Аномальные свойства воды Панютина Е.Б. учитель физики ГБОУ СОШ 494. - презентация

1 Аномальные свойства воды Панютина Е.Б. учитель физики ГБОУ СОШ 494

2 Вода является основным веществом на Земле, без которого мы не смогли бы существовать. Большую часть нашей планеты занимают моря и океаны, а это все вода. Водная поверхность составляет 2/3 земного шара. В живых организмах, которые населяют Землю суммарный запас воды в несколько раз больше, чем в реках. Исследуя воду и, особенно ее водные растворы, ученые раз за разом убеждались, что вода обладает ненормальными аномальными свойствами, присущими только ей, ее Величеству Воде, подарившей нам Жизнь и возможность мыслить. Мы даже и не подозреваем, что столь привычные и естественные свойства воды в природе, в различных технологиях, наконец, в обыденной жизни нашей являются уникальными и неповторимыми. Знание аномальных свойств воды позволяют нам лучше понимать физико-химические процессы, происходящие в организме человека и в живой природе.

3 Общая характеристика воды. Формула: Н 2 О. Вода это бесцветная жидкость, не имеет без запаха. При нормальном атмосферном явлении температура кипения воды 100 °С. При температуре 4° С плотность воды составляет 1000 кг/м 3 Вода может находится в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном Молекула воды

4 Строение молекулы воды Подобно тому, как кирпичи какого-либо сооружения связаны цементирующим раствором, так и отдельные молекулы связаны друг с другом силами притяжения, называемыми, в частности, водородными связями. Модель молекулы воды – правильный тетраэдр, в центре которого находится атом кислорода, в двух вершинах – по атому водорода. Каждая молекула воды с помощью водородных связей стремится связаться с четырьмя соседними молекулами, которые располагаются в вершинах воображаемого тетраэдра на расстоянии примерно 0,276 нм от этой центральной молекулы.

5 Аномалия точек кипения и замерзания Известно, что вода кипит 100 ºС, а лед плавится при 0 ºС., Но по химической структуре вода должна бы кипеть при температуре С, а замерзать вода должна согласно таблице Менделеева при С, а таких температур на Земле не бывает. И тогда вода существовала бы в одном агрегатном состоянии – в виде пара, - а ведь жизнь всех живых организмов связана с водой в жидком состоянии! Таким образом, жизнь на Земле появилась благодаря этой аномалии свойств воды.

6 Аномалия плотности Для всей биосферы исключительна важной особенностью воды является ее способность при замерзании увеличивать, а не уменьшать свой объем, т.е. уменьшать плотность. Действительно, при переходе любой жидкости в твердое состояние молекулы располагаются теснее, а само вещество, уменьшаясь в объеме, становится плотнее. Да, для любой из необозримо разных жидкостей, но не воды. Вода здесь представляет исключение. При охлаждении вода сначала ведет себя как и другие жидкости: постепенно уплотняясь, уменьшает свой объем. Такое явление можно наблюдать до +3,98 °С. Затем, при дальнейшем снижении температуры до 0 °С, вся вода замерзает и расширяется в объеме. В результате удельный вес льда становится меньше воды и лед плавает. Если бы лед не всплывал, а тонул, то все водоемы (реки, озера, моря) промерзли бы до дна, испарение бы резко сократилось, все пресноводные животные и растения погибли бы. Жизнь на Земле стала бы невозможной. Вода единственная жидкость на Земле, лед которой не тонет за счет того, что его объем на 1/11 больше объема воды.

7 Аномалия теплоёмкости Аномалия теплоёмкости заключается в следующем: При нагревании любого вещества теплоемкость неизменно повышается. Вода - исключение, она и здесь не упускает возможности быть оригинальной: с повышением тем­пературы изменение теплоемкости воды аномально; от 0 до37°С она понижается и только от 37 до 100°С теплоемкость все время растет. В пределах температур, близких к 37°С, теплоемкость воды минимальна. Именно эти температуры - область температур человеческого тела, область нашей жизни. Физика воды в области температур 35-41°С (пределы возможных, нормально протекающих физиологических процессов в организме человека) констатирует вероятность достижения уникального состояния воды, когда массы квазикристаллической и объемной воды равны друг другу и способность одной структуры переходить в другую максимальная. Это замечательное свойство воды предопределяет равную вероятность течения обратимых и необратимых биохимических реакций в организме человека и обеспечивает "легкое управление" ими.

8 Аномалия диэлектрической постоянной воды Это одно из самых важных следствий одного из самых удивительных свойств воды. В молекуле центры положительных и отрицательных зарядов сильно смещены относительно друг друга. Поэтому вода обладает исключительно высоким, аномальным значением диэлектрической проницаемости. Для воды е = 80, а для воздуха и вакуума е = 1. Это значит, что два любых разноименных заряда в воде взаимно притягиваются друг к другу с силой в 80 раз меньшей, чем в воздухе ( по закону Кулона ). Но все межмолекулярные связи во всех телах, определяющие прочность тела, обусловлены взаимодействием между положительными зарядами атомных ядер и отрицательными электронами. На поверхности тела, погруженного в воду, силы, действующие между молекулами или атомами, ослабевают под влиянием воды почти в сотню раз. Если оставшаяся прочность связи между молекулами становится недостаточной, чтобы противостоять действию теплового движения, молекулы или атомы тела отрываются от его поверхности и переходят в воду. Тело начинает растворяться, распадаясь либо на отдельные молекулы, как сахар в стакане чаю, либо на заряженные частицы ионы, как поваренная соль. Благодаря аномально высокой диэлектрической проницаемости вода один из сильнейших растворителей.

9 Поверхностное натяжение Благодаря тому, что круглые шарики воды очень упруги, идет дождь, выпадает роса. Что же это за удивительная сила, которая сохраняет капли росы, а поверхностный слой воды в любой лужице делает эластичным и относительно прочным? Известно, что если стальную иголку осторожно положить на поверхность воды, налитой в блюдце, то иголка не тонет. А ведь удельная масса металла значительно больше, чем у воды. Молекулы воды связаны силой поверхностного натяжения, которая позволяет им подниматься вверх по капиллярам, преодолевая силу земного притяжения. Без этого свойства воды жизнь на Земле была бы также невозможна.

10 Капиллярная вода Причиной сверханомальности капиллярной воды являются межмолекулярные взаимодействия. Вода может течь вверх. Вода поднимается вверх в почве, смачивая всю толщу земли от уровня грунтовых вод. Сама поднимается вода вверх по капиллярным сосудам дерева и помогает растению доставлять растворенные питательные вещества на большую высоту от глубоко скрытых в земле корней к листьям и плодам.

11 Наблюдение электропроводимости жидкости Вывод: раствор жидкости проводит электрический ток, а дистиллированная вода является диэлектриком. Чем больше соли в воде, тем проводимость больше. Дистиллированная вода Минеральная вода Раствор соли

12 Наблюдение силы поверхностного натяжения. Вывод: Удельный вес стали во много раз больше удельного веса воды. Стальная кнопка не тонет в воде а плавает на поверхности. Ее удерживает упругая пленка, которую создают нескомпенсированные межмолекулярные силы поверхностного слоя воды, вызванные квантовомеханическими причинами