Что такое оксида водорода

Водорода оксид: описание вещества, получение, свойства

Что собой представляет кислородное соединение водорода? Оксид данного элемента обладает определенными физическими и химическими свойствами. Попробуем понять двойственность признаков данного соединения и выявить его отличительные характеристики.

Определение

Самым важным и распространенным на нашей планете веществом является именно кислородное соединение водорода. Оксид его знаком нам в качестве обычной воды. Сложно представить себе какое-то иное соединение, которое имеет такое же значение для живых организмов. Оксидами принято называть бинарные соединения, в составе которых есть кислород. Важным условием при этом является расположение кислорода в конце химической формулы.

Классификация

В настоящее время выделяют три группы оксидов. Основными считают кислородные соединения, которые образованы металлами, имеющими низкую валентность (один или два). В качестве исключений из общего правила можно рассмотреть оксиды бериллия и цинка. Несмотря на то что валентность этих металлов равна двум, их кислородные соединения относят к амфотерным оксидам. Особенностью амфотерных соединений считают их взаимодействие с кислотами и щелочами. Двойственные свойства также проявляют оксиды металлов, имеющих валентность три.

Кислотные оксиды образуются неметаллами, а также металлами с валентностью от четырех до семи. К какой группе относится соединение водорода? Оксид данного элемента проявляет двойственные химические свойства, поэтому считается амфотерным соединением.

Получение в лаборатории

Восстановление оксидов водородом является одним из способов получения воды. Данный процесс используется в промышленности для переработки металлолома, выделения из него черных и цветных металлов. Гидрирование относится к термическому и каталитическому процессу, одним из продуктов которого является жидкая вода.

Распространенность в природе

Физические свойства и особенности строения

При нормальных условиях вода является бесцветной жидкостью, не имеющей вкуса и запаха. Данное вещество считается отличным полярным растворителем, поэтому многие процессы протекают именно в водной среде. Температура ее кипения составляет 100 градусов. При нулевой же температуре вода превращается в лед. Данное соединение имеет дипольное строение, а объяснить это можно особенностями молекулы. Так как у кислорода остаются незадействованными две электронные пары, в оксиде sp3 гибридное состояние имеет атом кислорода, величина валентного угла составляет 110 градусов.

Химические свойства

Конечным продуктом такого взаимодействия является щелочь.

Помимо реакций с оксидами, вода способна к взаимодействию с металлами. Щелочные металлы (без нагревания) образуют щелочь, при этом образуется и газообразный водород.

Металлы средней активности (при нагревании) образуют в реакции с водой оксид и водород. Малоактивные металлы, которые располагаются в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода, не способны взаимодействовать с водой.

Последовательность лабораторного получения воды может быть представлена в следующем виде: водород-оксид. Реакция, протекающая в этом случае, является экзотермической и сопровождается выделением большого количества тепловой энергии. Конечным продуктом ее является оксид водорода. Уравнение реакции имеет вид: 2Н₂+О₂=2Н₂О

Дипольное строение молекулы воды объясняет возможность образования этим неорганическим соединением водородных связей, имеющих ковалентный характер. У этого соединения самое высокое значение теплопроводности, поэтому именно вода является тем веществом, которое применяют в отопительных системах.

Биологическое значение

Невозможно представить жизнь человека без воды. Этот универсальный растворитель нужен не только в химической лаборатории. Каждую секунду в живых существах осуществляются сложные биохимические процессы. Вода не только является активным участником многих синтезов, но и выступает в качестве побочного продукта многих из них. За шестьдесят лет своего существования, человек пропускает через свой организм около 50 тонн этого уникального неорганического вещества.

Оксид водорода нашел применение во многих сферах промышленной деятельности человека. Данное соединение незаменимо в медицине, востребовано в сельском хозяйстве.

Например, в теплоэнергетике описываемое химическое соединение является рабочим телом и основным теплоносителем. Электрические станции, базирующиеся на нем, расходуют до 40 кубических метров воды за одну секунду. К примеру, для полного охлаждения конденсатора гидротурбины, необходимо до десяти тысяч кубических метров оксида водорода. В металлургической отрасли вода применяется в качестве охлаждающего вещества для основного оборудования, используются и ее физические характеристики, например высокая теплопроводность.

В химической отрасли она востребована как хороший растворитель, а также отличное «транспортное средство» для перемещения реагентов из одного технологического препарата в другой.

Отметим, что и вывод жидких производственных отходов также осуществляется в виде суспензий и эмульсий. Сложно достоверно оценить те объемы оксида водорода, которые идут на бытовые и промышленные нужды.

Кстати, среди многочисленных существ, которые обитают на нашей планете, не нуждаются в воде только вирусы.

Источник

Что такое оксида водорода

ВОДА – оксид водорода H₂O.

В течение многих столетий вода считалась простым веществом. Лишь в 1783 французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794) сумел разложить ее. Он показал, что вода состоит из водорода и кислорода, а в 1789 дал первую оценку ее количественного состава: 15% водорода и 85% кислорода. В дальнейшем количественный анализ воды проводили многие ученые. Долгое время образцовыми считались результаты французского химика и физика Жозефа Луи Гей-Люссака (1778–1850), полученные около 1808: 13,27% водорода и 86,73% кислорода. Только в 1821 шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848) и французский физик и химик Пьер Луи Дюлонг (1785–1838) сделали более правильный анализ воды и нашли, что она содержит 11,1% водорода и 88,9% кислорода, что очень близко к современным значениям (11,19% водорода и 88,81% кислорода).

Изучая объемные отношения реагирующих газов, Гей-Люссак показал, что один объем кислорода и два объема водорода при взаимодействии дают два объема водяного пара (при температуре выше 100° С). На основании этих результатов с учетом закона Авогадро был сделан вывод, что две частицы водяного пара образуются из одной частицы кислорода и двух частиц водорода. Таким образом была выведена формула воды H₂O.

На нашей планете вода играет очень важную роль. В природе она совершает непрерывный круговорот. Под влиянием солнечной энергии жидкая вода (главным образом, в теплых морях и океанах) превращается в пар, который поднимается в верхние слои атмосферы. Это происходит благодаря тому, что водяной пар легче воздуха. Так происходит образование облаков, которые ветрами переносятся в другие части планеты, где в виде дождя и других осадков вода попадает на поверхность земли. Здесь она образует ручьи и реки, которые возвращают испаренную воду в океаны (рис. 1).

Чистой воды в природе нет. Даже наиболее чистая дождевая вода при падении через атмосферу растворяет газы и захватывает пыль. При ее испарении всегда остается небольшой остаток – около 0,03 г на литр. На поверхности земли вода дополнительно растворяет многие твердые вещества. Часть ее впитывается в почву. В глубине земли продолжается растворение различных веществ, так что при выходе на поверхность вода иногда образует минеральные источники. Ключевая и колодезная вода от растворенных в ней солей часто бывает жесткой.

Речная (пресная) вода содержит до 0,5 г растворенных солей в одном литре. В конце концов, все это попадает в море. Таким образом, море, испаряя чистую воду, получает взамен воду с растворенными в ней веществами. Количество солей, поставляемое реками в моря и океаны, огромно. Так, река Дон ежегодно вносит в Азовское море около 16 млн. т солей, Дунай в Черное море – 9 млн. т.

В океанской воде содержится около 35 г солей в литре. Столько же имеется в водах большинства морей. Однако для закрытых морей встречаются отклонения от средней солености, связанные с числом впадающих рек, средней температурой и другими факторами. Балтийское море содержит лишь 3–8 г солей на литр, а Красное – до 45 г. В соленых озерах содержание солей может быть намного больше: в Мертвом море – 228 г в одном литре, в оз. Эльтон – 270 г. В морской воде растворен, в основном, хлорид натрия; кроме того, имеются и другие соли натрия, магния, кальция.

Для научной работы, а также для фармацевтических и других целей, воду перегоняют (рис. 2). Для этого ее превращают в пар, который затем охлаждают, получая чистую дистиллированную воду. Примеси остаются в перегонном сосуде.

Природная вода содержит следы «тяжелой» воды (оксида дейтерия) D₂O. Физические свойства H₂O и D₂O заметно различаются.

Таблица: Физические свойства

H2O	D2O
t плав.,°С	0,0	3,8
t кип., °С	100,0	101,4

Свойства воды служат точкой отсчета для многих физических величин. Так, температуры замерзания и кипения воды лежат в основе шкалы Цельсия. Один литр – это объем 1 кг чистой воды, взвешенной при +4 °С (при этой температуре вода имеет максимальную плотность).

Многие физические свойства воды аномальны по сравнению с другими жидкостями. Одной из причин этого служат малые размеры молекул воды – минимальные среди всех жидких веществ при обычных условиях. Однако наиболее важным свойством воды является ее способность образовывать прочные водородные связи.

В водяном паре при температуре кипения и атмосферном давлении присутствует около 1% димеров, в которых молекулы воды объединены в пары водородными связями. В жидком и твердом состоянии каждая молекула воды образует четыре водородные связи: две как донор протонов и две – как акцептор протонов. Водородные связи молекулы воды направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра (рис. 3.).

Если бы водородных связей не было, то температуры плавления и кипения воды были бы существенно ниже, как это наблюдается у других водородных соединений неметаллов. Водородные связи являются причиной и другого уникального свойства воды – при плавлении ее плотность возрастает. При 0°С плотность льда (0,9168 г/см 3 ) меньше, чем плотности жидкой воды (0,9998 г/см 3 ), поэтому лед плавает на поверхности воды. Если бы у льда была более высокая плотность, по мере замерзания он опускался бы на дно, что сделало бы жизнь в водоемах зимой невозможной.
Чтобы превратить воду в пар, надо затратить много энергии – около 44 кДж/моль. При обратном переходе пара в жидкую воду выделяется то же количество теплоты.

Вода устойчива при нагревании вплоть до 1000°С. При более высоких температурах она частично разлагается на водород и кислород. Эти же продукты образуются при электролизе воды.

Разложение воды искрами электрической машины заметили еще в 1789, а годом позже воду разложили с помощью гальванического электричества. В России это впервые было сделано профессором С.-Петербургской Медико-Хирургической Академии В.В. Петровым летом 1802 посредством огромной «гальвани-вольтовой батареи», состоявшей из 4200 медных и цинковых кружков. Электролиз чистой воды идет очень медленно. Для более быстрого разложения воды электрическим током в нее добавляют какую-либо кислоту, щелочь или соль. Этот процесс иногда используют для получения чистого водорода и кислорода (рис. 4).

Вода вступает в химическое взаимодействие со многими простыми веществами. Большинство таких реакций протекает при высокой температуре. Только наиболее активные металлы (щелочные и щелочноземельные) и неметаллы (галогены) реагируют с водой при комнатной температуре. Однако при одновременном воздействии воды и окислителей даже при обычной температуре происходит разрушение металлов средней активности (таких как железо) в результате коррозии.

Очень сильными восстановителями вода восстанавливается до водорода, очень сильными окислителями – окисляется до кислорода.

Вода взаимодействует со многими основными оксидами с образованием гидроксидов. В реакциях воды с большинством кислотных оксидов образуются кислоты.

РЕАКЦИИ ВОДЫ

Таблица: Реакции воды

С простыми веществами:
металлами	неметаллами
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2	Cl2 + H2O⇋ HCl + HClO
2Fe + 3H2O = Fe2O3 + 3H2 (600 °C)	H2O + C ⇋ CO + H2 (800–1000 °C)
С оксидами:
основными	кислотными
CaO + H2O = Ca(OH)2	SO3 + H2O = H2SO4
Na2O + H2O = 2NaOH	N2O5 +H2O = 2HNO3
Термическое разложение: 2Н2О⇋ 2Н2 + О2

Некоторые сложные вещества полностью разлагаются водой – подвергаются необратимому гидролизу:

Вода может служить катализатором. Например, щелочные металлы и водород реагируют с хлором только в присутствии следов воды. Иногда вода является каталитическим ядом, например, для железного катализатора при синтезе аммиака.
В результате образования водородных связей твердая вода (лед) имеет рыхлую структуру с обширными замкнутыми полостями двух типов: больших и малых. В этих полостях могут размещаться молекулы других веществ, имеющие соответствующие размеры. Они удерживаются в них ван-дер-ваальсовыми силами. Так образуются газовые гидраты – клатраты, соединения типа «гость-хозяин», в которых «гостями» являются молекулы газов или легкокипящих жидкостей (благородные газы, галогены, углеводороды и др.), а «хозяевами» – молекулы воды, образующие кристаллический каркас. По внешнему виду газовые гидраты напоминают снег или рыхлый лед, но могут существовать только при повышенном давлении и отрицательной (по Цельсию) температуре. Наиболее важным на сегодняшний день газовым гидратом является гидрат природного газа метана, колоссальные скопления которого обнаружены в недрах земли, в особенности на шельфе морей и океанов.

Вода хорошо растворяет многие вещества, имеющие ионное строение (соли, щелочи), а также вещества, молекулы которых полярны. Наличие в жидкой воде ассоциатов (элементов кристаллической структуры) наряду с большим дипольным моментом молекул приводит к высокой диэлектрической проницаемости воды (ε = 78,3 при 25 °С). Это вызывает заметное ослабление кулоновского притяжения в водной среде, а, следовательно, способствует электролитической диссоциации ионных и полярных ковалентных соединений. При этом полярные молекулы воды участвуют в процессе гидратации за счет притяжения соответствующих полюсов полярных молекул воды к образующимся катионам и анионам. В ряде случаев образующиеся связи являются настолько прочными, что можно говорить о возникновении аквакомплексов. Аквакомплексы обнаружены не только в водных растворах, но и во многих кристаллических структурах.

Твердые вещества, как правило, лучше растворяются при нагревании. При этом вещества с очень прочной кристаллической решеткой мало растворимы в воде. К ним относятся хлориды, бромиды и иодиды серебра и свинца, сульфаты щелочноземельных металлов и свинца, большинство гидроксидов, сульфидов, ортофосфатов и карбонатов металлов.

Газы обычно плохо растворяются в воде. Исключение составляют газообразные вещества, взаимодействующие с водой, например аммиак, хлороводород или диоксид серы. Растворимость всех газов возрастает при увеличении давления и, как правило, понижается при нагревании.

В жидкой воде одна из каждых 10 миллионов молекул диссоциирует, образуя ионы: катионы водорода Н + и гидроксид-ионы ОН – :
Н₂О ⇋ Н + + ОН –

Таблица: Окраска индикаторов

Индикатор	Кислотная среда	Нейтральная среда	Щелочная среда
Лакмус	Красный	Фиолетовый	Синий
Фенолфталеин	Бесцветный	Бесцветный	Малиновый
Метиловый оранжевый	Розовый	Оранжевый	Желтый

Таблица: Примеры кислот и оснований

Вещества	Сильные	Слабые
Основания	NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2	NH3
Кислоты	HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3	H3PO4, H2CO3, H2S

Соли при растворении в воде диссоциируют на катионы металла и анионы кислоты. Растворы многих солей имеют кислотную или щелочную среду за счет обратимого гидролиза по катиону или по аниону (см. ГИДРАТАЦИЯ, ГИДРАТЫ, ГИДРОЛИЗ).

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

• ← Что такое оксида азота
• Что такое оксидант в краске для бровей →

СОЛЬ		ГИДРОЛИЗ	СРЕДА РАСТВОРА	рН
Катион	Анион
сильного основания	сильной кислоты	—	нейтральная	7
сильного основания	слабой кислоты	по аниону	щелочная	> 7
слабого или малорастворимого основания	сильной кислоты	По катиону	кислотная	7 + + HCO3 – HCO3 – + H2­O ⇋ H2CO3 + OH – Вода используется во многих технологических процессах главным образом как охлаждающая жидкость, транспортирующая среда для сыпучих материалов (например, золы), важнейший растворитель, реагент. Тяжелую воду применяют в качестве эффективного замедлителя нейтронов. Обычная вода не токсична, однако тяжелая вода опасна для млекопитающих. Вода является жизненно важным веществом. Она является обязательным компонентом всех живых существ. Организм взрослого человека массой 65 кг содержит до 40 кг воды. Вода является растворителем, составной частью клеток, участником биохимических реакций. Она играет важную роль в терморегуляции. У взрослого человека суточная потребность в воде составляет примерно 2,4 кг. Сюда включается вода, поступающая в организм с твердой и жидкой пищей, в виде напитков, а также вода, образующаяся в результате дыхательных процессов (около 300 г). Человек чрезвычайно остро ощущает изменения содержания воды в организме и может прожить без воды лишь несколько суток. Потеря 10–20% воды опасна для жизни. В то же время избыток воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, потере солей. Очень важен минеральный состав питьевой воды. Человек употребляет для питья воду, содержащую от 0,02 до 2 г минеральных веществ на 1 л. Большое значение имеют вещества, находящиеся в малых концентрациях, но играющие важную роль в физиологических процессах организма. Например, длительное употребление питьевой воды, содержащей фтора менее 0,6 мг/л, ведет к кариесу зубов, а потребление воды с концентрацией фтора более 1 мг/л вызывает флюороз. Если в питьевую воду попадают возбудители инфекционных заболеваний, она может явиться фактором их распространения. Многие возбудители кишечных инфекций сохраняют свою жизнеспособность в воде в течение нескольких месяцев. При определении качества питьевой воды немаловажное значение имеют свойства, воспринимаемые органами чувств (органолептические свойства): температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость. Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении, безвредной по химическому составу, благоприятной по органолептическим свойствам. Чтобы использовать для питья природную воду, ее обычно очищают. С этой целью применяют как физические (фильтрование, отстаивание), так и химические (хлорирование, озонирование) методы. В 1 мл питьевой воды должно быть не более 100 микроорганизмов (число бактерий группы кишечных палочек – не более 3). Не менее жесткие ограничения накладываются на содержание химических веществ. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ (мг/л) Алюминий 0,5 Полифосфаты 3,5 Бериллий 0,002 Свинец 0,03 Железо 0,3 Селен 0,001 Марганец 0,1 Стронций 7,0 Медь 1,0 Сульфаты 500,0 Молибден 0,25 Фтор 0,7–1,5 (для различных климатических районов) Мышьяк 0,05 Хлориды 350,0 Нитраты 45,0 Цинк 5,0 Полиакриламид 2,0 Общая жесткость питьевой воды должна быть не выше 7,0 ммоль/л, а сухой остаток – 1000 мг/л. Значения рН не должны выходить за пределы 6,0–9,0. Ресурсы питьевой воды не безграничны. Проблема обеспечения питьевой водой растущего народонаселения является одной из наиболее острых экологических проблем современности. На возобновляемые водные ресурсы – речной сток воды – оказывает влияние не только растущее загрязнение окружающей среды, но и глобальное потепление климата Земли. Хотя в ряде районов России увеличение количества атмосферных осадков и повышение температуры воздуха в холодное время года благоприятно отражаются на стоке воды рек, на северо-западе и юге нашей страны наметилась тенденция к уменьшению количества ежегодно возобновляющихся водных ресурсов. Для предотвращения водного кризиса, помимо усиления административных мер по охране природных ресурсов, необходимо экологическое образование население. Это должно помочь правильному восприятию взаимосвязей между всеми сферами Земли, включая ее водную оболочку. Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия (перевод с нем.) – М., Мир, 2000 Третьяков Ю.Д. и др. Неорганическая химия. Химия элементов: Учебник для вузов: В 2 книгах. М.: Химия, 2001. Химия и общество (перевод с англ.) – М., Мир, 1995 Человек и среда его обитания. Хрестоматия. – М., Мир, 2003 Источник Оксид водорода Оксид водорода Вода Общие Систематическое наименование Оксид водорода Традиционные названия вода Химическая формула Н2O Молярная масса 18,01528 г/моль Физические свойства Плотность вещества 0,9982 г/см³ Состояние (ст. усл.) жидкость Динамическая вязкость (ст. усл.) 0,00101 Па·с (при 20 °C) Кинематическая вязкость (ст. усл.) 0,01012 см²/с (при 20 °C) Термические свойства Температура плавления 0 °C Температура кипения 99,974 °C Тройная точка 0,01 °C, 611,73 Па Критическая точка 374 °C, 22,064 MПа Молярная теплоёмкость (ст. усл.) 75,37 Дж/(моль·К) Теплопроводность (ст. усл.) 0,56 Вт/(м·K) Вода́ (оксид водорода) — прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме) и запаха. Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озера, реки). Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы). Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Содержание Физические и химические свойства Физические свойства Вода обладает рядом необычных особенностей: Все эти особенности связаны с наличием водородных связей. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а так же того, что ион водорода не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект слабее, чем обычное тепловое расширение; при испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями. По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества. Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. [2] Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле. Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60% парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чем основан принцип действия микроволновой печи. Агрегатные состояния При атмосферном давлении вода замерзает (превращается в лёд) при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения — падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находится в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки льда падает со снижением давления. При росте давления температура кипения воды растёт, плотность водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды — падает. При температуре 374 °C (647 K) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении нет разницы между жидкой водой и водяным паром, следовательно, нет и кипения или испарения. Так же возможны метастабильные состояния — пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд. Изотопные модификации воды И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды: Лёгкая вода (просто вода), Тяжёлая вода (дейтериевая) и Сверхтяжёлая вода(тритиевая). Химические свойства Вода является наиболее распространённым растворителем на Земле, во многом определяющим характер земной химии, как науки. Большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ. Её иногда рассматривают, как амфолит — и кислоту и основание одновременно (катион H+ анион OH-). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония), pKa ≈ ок. 16. Сама по себе вода относительно инертна в обычных условиях, но её сильно полярные молекулы сольватируют ионы и молекулы, образуют гидраты и кристаллогидраты. Сольволиз, и в частности гидролиз, происходит в живой и неживой природе, и широко используется в химической промышленности. Вода в природе Атмосферные осадки Осадки согласно направлению «Вертикальные» осадки «Горизонтальные» осадки Свободно-парящие структуры Дождь Роса Облака Дождь со снегом Иней Туман Изморось Атмосферное оледенение Морская пена Переохлаждённая морось Гололёд Снег Снежная крупа Снежные зерна Ледяная крупа Ледяной дождь Град Ледяные кристаллы Осадки согласно состоянию Жидкие осадки Твёрдые осадки Дождь Снег Дождь со снегом Снежная крупа Изморось Снежные зерна Переохлаждённая морось Ледяная крупа Роса Ледяной дождь Град Ледяные кристаллы Иней Атмосферное оледенение Гололёд Виды воды Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях — жидком, газообразном и твёрдом и в свою очередь приобретать самые разные формы, которые зачастую соседствуют друг с другом. Водный пар и облака в небе, морская вода и айсберги, горные ледники и горные же реки, водоносные слои в земле. Вода способна растворять в себе много веществ, приобретая тот или иной вкус. Из-за важности воды, «как источника жизни» её нередко подразделяют на типы. Характеристики вод По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего: Исследования воды Гидрология Гидроло́гия — наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.). Предметом изучения гидрологии являются все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, почвенных и подземных вод. Гидрология исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий; проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом; даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках. Данные гидрологии моря используются при плавании и ведении боевых действий надводными кораблями и подводными лодками. Океанология подразделяется на биологию океана, химию океана, геологию океана, физическую океанологию, и взаимодействие океана и атмосферы. Биологическая роль Вода играет уникальную роль, как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений. Благодаря водородной связи, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время. Применение Земледелие Выращивание достаточного количества сельскохозяйственных культур на открытых засушливых землях требует значительных расходов воды на ирригацию, доходящих до 90% в некоторых странах. Питьё и приготовление пищи Живое человеческое тело содержит от 55% до 78% воды, в зависимости от веса и возраста. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти. Для нормального функционирования организма человеку нужно усвоить от 1 до 7 литров воды за день в зависимости от температуры и влажности окружающей среды, физической активности и пр. Растворитель Вода является растворителем для многих веществ. Она используется для очистки как самого человека, так и различных объектов человеческой деятельности. Вода используется как растворитель в промышленности. Теплоноситель Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоёмкостью. Теплота её испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку. В качестве теплоносителя воду используют в тепловых сетях, для передачи тепла по теплотрассам от производителей тепла к потребителям. Воду в качестве льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя. Пожаротушение В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции от огня в составе пены. Спорт Многие вида спорта проходят на водных поверхностях, на льду, на снегу и даже в воде. Это подводное плавание, хоккей, лодочные виды спорта, биатлон и пр. Инструмент Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности, горном деле и в производстве. Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц. Источник