестройку ее структуры. В этих объяснениях нам предстоит разобраться.

Известно, что  биологические ткани на 70-90% состоят  из воды. Это позволяет предполагать, что многие физиологические явления  могут отображать молекулярные особенности  не только растворенного вещества, но в равной степени и растворителя — воды. Подобного рода соображения, высказываемые такими крупными современными учеными, как Сент-Дьерди, Поллинг, Клотц  и другие, вызвали новую волну  повышенного интереса к вопросам структуры и состояния воды в  различных системах.

Тетраэдрическая структура воды была установлена  Берналом и Фаулером.

В августовском номере 1933 г. только что созданного международного журнала по химической физике «Journal of Chemical Physics» было опубликована их классическая работа о структуре  молекулы воды и ее взаимодействии с себе подобными молекулами и  ионами разных сортов. И что самое  интересное, что свое открытие ученые сделали чисто умозрительно.

Правда, в своей  научной прозорливости Дж.Бернал и Р.Фаулер опирались на обширный материал накопленных экспериментальных  и теоретических данных в области  изучения структуры льда, строения простых жидкостей, на данные рентгеноструктурного анализа воды и водных растворов. Прежде всего они определили роль водородной связи в воде. Было известно, что в воде есть ковалентные и  водородные связи. Ковалентные связи  не рвутся при фазовых переходах  воды: вода-пар-лед. Лишь электролиз, нагревание воды на железе и т.п. разрывает ковалентные  связи воды. Водородные связи в 24 раза слабее ковалентных. При таянии льда, снега, водородные связи в образующейся воде частично сохраняются, в паре воды они все разорваны.