Ai biết công thức của nước từ thời đi học? Tất nhiên, tất cả mọi thứ. Có vẻ như trong toàn bộ khóa học hóa học, đối với nhiều người sau đó không học chuyên ngành, điều duy nhất còn lại là kiến thức về công thức H2O là viết tắt của gì. Nhưng bây giờ chúng ta sẽ cố gắng hiểu càng chi tiết và sâu sắc càng tốt nước là gì? Các đặc tính chính của nó là gì và tại sao chính xác mà không có nó thì sự sống trên hành tinh Trái đất là không thể.
Nước như một chất
Phân tử nước, như chúng ta đã biết, bao gồm một nguyên tử oxy và hai nguyên tử hydro. Công thức của nó được viết như sau: H2O. Chất này có thể có ba trạng thái: rắn - ở dạng nước đá, thể khí - ở dạng hơi và lỏng - như một chất không có màu, vị và mùi. Nhân tiện, đây là chất duy nhất trên hành tinh có thể tồn tại ở cả ba trạng thái đồng thời trong điều kiện tự nhiên. Ví dụ: ở các cực của Trái đất - băng, ở các đại dương - nước, và sự bốc hơi dưới tia nắng mặt trời là hơi nước. Theo nghĩa này, nước là dị thường.
Ngoài ra, nước là chất phổ biến nhất trênhành tinh. Nó bao phủ bề mặt hành tinh Trái đất gần 70% - đây là các đại dương, và nhiều con sông với hồ và sông băng. Hầu hết nước trên hành tinh là mặn. Nó không thích hợp để uống và làm nông nghiệp. Nước ngọt chỉ chiếm 2,5% tổng lượng nước trên hành tinh.
Nước là một dung môi rất mạnh và chất lượng cao. Do đó, các phản ứng hóa học trong nước diễn ra với tốc độ khủng khiếp. Tính chất tương tự này ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất trong cơ thể con người. Một thực tế nổi tiếng là cơ thể của một người trưởng thành là 70% nước. Ở một đứa trẻ, tỷ lệ này thậm chí còn cao hơn. Khi về già, con số này giảm từ bảy mươi xuống sáu mươi phần trăm. Nhân tiện, đặc điểm này của nước minh chứng rõ ràng rằng nó là cơ sở của sự sống con người. Càng nhiều nước trong cơ thể - cơ thể càng khỏe mạnh, năng động và trẻ trung hơn. Do đó, các nhà khoa học và bác sĩ của tất cả các quốc gia không ngừng lặp lại rằng bạn cần phải uống nhiều. Nó là nước ở dạng nguyên chất và không phải là chất thay thế ở dạng trà, cà phê hoặc các thức uống khác.
Nước định hình khí hậu trên hành tinh, và đây không phải là cường điệu. Các dòng biển ấm trong đại dương làm nóng toàn bộ các lục địa. Điều này là do thực tế là nước hấp thụ rất nhiều nhiệt mặt trời, và sau đó tỏa ra khi nó bắt đầu lạnh đi. Vì vậy, nó điều chỉnh nhiệt độ trên hành tinh. Nhiều nhà khoa học nói rằng Trái đất đã nguội lạnh và biến thành đá từ lâu nếu không có quá nhiều nước trên hành tinh xanh.
Tính chất của nước
Nước có nhiều đặc tính rất thú vị.
Ví dụ, nước là chất di động nhất sau không khí. Từ khóa học ở trường, chắc chắn nhiều người nhớ một điều như vòng tuần hoàn của nước trong tự nhiên. Ví dụ: dòng bốc hơi dưới tác dụng của ánh nắng trực tiếp, biến thành hơi nước. Hơn nữa, hơi nước này được gió mang đi đâu đó, đọng lại trong các đám mây, thậm chí trong các đám mây dông và rơi xuống núi dưới dạng tuyết, mưa đá hoặc mưa. Xa hơn nữa, từ trên núi, dòng suối lại chảy xuống, bốc hơi một phần. Và như vậy - trong một vòng tròn - chu kỳ lặp lại hàng triệu lần.
Ngoài ra, nước có nhiệt dung rất cao. Chính vì điều này mà các vùng nước, đặc biệt là đại dương, nguội đi rất chậm trong quá trình chuyển đổi từ mùa ấm hoặc thời gian trong ngày sang mùa lạnh. Ngược lại, khi nhiệt độ không khí tăng, nước nóng lên rất chậm. Do đó, như đã đề cập ở trên, nước ổn định nhiệt độ không khí trên khắp hành tinh của chúng ta.
Sau thủy ngân, nước có sức căng bề mặt cao nhất. Không thể không nhận thấy rằng một giọt nước vô tình rơi ra trên bề mặt phẳng đôi khi trở thành một đốm màu ấn tượng. Điều này cho thấy độ dẻo của nước. Một tính chất khác thể hiện khi nhiệt độ giảm xuống bốn độ. Ngay sau khi nước nguội đến vạch này, nó sẽ trở nên nhẹ hơn. Vì vậy, băng luôn nổi trên mặt nước và đóng băng trong lớp vỏ, bao phủ các sông, hồ. Nhờ đó, cá không bị đóng băng trong các vùng nước đóng băng vào mùa đông.
Nước là chất dẫn điện
Đầu tiên, bạn nên tìm hiểu về tính dẫn điện (bao gồm cả nước). Tính dẫn điện là khả năng của mộthoặc các chất dẫn điện qua chính chúng. Theo đó, độ dẫn điện của nước là khả năng dẫn dòng điện của nước. Khả năng này phụ thuộc trực tiếp vào lượng muối và các tạp chất khác trong chất lỏng. Ví dụ, độ dẫn điện của nước cất hầu như được giảm thiểu do nước như vậy được tinh lọc từ các chất phụ gia khác nhau rất cần thiết để dẫn điện tốt. Một chất dẫn điện tuyệt vời là nước biển, nơi có nồng độ muối rất cao. Độ dẫn điện cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của nước. Nhiệt độ càng cao thì khả năng dẫn điện của nước càng lớn. Mô hình này đã được tiết lộ nhờ nhiều thí nghiệm của các nhà vật lý.
Đo độ dẫn điện của nước
Có một thuật ngữ như vậy - đo độ dẫn. Đây là tên một trong những phương pháp phân tích điện hóa dựa trên độ dẫn điện của dung dịch. Phương pháp này được sử dụng để xác định nồng độ trong dung dịch muối hoặc axit, cũng như để kiểm soát thành phần của một số dung dịch công nghiệp. Nước có tính chất lưỡng tính. Tức là, tùy thuộc vào các điều kiện, nó có thể thể hiện cả tính chất axit và tính bazơ - hoạt động như một axit và một bazơ.
Thiết bị được sử dụng để phân tích này có tên rất giống - máy đo độ dẫn điện. Sử dụng máy đo độ dẫn, đo độ dẫn điện của chất điện phân trong dung dịch, tiến hành phân tích độ dẫn điện của chất điện phân trong dung dịch. Có lẽ cần giải thích một thuật ngữ khác - chất điện phân. Đây là một chất, khi hòa tan hoặc nóng chảy,bị phá vỡ thành các ion, do đó dòng điện được dẫn sau đó. Ion là một hạt mang điện. Trên thực tế, máy đo độ dẫn, lấy làm cơ sở cho một số đơn vị đo độ dẫn điện của nước, xác định độ dẫn điện của nó. Nghĩa là, nó xác định độ dẫn điện của một khối lượng nước cụ thể được lấy làm đơn vị ban đầu.
Ngay cả trước đầu những năm bảy mươi của thế kỷ trước, đơn vị đo "mo" đã được sử dụng để chỉ độ dẫn điện, nó là đạo hàm của một đại lượng khác - Ohm, là đơn vị chính của điện trở. Độ dẫn điện là đại lượng tỉ lệ nghịch với điện trở. Bây giờ nó được đo bằng Siemens. Giá trị này được đặt tên để vinh danh nhà vật lý đến từ Đức - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (có thể được ký hiệu bằng cả Cm và S) là nghịch đảo của Ohm, là một đơn vị đo độ dẫn điện. Một cm bằng độ dẫn điện của bất kỳ vật dẫn nào có điện trở là 1 ohm. Được Siemens thể hiện qua công thức:
1 CM=1: Ohm=A: B=kg−1m−2s³A², trong đó A - ampe, V - vôn.
Tính dẫn nhiệt của nước
Bây giờ chúng ta hãy nói về dẫn nhiệt là gì. Tính dẫn nhiệt là khả năng truyền nhiệt năng của một chất. Bản chất của hiện tượng này nằm ở chỗ, động năng của các nguyên tử và phân tử, xác định nhiệt độ của một cơ thể hoặc một chất nhất định, được chuyểncơ thể hoặc chất khác trong quá trình tương tác của chúng. Nói cách khác, dẫn nhiệt là sự trao đổi nhiệt giữa các cơ thể, các chất, cũng như giữa một cơ thể và một chất.
Khả năng dẫn nhiệt của nước cũng rất cao. Mọi người hàng ngày sử dụng tính chất này của nước mà không nhận thấy nó. Ví dụ, đổ nước lạnh vào thùng chứa và làm lạnh đồ uống hoặc thực phẩm trong đó. Nước lạnh lấy nhiệt từ chai, lọ, thay vào đó tạo ra hơi lạnh, cũng có thể xảy ra phản ứng ngược.
Bây giờ có thể dễ dàng hình dung ra hiện tượng tương tự trên quy mô hành tinh. Đại dương nóng lên trong mùa hè, và sau đó - khi thời tiết lạnh bắt đầu, nó từ từ nguội đi và tỏa nhiệt vào không khí, do đó làm nóng các lục địa. Sau khi hạ nhiệt trong mùa đông, đại dương bắt đầu ấm lên rất chậm so với mặt đất và nhường sự mát mẻ cho các lục địa đang mòn mỏi vì nắng hè.
Mật độ của nước
Ở trên đã nói rằng cá sống trong ao vào mùa đông do nước đóng băng với lớp vỏ trên toàn bộ bề mặt của chúng. Chúng ta biết rằng nước bắt đầu đóng băng ở nhiệt độ không độ. Do khối lượng riêng của nước lớn hơn khối lượng riêng của băng nên băng nổi và đóng băng trên bề mặt.
Tính chất oxy hóa khử của nước là gì
Ngoài ra, trong các điều kiện khác nhau, nước có thể vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử. Tức là, nước từ bỏ các điện tử của nó, mang điện tích dương và bị ôxy hóa. Hoặc nó thu nhận các electron và được tích điện âm, có nghĩa là nó được phục hồi. Trong trường hợp đầu tiên, nước bị oxy hóa và được gọi là nước chết. Cô ấy sở hữuđặc tính diệt khuẩn rất mạnh, nhưng bạn không cần phải uống nó. Trong trường hợp thứ hai, nước còn sống. Nó tiếp thêm sinh lực, kích thích cơ thể phục hồi, mang lại năng lượng cho các tế bào. Sự khác biệt giữa hai đặc tính này của nước được biểu thị bằng thuật ngữ "thế oxy hóa khử".
Nước có thể phản ứng với những gì
Nước có khả năng phản ứng với hầu hết tất cả các chất tồn tại trên Trái đất. Điều duy nhất là để xảy ra những phản ứng này, bạn cần cung cấp nhiệt độ và vi khí hậu thích hợp.
Ví dụ, ở nhiệt độ phòng, nước phản ứng tốt với các kim loại như natri, kali, bari - chúng được gọi là hoạt động. Các halogen là flo và clo. Khi đun nóng, nước phản ứng tốt với sắt, magie, than, metan.
Với sự hỗ trợ của các chất xúc tác khác nhau, nước phản ứng với các amit, este của axit cacboxylic. Chất xúc tác là một chất dường như đẩy các thành phần đến một phản ứng tương hỗ, đẩy nhanh quá trình đó.
Có nước ở nơi nào khác ngoài Trái đất không?
Cho đến nay, nước vẫn chưa được tìm thấy trên bất kỳ hành tinh nào trong hệ mặt trời, ngoại trừ Trái đất. Đúng, họ cho rằng sự hiện diện của nó trên vệ tinh của các hành tinh khổng lồ như Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương, nhưng cho đến nay các nhà khoa học vẫn chưa có dữ liệu chính xác. Có một giả thuyết khác, vẫn chưa được kiểm chứng đầy đủ, về nước ngầm trên hành tinh Sao Hỏa và trên vệ tinh của Trái đất - Mặt trăng. Về sao Hỏa, một số giả thuyết đã được đưa ra rằng đã từng có một đại dương trên hành tinh này và mô hình khả thi của nó thậm chí còn được các nhà khoa học thiết kế.
Bên ngoài hệ mặt trời, có rất nhiều hành tinh lớn nhỏ, nơi mà theo các nhà khoa học, có thể có nước. Nhưng cho đến nay không có cách nào nhỏ nhất để chắc chắn về điều này.
Cách sử dụng tính dẫn nhiệt và điện của nước cho các mục đích thực tế
Do thực tế là nước có nhiệt dung cao, nó được sử dụng để sưởi ấm nguồn điện lưới như một chất mang nhiệt. Nó cung cấp sự truyền nhiệt từ người sản xuất đến người tiêu dùng. Nhiều nhà máy điện hạt nhân cũng sử dụng nước như một chất làm mát tuyệt vời.
Trong y học, đá được sử dụng để làm mát và hơi nước được sử dụng để khử trùng. Đá cũng được sử dụng trong hệ thống phục vụ ăn uống.
Trong nhiều lò phản ứng hạt nhân, nước được sử dụng làm chất điều tiết cho phản ứng dây chuyền hạt nhân thành công.
Nước có áp suất được sử dụng để tách, phá vỡ và thậm chí cắt đá. Điều này được sử dụng tích cực trong việc xây dựng đường hầm, công trình ngầm, nhà kho, tàu điện ngầm.
Kết
Theo bài báo nói rằng nước trong các đặc tính và chức năng của nó là chất tuyệt vời và không thể thay thế được trên Trái đất. Sự sống của con người hay bất kỳ sinh vật nào khác trên Trái đất đều phụ thuộc vào nước? Chắc chắn có. Chất này có đóng góp gì cho hoạt động khoa học của con người không? Đúng. Nước có dẫn điện, dẫn nhiệt và các tính chất hữu ích khác không? Câu trả lời cũng là có. Một điều nữa là ngày càng có ít nước trên Trái đất, và thậm chí ngày càng có nhiều nước sạch. Và nhiệm vụ của chúng ta là giữ gìn và bảo mật nó (và do đó, tất cả chúng ta) khỏibiến mất.
