Wer kennt seit Schulzeiten die Formel des Wassers? Natürlich alles. Wahrscheinlich bleibt aus dem gesamten Chemiestudium für viele, die es dann nicht spezialisiert studieren, nur noch das Wissen, wofür die Formel H2O steht. Aber jetzt werden wir versuchen, so viel wie möglich im Detail und in der Tiefe zu verstehen, was Wasser ist. Was sind seine Haupteigenschaften und warum genau ohne ihn ist das Leben auf dem Planeten Erde unmöglich.
Wasser als Stoff
Das Wassermolekül besteht bekanntlich aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen. Seine Formel wird so geschrieben: H2O. Diese Substanz kann drei Zustände annehmen: fest – in Form von Eis, gasförmig – in Form von Dampf und flüssig – als Substanz ohne Farbe, Geschmack und Geruch. Übrigens ist dies die einzige Substanz auf dem Planeten, die unter natürlichen Bedingungen in allen drei Zuständen gleichzeitig existieren kann. Zum Beispiel: An den Polen der Erde - Eis, in den Ozeanen - Wasser und Verdunstung unter den Sonnenstrahlen ist Dampf. In diesem Sinne ist Wasser anomal.
Außerdem ist Wasser die häufigste Substanz auf unseremPlanet. Es bedeckt die Oberfläche des Planeten Erde zu fast siebzig Prozent - das sind Ozeane und zahlreiche Flüsse mit Seen und Gletschern. Das meiste Wasser auf dem Planeten ist salzig. Es ist zum Trinken und für die Landwirtschaft ungeeignet. Süßwasser macht nur zweieinhalb Prozent der gesamten Wassermenge auf dem Planeten aus.
Wasser ist ein sehr starkes und hochwertiges Lösungsmittel. Aus diesem Grund laufen chemische Reaktionen im Wasser mit enormer Geschwindigkeit ab. Dieselbe Eigenschaft beeinflusst den Stoffwechsel im menschlichen Körper. Es ist eine wohlbekannte Tatsache, dass der Körper eines Erwachsenen zu siebzig Prozent aus Wasser besteht. Bei einem Kind ist dieser Prozentsatz sogar noch höher. Im Alter sinkt diese Zahl von siebzig auf sechzig Prozent. Übrigens zeigt diese Eigenschaft des Wassers deutlich, dass es die Grundlage des menschlichen Lebens ist. Je mehr Wasser im Körper – desto gesünder, aktiver und jünger ist er. Daher wiederholen Wissenschaftler und Ärzte aller Länder unermüdlich, dass Sie viel trinken müssen. Es ist reines Wasser und kein Ersatz in Form von Tee, Kaffee oder anderen Getränken.
Wasser formt das Klima auf dem Planeten, und das ist keine Übertreibung. Warme Meeresströmungen erhitzen ganze Kontinente. Dies liegt daran, dass Wasser viel Sonnenwärme aufnimmt und diese dann wieder abgibt, wenn es abzukühlen beginnt. So reguliert es die Temperatur auf dem Planeten. Viele Wissenschaftler sagen, dass die Erde längst abgekühlt und zu Stein geworden wäre, wenn es nicht so viel Wasser auf dem grünen Planeten gegeben hätte.
Eigenschaften von Wasser
Wasser hat viele sehr interessante Eigenschaften.
Zum Beispiel ist Wasser nach Luft die beweglichste Substanz. Aus dem Schulunterricht erinnern sich sicherlich viele an so etwas wie den Wasserkreislauf in der Natur. Zum Beispiel: Ein Bach verdunstet unter dem Einfluss direkter Sonneneinstrahlung, wird zu Wasserdampf. Außerdem wird dieser Dampf vom Wind irgendwohin getragen, sammelt sich in Wolken und sogar in Gewitterwolken und fällt in Form von Schnee, Hagel oder Regen in die Berge. Weiter fließt der Bach von den Bergen wieder herunter und verdunstet teilweise. Und so wiederholt sich - im Kreis - der Kreislauf millionenfach.
Außerdem hat Wasser eine sehr hohe Wärmekapazität. Aus diesem Grund kühlen Gewässer, insbesondere Ozeane, beim Übergang von einer warmen Jahreszeit oder Tageszeit zu einer k alten nur sehr langsam ab. Umgekehrt erwärmt sich das Wasser bei steigender Lufttemperatur nur sehr langsam. Aus diesem Grund stabilisiert Wasser, wie oben erwähnt, die Lufttemperatur auf unserem Planeten.
Wasser hat nach Quecksilber die höchste Oberflächenspannung. Es ist unmöglich zu übersehen, dass ein Tropfen, der versehentlich auf einer ebenen Fläche verschüttet wird, manchmal zu einem beeindruckenden Fleck wird. Dies zeigt die Duktilität von Wasser. Eine weitere Eigenschaft zeigt sich, wenn die Temperatur auf vier Grad sinkt. Sobald das Wasser auf diese Marke abkühlt, wird es heller. Daher schwimmt Eis immer auf der Wasseroberfläche und gefriert in einer Kruste, die Flüsse und Seen bedeckt. Dadurch frieren Fische nicht in Gewässern, die im Winter zufrieren.
Wasser als Stromleiter
Zunächst solltest du lernen, was elektrische Leitfähigkeit ist (einschließlich Wasser). Elektrische Leitfähigkeit ist die Fähigkeit aoder Stoffe leiten Strom durch sich selbst. Dementsprechend ist die elektrische Leitfähigkeit von Wasser die Fähigkeit von Wasser, Strom zu leiten. Diese Fähigkeit hängt direkt von der Menge an Salzen und anderen Verunreinigungen in der Flüssigkeit ab. Beispielsweise wird die elektrische Leitfähigkeit von destilliertem Wasser nahezu minimiert, da dieses Wasser von verschiedenen Zusätzen gereinigt wird, die für eine gute elektrische Leitfähigkeit so notwendig sind. Ein ausgezeichneter Stromleiter ist Meerwasser, in dem die Salzkonzentration sehr hoch ist. Die elektrische Leitfähigkeit hängt auch von der Temperatur des Wassers ab. Je höher die Temperatur, desto größer ist die elektrische Leitfähigkeit von Wasser. Dieses Muster wurde dank der zahlreichen Experimente von Physikern aufgedeckt.
Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Wasser
Es gibt so einen Begriff - Konduktometrie. Dies ist der Name einer der Methoden der elektrochemischen Analyse, die auf der elektrischen Leitfähigkeit von Lösungen basiert. Diese Methode wird verwendet, um die Konzentration in Lösungen von Salzen oder Säuren zu bestimmen, sowie um die Zusammensetzung einiger industrieller Lösungen zu kontrollieren. Wasser hat amphotere Eigenschaften. Das heißt, je nach Bedingungen kann es sowohl saure als auch basische Eigenschaften aufweisen – sowohl als Säure als auch als Base wirken.
Das für diese Analyse verwendete Gerät hat einen sehr ähnlichen Namen - ein Konduktometer. Mit einem Konduktometer wird die elektrische Leitfähigkeit von Elektrolyten in einer Lösung gemessen, deren Analyse durchgeführt wird. Vielleicht lohnt es sich, einen anderen Begriff zu erklären - Elektrolyt. Dies ist eine Substanz, die, wenn sie aufgelöst oder geschmolzen wird,zerfällt in Ionen, wodurch anschließend ein elektrischer Strom geleitet wird. Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Teilchen. Tatsächlich bestimmt das Konduktometer, das bestimmte Einheiten der elektrischen Leitfähigkeit von Wasser zugrunde legt, seine elektrische Leitfähigkeit. Das heißt, es bestimmt die elektrische Leitfähigkeit eines bestimmten Wasservolumens, das als Anfangseinheit genommen wird.
Noch vor Beginn der siebziger Jahre des letzten Jahrhunderts wurde die Maßeinheit "mo" verwendet, um die Leitfähigkeit von Elektrizität anzugeben, sie war eine Ableitung einer anderen Größe - Ohm, der Haupteinheit des Widerstands. Die elektrische Leitfähigkeit ist eine Größe, die umgekehrt proportional zum Widerstand ist. Jetzt wird es in Siemens gemessen. Dieser Wert erhielt seinen Namen zu Ehren des Physikers aus Deutschland - Werner von Siemens.
Siemens
Siemens (kann sowohl mit Cm als auch mit S bezeichnet werden) ist der Kehrwert von Ohm, einer Einheit der elektrischen Leitfähigkeit. Ein cm entspricht der elektrischen Leitfähigkeit eines Leiters mit einem Widerstand von 1 Ohm. Von Siemens ausgedrückt durch die Formel:
Wärmeleitfähigkeit von Wasser
Lassen Sie uns nun darüber sprechen, was Wärmeleitfähigkeit ist. Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Stoffes, Wärmeenergie zu übertragen. Das Wesen des Phänomens liegt in der Tatsache, dass die kinetische Energie von Atomen und Molekülen, die die Temperatur eines bestimmten Körpers oder einer bestimmten Substanz bestimmen, übertragen wirdeinen anderen Körper oder Stoff während ihrer Interaktion. Mit anderen Worten, die Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmeaustausch zwischen Körpern, Substanzen sowie zwischen einem Körper und einer Substanz.
Auch die Wärmeleitfähigkeit von Wasser ist sehr hoch. Menschen nutzen diese Eigenschaft des Wassers täglich, ohne es zu merken. Zum Beispiel k altes Wasser in einen Behälter gießen und darin Getränke oder Lebensmittel kühlen. K altes Wasser entzieht der Flasche, dem Behälter Wärme, gibt stattdessen Kälte ab, die umgekehrte Reaktion ist auch möglich.
Jetzt kann man sich das gleiche Phänomen leicht auf planetarischer Ebene vorstellen. Der Ozean erwärmt sich im Sommer und kühlt dann bei einsetzender Kälte langsam ab und gibt seine Wärme an die Luft ab, wodurch die Kontinente erwärmt werden. Nach der Abkühlung im Winter beginnt sich der Ozean im Vergleich zum Land sehr langsam zu erwärmen und gibt seine Kühle an die von der Sommersonne schmachtenden Kontinente ab.
Wasserdichte
Es wurde oben gesagt, dass Fische im Winter in einem Teich leben, weil das Wasser mit einer Kruste auf ihrer gesamten Oberfläche gefriert. Wir wissen, dass Wasser bei einer Temperatur von null Grad beginnt, sich in Eis zu verwandeln. Aufgrund der Tatsache, dass die Dichte von Wasser größer ist als die Dichte von Eis, schwimmt Eis und gefriert an der Oberfläche.
Was sind die Redoxeigenschaften von Wasser
Außerdem kann Wasser unter verschiedenen Bedingungen sowohl ein Oxidationsmittel als auch ein Reduktionsmittel sein. Das heißt, Wasser gibt seine Elektronen ab, wird positiv geladen und oxidiert. Oder es nimmt Elektronen auf und wird negativ geladen, also wiederhergestellt. Im ersten Fall oxidiert das Wasser und wird als tot bezeichnet. Sie besitztsehr starke bakterizide Eigenschaften, aber Sie müssen es nicht trinken. Im zweiten Fall lebt das Wasser. Es belebt, regt den Körper zur Erholung an, bringt Energie in die Zellen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Eigenschaften des Wassers wird im Begriff „Redoxpotential“ausgedrückt.
Womit kann Wasser reagieren
Wasser kann mit fast allen Substanzen reagieren, die auf der Erde existieren. Die einzige Sache ist, dass Sie für das Auftreten dieser Reaktionen eine geeignete Temperatur und ein geeignetes Mikroklima bereitstellen müssen.
Zum Beispiel reagiert Wasser bei Raumtemperatur gut mit Metallen wie Natrium, Kalium, Barium - sie werden als aktiv bezeichnet. Halogene sind Fluor und Chlor. Beim Erhitzen reagiert Wasser gut mit Eisen, Magnesium, Kohle, Methan.
Mit Hilfe verschiedener Katalysatoren reagiert Wasser mit Amiden, Estern von Carbonsäuren. Ein Katalysator ist eine Substanz, die die Komponenten zu einer gegenseitigen Reaktion zu treiben scheint und diese beschleunigt.
Gibt es irgendwo anders als auf der Erde Wasser?
Bisher wurde auf keinem Planeten des Sonnensystems Wasser gefunden, außer auf der Erde. Ja, sie nehmen seine Anwesenheit auf den Satelliten solcher Riesenplaneten wie Jupiter, Saturn, Neptun und Uranus an, aber bis jetzt haben Wissenschaftler keine genauen Daten. Es gibt eine weitere, noch nicht vollständig verifizierte Hypothese über das Grundwasser auf dem Planeten Mars und auf dem Erdtrabanten - dem Mond. In Bezug auf den Mars wurde eine Reihe von Theorien aufgestellt, dass es auf diesem Planeten einst einen Ozean gab, und sein mögliches Modell wurde sogar von Wissenschaftlern entworfen.
Außerhalb des Sonnensystems gibt es viele große und kleine Planeten, auf denen es laut Wissenschaftlern Wasser geben könnte. Aber bisher gibt es nicht die geringste Möglichkeit, sich dessen sicher zu sein.
Wie man die thermische und elektrische Leitfähigkeit von Wasser praktisch nutzt
Da Wasser eine hohe Wärmekapazität hat, wird es in Heizungsleitungen als Wärmeträger verwendet. Es sorgt für die Wärmeübertragung vom Erzeuger zum Verbraucher. Auch viele Kernkraftwerke verwenden Wasser als ausgezeichnetes Kühlmittel.
In der Medizin wird Eis zum Kühlen und Dampf zum Desinfizieren verwendet. Eis wird auch im Catering-System verwendet.
In vielen Kernreaktoren wird Wasser als Moderator für eine erfolgreiche nukleare Kettenreaktion verwendet.
Druckwasser wird verwendet, um Steine zu sp alten, zu durchbrechen und sogar zu schneiden. Dies wird aktiv beim Bau von Tunneln, unterirdischen Anlagen, Lagerhäusern und U-Bahnen eingesetzt.
Schlussfolgerung
Aus dem Artikel folgt, dass Wasser in seinen Eigenschaften und Funktionen die unersetzlichste und erstaunlichste Substanz auf der Erde ist. Hängt das Leben eines Menschen oder eines anderen Lebewesens auf der Erde vom Wasser ab? Sicherlich ja. Trägt diese Substanz zur menschlichen wissenschaftlichen Tätigkeit bei? Ja. Hat Wasser elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und andere nützliche Eigenschaften? Die Antwort ist auch ja. Eine andere Sache ist, dass es auf der Erde immer weniger Wasser gibt und noch mehr sauberes Wasser. Und unsere Aufgabe ist es, sie (und damit uns alle) davor zu bewahren und zu sichernVerschwinden.
