Удивительные властивості воды

МОУ Загальноосвітня гімназія № 3.

Реферат по хімії на тему.

«Дивовижні властивості воды».

Выполнил:

Учень 10 «У» класу Бєляєвський Антон.

Руководитель:

Учитель хімії Трифонова Л. В.

Архангельськ 2002.

Введение

(мета роботи, завдання) 3.

Гл. 1. Вода у природі 3.

Гл. 2. Водна середовище 3.

Гл. 3. Фізичні властивості води 4.

Гл. 4. Хімічні властивості води 6.

Гл. 5. Діаграма стану води 7.

Гл. 6. Важка вода 9.

Гл. 7. Іонний склад природних вод 9.

Гл. 8. Підземні води 10.

Гл. 9. Основні методи очищення стічних вод мовби 11.

Гл. 10. Досліди: 12.

10.1 Розпад води електричним током.

10.2 Вирощування кристаллов Приложение 14.

Заключение

(Висновки) 15.

Список літератури 16.

Мета роботи: Вивчити на досвіді властивості воды.

Задачи:

1. Вода в природе.

2. Розглянути водну среду.

3. Розповісти про фізичних властивості воды.

4. Розповісти про хімічних властивості воды.

5. Розповісти про діаграмі стану воды.

6. Розповісти про важкої воде.

7. Розповісти про іонному складі воды.

8. Розповісти про підземних водах.

9. Розглянути основні методи очищення воды.

10. Зробити опыты.

Гл. 1. Вода у природі. Вода — дуже розповсюджена Землі речовина. Майже ¾ поверхні земної кулі вкриті водою, котра утворює океани, моря, річки й озера. Багато води перебуває у газоподібному стані вигляді парів в атмосфері; як величезних мас снігу та криги лежить вона цілий рік на вершинах високих крейдяних гір і в полярних країнах. У надрах землі є також вода, пропитывающая грунт, і гірські породы.

Природна вода немає зовсім чистим. Найбільш чистої є дощова вода, але вона містить незначні кількості різних домішок, які захоплює з воздуха.

Кількість домішок в прісних водах найчастіше у межах від 0,01 до 0,1% (мас.). Морська вода містить 3,5% (мас.) розчинених речовин, головну масу яких складає хлорид натрію (поварена соль).

Вода, що містить значну кількість солей кальцію і магнію, називається жорсткої на відміну м’якої води, наприклад дощовій. Жорстка вода дає мало піни з милом, але в стінках котлів утворює накипь.

Щоб звільнити природну воду від зважених у ній частинок, її фільтрують крізь шар пористого речовини, наприклад, вугілля, обпаленої глини тощо. п. При фільтруванні великих кількостей води користуються фільтрами з піску і гравію. Фільтри затримують також більшу частину бактерій. З іншого боку, для знезараження питної води її хлорують; для повної стерилізації води потрібно більш 0,7 р хлору на 1 т воды.

Фільтруванням можна видалити із води лише нерозчинні домішки. Розчинені речовини видаляють з її шляхом перегонки (дистиляції) чи іонного обмена.

Вода має дуже велике значення у житті рослин, тварин і людини. Відповідно до сучасними уявленнями, саме походження пов’язують із морем. У всякому організмі вода є середу, у якій протікають хімічні процеси, щоб забезпечити життєдіяльність організму; ще, саму себе бере участь у цілий ряд біохімічних реакций.

Гл. 2 Водна середовище. Водна середовище включає поверхневі і підземні води. Поверхневі води переважно зосереджено океані, змістом 1 млрд. 375 млн. кубічних кілометрів — близько 98% всієї води Землі. Поверхня океану (акваторія) становить 361 млн. квадратних кілометрів. Вона приблизно в 2,4 рази більше площі суші території, займаної 149 млн. квадратних кілометрів. Вода в океані солона, причому більша значна її частина (більше однієї млрд. кубічних кілометрів) зберігає постійну солоність близько 3,5% і температуру, приблизно рівну 3,7 oС. Помітні розбіжності у солоності і температурі спостерігаються майже у поверхневому шарі води, а й у окраїнних і особливо у средиземных морях. Зміст розчиненої кисню у питній воді істотно зменшується на глибині 50−60 метров.

Підземні води бувають солоними, соленоватыми (меншою солоності) і прісними; існуючі геотермальні води мають підвищену температуру (понад 34 oС). Для виробничої діяльності людства та її господарсько-побутових потреб потрібно прісна вода, кількість якої становить лише 2,7% загального обсягу води Землі, причому дуже мала їхня частка (всього 0,36%) є у легкодоступних у видобуток місцях. Велика частина прісної води міститься у снігах і прісноводних айсбергах, що у районах переважно Південного полярного кола. Річний світової річковий стік прісної води становить 37,3 тис. кубічних кілометрів. Крім того, можна використовувати частина підземних вод, рівна 13 тис. кубічним кілометрів. На жаль, більшість річкового стоку у Росії, складова близько 5000 кубічних кілометрів, посідає малородючі і північні малозаселені території. За відсутності прісної води використовують солону поверхневу чи підземну воду, продукуючи його як опріснення чи гиперфильтрацию: пропускають під великим перепадом тисків через полімерні мембрани з мікроскопічними отворами, задерживающими молекули солі. Обидва ці процесу дуже енергоємні, тому цікавить пропозицію, яке у використанні як джерело прісної води прісноводних айсбергів (чи його частини), що з цією метою буксируют за водою до берегів, які мають прісної води, де організують їх танення. За попередніми розрахунках розробників цієї пропозиції, отримання прісної води приблизно вдвічі менш енергоємні проти опреснением і гиперфильтрацией. Важливим обставиною, властивим водної середовищі, є те, що неї переважно передаються інфекційних захворювань (приблизно 80% усіх захворювань). Втім, окремі, наприклад кашлюк, вітрянка, туберкульоз, передаються і крізь повітряне середовище. З метою боротьби з поширенням захворювань через водну середу Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) оголосила поточне десятиліття десятиліттям питної воды.

Гл. 3. Фізичні властивості води. Чиста вода є безбарвну прозору рідина. Щільність води під час переходу їх із твердого стану в рідке не зменшується, як майже в усіх інших речовин, а зростає. При нагріванні води від 0 до 4 °C щільність її також. При 4? С вода має максимальну щільність, і тільки при подальшому нагріванні її щільність зменшується. Якби при зниженні температури і за перехід з стану в тверде щільність води змінювалася як і, як в переважній більшості речовин, то, при наближенні зими поверхневі шари природних вод прохолоджувалися до 0 °C і опускалися на дно, звільняючи місце теплим верствам, й дуже тривало до того часу, поки всю масу водоёма не отримала б температуру 0 °C. Далі вода починала б замерзати, які утворюються крижини занурювалися на дно і водойма промерз на його глибину. У цьому багато форми життя жінок у воді були б неможливі. Та оскільки найбільшої щільності вода сягає при 4 °C, то переміщення її шарів, викликаного охолодженням, закінчується під час досягнення цієї температури. При подальшому зниженні температури охлаждённый шар, у якого меншою щільністю, залишається лежить на поверхні, замерзає і тим самим захищає що лежать нижче верстви від подальшого охолодження і замерзания.

Важливе значення у житті природи має і те що, що вода має аномально високої теплоёмкостью [4,18 Дж/(г[pic]К)], у нічне час, і навіть під час переходу від літа до зими вода вистигає повільно, а днем або за переході від зими до літа як і повільно нагрівається, будучи, таким чином, регулятором температури на земній кулі. У зв’язку з тим, що з плавленні льоду обсяг, яку він обіймав водою, зменшується, тиск знижує температуру плавлення льоду. Ця випливає з принципу Ле Шателье. Справді, нехай на кригу й рідка вода перебувають у рівновазі при О°С. При збільшенні тиску рівновагу, відповідно до принципу Ле Шателье, зміститься убік освіти тієї фази, яка за тієї ж температурі займає менший обсяг. Цією фазою в тому випадку рідина. Отже, зростання тиску при О°С викликає перетворення льоду в рідина, але це і означає, що температура плавлення льоду знижується. Молекула води має кутовий будова; що входять до її складу ядра утворюють рівнобедрений трикутник, під аркушами котрого зберігаються два протона, а вершині — ядро атома кисню. Межъядерные відстані О—Н близькі до 0,1 нм, відстань між ядрами атомів водню дорівнює приблизно 0,15 нм. З восьми електронів, складових зовнішній електронний шар атома кисню в молекулі води: [pic]. Дві електронні пари утворюють ковалентные зв’язку О—Н, інші ж чотири електрона є дві неподелённых електронних пары.

Валентний кут НОН (104,3°) близький до тетраэдрическому (109,5°). Електрони, що утворюють зв’язку О—Н, зміщено до більш электроотрицательному атома кисню. Через війну атоми водню набувають ефективні позитивні заряди, отже цих атомах створюються два позитивних полюси. Центри негативних зарядів неподелённых електронних пар атома кисню, що перебувають у гібридних [pic]- орбиталях, зміщено щодо ядра атома та створюють два негативних полюси. [pic].

Молекулярна маса парообразной води дорівнює 18 й відповідає її найпростішої формулі. Проте молекулярна маса рідкої води, обумовлена шляхом вивчення її розчинів за іншими розчинниках, виявляється більш, високої. Це свідчить у тому, що у рідкої воді відбувається асоціація молекул, т. е. з'єднання в складніші агрегати. Такий висновок підтверджено і аномально високими значеннями температур плавлення і кипіння води. Асоціація молекул води викликана освітою з-поміж них водневих связей.

У твердої воді (лід) атом кисню кожної молекули бере участь у освіті двох водневих зв’язку з сусідніми молекулами води відповідно до схеме,.

[pic] [pic].

в якої водневі зв’язку показані пунктиром. Схема об'ємної структури льоду зображено малюнку. Освіта водневих зв’язків призводить до такому розташуванню молекул води, у якому вони торкаються одна одної друг з одним своїми разноимёнными полюсами. Молекули утворюють верстви, причому кожна з яких пов’язані з трьома молекулами, які належать при цьому прошарку, і з одного — з сусіднього шару. Структура льоду належить до найменш щільним структурам, в ній є порожнечі, розміри яких — кілька перевищують розміри молекули [pic]. При плавленні льоду його структура руйнується. Та й у рідкої воді зберігаються водневі зв’язок між молекулами: утворюються ассоциаты — як б уламки структури льоду, — які з більшого чи меншої кількості молекул води. Проте на відміну від льоду кожен ассоциат є дуже короткий час: постійно відбувається руйнація одним і освіту інших агрегатів. У пустотах таких «крижаних» агрегатів можуть розміщатися одиночні молекули води; у своїй упаковка молекул води стає більш щільною. Саме тому при плавленні льоду обсяг, яку він обіймав водою, зменшується, а її щільність возрастает.

Принаймні нагрівання води, уламків структури льоду у ній стає дедалі менше, що зумовлює подальшого підвищення щільності води. У інтервалі температур від 0 до 4 °C цей ефект переважає над тепловим розширенням, отже щільність води продовжує зростати. Проте за нагріванні вище 4 °C переважає вплив посилення теплового руху молекул і щільність води зменшується. Тому, за 4 °C вода має максимальної плотностью.

При нагріванні води частина теплоти витрачається на розрив водневих зв’язків (енергія розриву водневої зв’язку у питній воді становить приблизно 25 кДж/моль). Цим пояснюється висока теплоємність води. Водневі зв’язок між молекулами води повністю розриваються лише за переході води в пар.

Гл. 4. Хімічні властивості води. Молекули води вирізняються великою сталістю до нагріванню. Проте за температурах вище 1000 °З водяний пар починає розкладатися на водень і кислород:

2Н[pic]О [pic]2Н[pic]+О[pic].

Процес розкладання речовини у його нагрівання називається термічної дисоціацією. Термічна дисоціація води протікає з поглинанням теплоти. Тому, відповідно до принципу Ле Шателье, що стоїть температура, тим, у більшою мірою розкладається вода. Однак навіть за 2000 °З ступінь термічної дисоціації води вбирається у 2%, тобто. рівновагу між газоподібної водою і продуктами її дисоціації — воднем і киснем — залишається зрушеним убік води. При охолодженні ж нижче 1000 °З рівновагу практично цілком зсувається у тому направлении.

Вода — дуже реакционноспособное речовина. Оксиди багатьох металів і неметаллов поєднано з аналітичними водою, створюючи основи, а кислоти; деякі солі утворюють із жовтою водою кристаллогидраты; найактивніші метали взаємодіють із водою із водорода.

Вода володіє каталітичної здатністю. За відсутності слідів вологи мало протікають деякі звичайні реакції; наприклад, хлор не взаємодіє зі металами, фтороводород не роз'їдає скло, натрій не окислюється у атмосфері воздуха.

Вода здатна з'єднуватися із низкою речовин, що є при звичайних умовах перетворюється на газоподібному стані, створюючи у своїй звані гідрати газів. Прикладами можуть бути сполуки Хе[pic]6Н[pic]О, CI[pic][pic]8H[pic]O, С[pic]Н[pic][pic]6Н[pic]О, С[pic]Н[pic][pic]17Н[pic]О, які випадають як кристалів при температурах від 0 до 24 °З (зазвичай при підвищеному тиску відповідного газу). Такі сполуки творяться у результаті заповнення молекулами газу («гостя») межмолекулярных порожнин, наявних у структурі води («хазяїна»); вони називаються сполуками вмикання або клатратами.

У клатратных з'єднаннях між молекулами «гостя» і «хазяїна» утворюються лише слабкі межмолекулярные зв’язку; включена молекула неспроможна залишити свого місця у порожнини кристала переважно через просторових труднощів, тому клатраты — несталі сполуки, що потенційно можуть існувати лише за порівняно низьких температурах.

Клатраты використовують із поділу вуглеводнів і шляхетних газів. У останнім часом освіту й руйнація клатратов газів (пропану і деяких інших) успішно застосовується для знесолення води. Нагнітаючи в солёную воду при підвищеному тиску відповідний газ, отримують льдоподобные кристали клатратов, а солі залишаються у розчині. Схожу на сніг масу кристалів відділяють від маткового розчину і промивають, потім при деякому підвищенні температури або зменшення тиску клатраты розкладаються, створюючи прісну води і вихідний газ, що знову використовується щоб одержати клатрата. Висока економічність та порівняно м’які умови цього роблять його перспективним в ролі промислового методу опріснення морської воды.

Гол 5. Діаграма стану води. Діаграма стану (чи фазовая діаграма) є графічне зображення залежності між величинами, котрі характеризують стан системи, і фазовыми перетвореннями в системі (перехід із твердого стану на рідке, з рідкого в газоподібної тощо. буд.). Діаграми стану широко застосовують у хімії. Для однокомпонентных систем зазвичай використовуються діаграми стану, що дають залежність фазових перетворень від температури і тиску; вони називаються діаграмами стану в координатах Р—Т. На малюнку приведено в схематичної формі (без суворого дотримання масштабу) діаграма стану води. Будь-який точці з діаграми відповідають певні значення температури і давления.

Діаграма показує ті стану води, які термодинамічно стійкі за певних значеннях температури і тиску. Воно складається з трьох кривих, розмежовують всіх можливих температури і тиску три області, відповідальні льоду, рідини і кілька. [pic].

Розглянемо кожну з кривих докладніше. Почати з кривою ОА (рис.), яка відділяє область пара від області стану. Уявімо циліндр, з яких видалено повітря, після чого нього введено деяке кількість чистої, вільна від розчинених речовин, зокрема від газів, води; циліндр оснастили поршнем, який закріплений деякому становищі. Невдовзі частина води випарується, та контроль її поверхнею перебуватиме насичений пар. Можна виміряти тиск і переконатися, що його не змінюється з часом та залежною від становища поршня. Якщо збільшити температуру всієї системи та знову виміряти тиск насиченого пара, то виявиться, що його зросла. повторюючи такі виміру що за різних температурах, знайдемо залежність тиску насиченого водяної пари від температури. Крива ОА є графік цієї залежності: точки кривою показують ті пари значень температури і тиску, у яких рідка вода і водяну пару перебувають у рівновазі друг з одним — співіснують. Крива ОА називається кривою рівноваги жидкость—пар чи кривою кипіння. У таблиці наведено значення тиску насиченого водяної пари за кількох температурах. |Температура |Тиск |Температура |Тиск насиченого пара | | |насиченого пара | | | | | | | | | | | |кПа |мм рт. ст.| |кПа |мм рт. ст. | |0 |0,61 |4,6 |50 |12,3 |92,5 | |10 |1,23 |9,2 |60 |19,9 |149 | |20 |2,34 |17,5 |70 |31,2 |234 | |30 |4,24 |31,8 |80 |47.4 |355 | |40 |7,37 |55,3 |100 |101,3 |760 |.

Спробуємо здійснити в циліндрі тиск, не на рівноважного, наприклад, менше, ніж рівноважний. І тому визволимо поршень і піднімемо його. У момент тиск у циліндрі, справді, впаде, але незабаром рівновагу відновиться: випарується додатково певна кількість води та тиск знову досягне рівноважного значення. Тільки тоді, коли вся вода випарується, можна здійснити тиск, менше, ніж рівноважний. Звідси випливає, що точкам, лежачим з діаграми стану нижче чи правіше кривою ОА, відповідає область пара. Якщо намагатися створити тиск, що перевищує рівноважний, то цього можна досягнути, лише опустивши поршень до поверхні води. Інакше висловлюючись, точкам діаграми, лежачим вище чи лівіше кривою ОА, відповідає область стану. До яких пір простираються вліво області рідкого і пароподібного стану? Визначимо за однією точці на обох областях, і рухатися від них горизонтально вліво. Цьому руху точок з діаграми відповідає охолодження рідини чи пара при постійному тиску. Відомо, що й охолоджувати воду нормального атмосферному тиску, то, при досягненні 0 °C вода почне замерзати. Проводячи аналогічні досліди за інших тисках, то дійдемо кривою ОС, яка відділяє область рідкої води від області льоду. Ця крива — крива рівноваги тверде стан — рідина, чи крива плавлення, — показує ті пари значень температури і тиску, у яких на кригу й рідка вода перебувають у рівновазі. Рухаючись за горизонталлю вліво у сфері пара (в нижнею частини діаграми), аналогічно то дійдемо кривою 0 В. Это—кривая рівноваги тверде состояние—пар, чи крива сублімації. Їй відповідають ті пари значень температури до тиску, за яких рівновазі перебувають на кригу й водяний пар.

Усі три криві перетинаються у точці Про. Координати цієї точки — це єдина пара значень температури і тиску,. за яких рівновазі можуть бути все три фази: лід, рідка вода і пар. Вона носить назва потрійний точки.

Крива плавлення досліджували до дуже високого тиску, У цій сфері виявлено кілька модифікацій льоду (з діаграми не показаны).

Праворуч крива кипіння закінчується у критичній точці. При температурі, відповідає цієї точці, — критичної температурі — величини, що характеризують фізичні властивості рідини і кілька, стають однаковими, отже різницю між рідким і парообразным станом исчезает.

Існування критичної температури встановив 1860 р. Д. І. Менделєєв, вивчаючи властивості рідин. Він довів, що з температурах, лежачих вище критичної, речовина неспроможна перебувати у рідкому стані. У 1869 р. Эндрьюс, вивчаючи властивості газів, дійшов аналогічному выводу.

Критичні температура і тиск щодо різноманітних речовин різні. Так, для водню [pic] = —239,9 °З, [pic]= 1,30 МПа, для хлору [pic]=144°С, [pic]=7,71 МПа, для води [pic]= 374,2 °З, [pic]=22,12 МПа. Однією з особливостей води, які різнять його від інших речовин, є зниження температури плавлення льоду зі зростанням тиску. Ця обставина віддзеркалюється в діаграмі. Крива плавлення ОС з діаграми стану води йде вгору вліво, тоді як майже від інших речовин йде вгору вправо.

Перетворення, які з водою при атмосферному тиску, б’ють по діаграмі точками чи відрізками, розташованими на горизонталі, відповідає 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавлення льоду чи кристалізація води відповідає точці D, кипіння води — точці Є, нагрівання чи охолодження води — відтинку DE тощо. п.

Діаграми стану вивчені для низки речовин, мають наукове чи практичного значення. У принципі так вони подібні розглянутим діаграмі стану води. Проте за діаграмах стану різних речовин може бути особливості. Так, відомі речовини, потрійна точка яких лежить при тиску, перевищує атмосферне. І тут нагрівання кристалів при атмосферному тиску наводить немає плавлению цієї речовини, а для її сублімації - перетворенню твердої фази у газообразную.

Гол 6. Важка вода. При електролізі звичайній води, що містить поруч із молекулами Н[pic]О також незначна кількість молекул D[pic]O, освічених важким ізотопом водню, розкладанню піддаються переважно молекули Н[pic]О. Тому, за тривалому електролізі води залишок поступово збагачується молекулами D[pic]O. З такої залишку після багаторазового повторення електролізу в 1933 р. вперше це вдалося виділити небагато води, яка перебуває на 100% з молекул D[pic]О і що отримала назву важкої води. За властивостями важка вода різний від звичної води (таблиця). Реакції з важкою водою протікають повільніше, ніж із звичайній. Важку воду застосовують у ролі уповільнювача нейтронів в ядерних реакторах.

|Константа |Н[pic]О |D[pic]О | |Молекулярна маса |18 |20 | |Температура замерзання, °З, |0 |3,8 | |Температура кипіння, °З, |100 |101,4 | |Щільність при 25 °C, г/см |0,9971 |1,1042 | |Температура максимальної |4 |11,6 | |щільності, °З | | |.

Гол. 7. Іонний склад природних вод. Події у ґрунтах процеси окислення органічних речовин викликають витрата кисню і виділення вуглекислоти, у воді при фільтрації її через грунт зростає зміст вуглекислоти, що зумовлює збагаченню природних вод карбонатами кальцію, магнію і заліза, із заснуванням розчинних у питній воді кислих солей типа:

CaCO3 + H2O + CO2 (Ca (HCO3)2.

Бикарбонаты присутні майже переважають у всіх водах у тих чи інших кількостях. Велику роль формуванні хімічного складу води грають підстильні грунт грунти, із якими вода входить у зіткнення, фильтруясь і розчиняючи деякі мінерали. Особливо інтенсивно збагачують води осадові породи, такі, як вапняки, доломиты, мергелі, гіпс, кам’яна сіль та інших. Натомість грунт і породи у змозі адсорбировать з природної води деякі іони (наприклад, Ca2+, Mg2+), заміщаючи їх еквівалентним кількість інших іонів (Na+, K+).

Подпочвенными водами найлегше розчиняються хлориди і сульфати натрію і магнію, хлорид кальцію. Силікатні і алюмосиликатные породи (граніти, кварцові породи тощо.) майже нерозчинні у воді й що містить вуглекислоту і органічні кислоты.

Найпоширенішими у природних водах є такі іони: Cl-, SO[pic], HCO[pic], CO[pic], Na+, Mg2+, Ca2+, H+.

Іон хлору присутній майже переважають у всіх природних водоймах, і його зміст змінюється у дуже широкі межах. Сульфат — іон також поширений повсюдно. Основним джерелом розчинених у воді сульфатів є гіпс. У підземних водах із вмістом сульфат — іона зазвичай вищі, ніж у воді рік і озер. З іонів лужних металів у природних водоймах в найбільших кількостях перебуває іон натрію, що є характерним іоном сильноминерализованных вод морів, і океанов.

Іони кальцію і магнію в маломинерализованных водах займають перше місце. Основним джерелом іонів кальцію є вапняки, а магнію — доломиты (MgCO3, CaCO3). Краща розчинність сульфатів і карбонатів магнію дозволяє може бути ионам магнію у природних водах у великих концентраціях, ніж іонів кальция.

Іони водню в природної воді обумовлені дисоціацією вугільної кислоти. Більшість природних вод мають pH не більше 6,5 — 8,5. Для поверхневих вод у зв’язку з меншим вмістом у них вуглекислоти pH зазвичай вище, ніж для подземных.

Сполуки азоту в природної воді представлені іонами амонію, нитритными, нитратными іонами з допомогою розкладання органічних речовин тварини рослинного походження. Іони амонію, ще, потрапляють в водойми зі стічними промисловими водами.

Сполуки заліза часто-густо зустрічаються у природних водах, причому перехід заліза в розчин може відбуватися під дією кисню чи кислот (вугільної, органічних). Приміром, при окислюванні дуже поширеного в породах піриту виходить сірчанокисле железо:

FeS2 + 4O2 (Fe2+ + 2SO[pic], а при дії вугільної кислоти — карбонат железа:

FeS2 + 2H2CO3 (Fe2+ + 2HCO3 + H2S + S.

Сполуки кремнію у природних водах можна вигляді кремнієвої кислоти. При pH < 8 кремнієва кислота перебуває практично в недиссоциированном вигляді; при pH >8 кремнієва кислота присутній що з HSiO[pic], а при pH >II — лише HSiO[pic]. Частина кремнію перебуває у колоїдному стані, із часточками складу HSiO2(H2O, соціальній та вигляді поликремневой кислоти: X (SiO2(Y (H2O. У природних водах присутні також Al3+, Mn2+ та інші катионы.

Крім речовин іонного типу природні води містять також гази і органічні та грубоцисперсные суспензії. Найпоширенішими в природних водах газами є кисень і вуглекислий газ. Джерелом кисню є атмосфера, вуглекислоти — біохімічні процеси, які у глибинних шарах земної кори, вуглекислота з атмосферы.

З органічних речовин, потрапляють ззовні, треба сказати гуминовые речовини, вымываемые водою з гумусовых грунтів (торфовищ, сапропелитов і ін.). Більша частина з них в колоїдному стані. У самих водоймах органічні речовини безупинно вступають у води результаті відмирання різних водних організмів. У цьому частина їх залишається виваженої у питній воді, іншу опускається на дно, де відбувається їх распад.

Грубодисперсные домішки, які обумовлюють мутність природних вод, є речовини мінерального і органічного походження, змиті з верхнього покриву землі дощами чи талими водами під час весняних паводков.

Гол. 8. Підземні води. Радянський учений Лебедєв з урахуванням численних експериментів розробив класифікацію видів води у ґрунтах і грунтах. Уявлення А. Ф. Лебедева, отримали подальший розвиток у більш пізніх дослідженнях, дозволили виокремити такі види води в гірських породах: у вигляді пара, пов’язану, вільну, в твердому состоянии.

Парообразованная вода посідає у породі пори, не заповнені рідкої водою, і переміщається з допомогою різного розміру пружності пара чи потоком повітря. Конденсуючи на частинках породи, водяну пару переходить до інші види влаги.

Розрізняють три «види пов’язаної води. Сорбированная вода утримується частинками породи під впливом сил, які виникають за взаємодії молекул води з поверхнею цих частинок і з обмінними катионами. Сорбированную воду поділяють на прочносвязанную і рыхлосвязанную. Якщо вологу глину піддавати тиску, то навіть під тиском кілька тисяч атмосфер частина води неможливо видалити з глини. Це прочносвязанная вода. Повне видалення такий води досягається лише за температурі 150 — 300оС. Чим менший мінеральні частки, слагающие породу, і, отже, вищий від них поверхнева енергія, тим більше кількість прочносвязанной води у цій породі. Рыхлосвязанная, чи плівкова, вода утворює плівку навколо мінеральних частинок. Вона утримується слабше і досить легко видаляється з породи під тиском. Особливо важливу роль грає сорбированная вода в глинистих породах. Вона впливає прочностные властивості глин і фильтрационную способность.

Як вказувалося, пов’язана вода бере участь у будову кристалічних ґрат деяких мінералів. Кристаллизационная вода входить у складі кристалічною ґрати. Гіпс, наприклад, містить дві молекули води CaSO4(2H2O. При нагріванні гіпс втрачає води і перетворюється на ангідрит (CaSO4).

Відомо, що з температурі близько 4оС вода має максимальну щільність 1,000 г/см3. При 100оС її щільність — 0,958 г/см3, при 250оС ;

0,799 г/см3. за рахунок зниженою щільності відбувається конвективное, висхідний рух нагрітих підземних вод.

Вважають, що вода практично несжимаема. Справді, коефіцієнт сжимаемости води, що складає, яку частку початкового обсягу зменшиться обсяг води зі збільшенням тиску I aт, дуже малий. Для чиста він дорівнює 5(10−5 I/ат. Проте пружні властивості води, і навіть водовмещающих порід грають найважливішу роль підземної гідродинаміці. За рахунок сил пружності створюється натиск підземних вод. Температура і тиск діють на щільність води у протилежному направлении.

Щільність підземних вод залежить також від своїх хімічного складу і концентрації солей. Якщо прісні підземні води мають щільність, близьку до 1 г/см3, то щільність концентрованих розсолів сягає 1,3 — 1,4 г/см3. Підвищення температури призводить до значного зменшення в’язкості підземних вод отже, полегшує їх рух через дрібні поры.

Підземні води виключно різноманітні по свому хімічному складу. Високогірні джерела зазвичай дають дуже прісну воду з низьким змістом розчинених солей, іноді менш 0,1 р. один л., а одній з свердловин у Туркменістані був розсіл з мінералізацією 547 г/л.

Гол. 9. Основні методи очищення стічні води. Методи, застосовувані для очищення виробничих та побутових стічні води, можна розділити втричі групи: механічні; фізико-хімічні, біологічні. До комплексу очисних споруд, зазвичай, входять споруди механічного очищення. У залежність від необхідної рівня очищення можуть доповнюватися спорудами біологічної або фізико-хімічної очищення, а за більш високих вимогах у складі очисних споруд включаються споруди глибокої очищення. Перед скиданням до водойми очищені стічні води знезаражуються, утворений усім стадіях очищення осад чи надлишкова біомаса надходить споруди з обробки осаду. Очищені стічні води можуть спрямовуватися в оборотні системи водопостачання промислових підприємств, на сільськогосподарські потреби чи скидатися у водойму. Оброблений осад може утилизироваться, знищуватись чи складироваться.

Механическая очищення застосовується виділення з стічні води нерастворенных мінеральних і органічних домішок. Зазвичай, вона є методом попередньої очищення варта підготовки стічні води до біологічним чи фізико-хімічним методам очищення. У результаті механічного очищення забезпечується зниження зважених речовин до 90%, а органічних речовин до 20%. До складу споруд механічного очищення входять грати, різноманітних вловлювачі, відстійники, фільтри. Песколовки застосовуються виділення з стічні води важких мінеральних домішок, переважно піску. Збезводнений пісок при надійному знезаражуванні можна використовувати під час виробництва дорожніх робіт і виготовленні будівельних матеріалів. Усреднители застосовуються для регулювання складу і витрати стічних вод мовби. Усереднення досягається або дифференцированием потоку котра надходить стічної води, або інтенсивним перемішуванням окремих стоків. Первинні відстійники застосовуються виділення з стічні води зважених речовин, що під дією гравітаційних сил осідають на дно відстійника, чи спливають на його поверхность.

Задля чистоти стічних вод мовби, містять нафту й війни нафтопродукти, при концентраціях понад сто мг/л застосовують нефтеловушки. Ці споруди є прямокутні резервуари, у яких відбувається поділ нафти та води з допомогою різниці їх плотностей. Нафта і нафтопродукти спливають на поверхню, збираються і якнайретельніше видаляються з нефтеловушки на утилизацию.

Біологічна очищення — широко застосовуваний практично метод обробки побутових наукових і виробничих стічні води. У його основі лежить процес біологічного окислення органічних сполук, які у стічних водах. Біологічна окислювання здійснюється співтовариством мікроорганізмів, які мають масу різноманітних бактерій, найпростіші та ряд більш високоорганізованих організмів — водоростей, грибів тощо. буд., пов’язаних між собою у єдиний комплекс складними взаємовідносинами (метабіозу, симбіозу і антагонизма).

Хімічні і фізико-хімічні методи очищення грають значної ролі при обробці виробничих стічних вод.

Вони застосовуються як самостійні, і у поєднані із механічними і біологічними методами.

Нейтралізація застосовується в обробці виробничих стічних вод мовби багатьох галузей промисловості, містять луги та кислоти. Нейтралізація стічних вод мовби здійснюється із метою попередження корозії матеріалів водоотводящих мереж, і очисних споруд, порушення біохімічних процесів в біологічних окислителях і водоемах.

Гол. 10. Опыты.

Досвід № 1.

Розпад води електричним током.

Мета: довести досвідченим шляхом, що з розкладанні води електричним струмом виділяється кисень і водород.

Устаткування: 1) вода;

2) чаша;

3) джерело тока;

4) поварена сіль (NaCl);

5) провода.

Хід роботи: 1) Зібрати прилад для розкладання води електричним током.

2) Дистильована вода електричний струм не проводить, але за додаванні кухонної солі (NaCl) — відмінний провідник електрики. Спостереження: Під час розкладання води електричним струмом, запримітив, що у дроті з негативним зарядом бурхливо виділялися бульбашки газу, але в дроті з позитивним зарядом вони лише накопичувалися в їхніх кінчиків. Так як і молекулі води (Н2О) на два атома водню припадає одна атом кисню то, той газ, який бурхливо виділявся, буде воднем, а той, що тільки скупчувався на кінцях дротів — киснем. Невдовзі провід з выделяющимся киснем почав окислятся — він почорнів і розпався, але в дроті, у якому виділявся водень, утворився білий «налёт». Через кілька днів разлагающаяся вода придбала блакитнуватий оттенок.

Досвід № 2.

Вирощування кристаллов.

Мета: виростити кристали алюмокалиевых квасцов (KAl (SO4)2 [pic]12H2O) і залізного купоросу (FeSO4 [pic] 7H2O).

Устаткування: 1) хімічні стаканы;

2) вовняні нитки;

3) соли;

4) вода;

5) палочка.

Хід роботи: Кристали вирощують переважно способом поступового охолодження насиченого розчину, оскільки це дозволяє на більш короткі терміни виростити великі кристали правильної форми. У науковій і методичної літературі описуються різні методи вирощування кристаллов.

Насичені розчини солей готують за нормальної температури 70 — 80 °C.

Алюмокалиевые галун (KAl (SO4)2 [pic]12H2O): 150 — 200 р на 500 мл.

Залізний купорос (FeSO4 [pic] 7H2O): 200 — 250 р на 500 мл. [1].

Додаток [pic] мал.1 Розпад води електричним током.

[pic] мал.2 Вирощування кристаллов.

Заключение

.

Выводы:

1. Вода — це рідина без кольору, смаку і запаху, температура плавлення ;

0 °З, температура кипіння — 100 °З, питома теплоємність — 4,18.

Дж/(г[pic]К);

2. Вода має хімічну формулу H2O, молекула води має кутовий строение;

3. Вода існує у трьох агрегатних станах — рідкому, твердому і газообразном;

4. Вода — реакционноспособное вещество.

5. Іонний склад різних природних вод помітно отличается.

6. Є різні методи очитски воды.

Насправді було проведено досліди, й описані результати експерименту з участю воды.

Результати дослідів оформлені в приложении.

Надалі намічено програма з експериментального і теоретичного вивченню воды.

Список використаної литературы:

1. Алексинский В. М. Цікаві досліди по хімії: Посібник для учителей.

— М.: Просвітництво, 1980 — 127 с.

2. Ахметов М. С. Неорганічна хімія. — М., 1992 г.

3. Глінка Н. А. Загальна хімія. — Л. 1989 г.

4. Глобальна мережу «Интернет».

5. Дитяча енциклопедія. Техніка і виробництво. — М., 1972 г.

6. Криуман В. А. Книжка для читання по неорганічної хімії. Ч.1. Посібник учнів — М.: Просвітництво, 1983 г. — 320с.

7. Ливчак І. Ф., Воронов Ю. В., «Охорона навколишнього середовища » .

8. Паніна Е.Ф., «Склад, властивості й ефективні методи очищення стічних вод мовби підприємств гірництва», 1990 г.

9. Прокоф'єв М. А. Енциклопедичний словник юного хіміка. — М., 1982 г.

10. Сергєєв О.М., Кофф Г. Л. «Раціональне користування та охорона довкілля городов».

11. Фадєєв Г. Н. Хімічні реакції: Посібник учнів. -.

М.: Просвітництво, 1980 г. — 176 с.

12. Хомченко Г. П. Допомога за хімії для що у вузи. — М., ОНИКС,.

2000 р. — 464с.

13. Чернова М. М., Былова А. М., «Екологія » .