Τι σημαίνει h2o στη χημεία. Τύποι για ομοιοπολικούς δεσμούς

Το νερό είναι μια από τις πιο κοινές ουσίες στη φύση (η υδρόσφαιρα καταλαμβάνει το 71% της επιφάνειας της Γης). Το νερό παίζει σημαντικό ρόλο στη γεωλογία και την ιστορία του πλανήτη. Οι ζωντανοί οργανισμοί δεν μπορούν να υπάρξουν χωρίς νερό. Το γεγονός είναι ότι το ανθρώπινο σώμα είναι σχεδόν 63% - 68% νερό. Σχεδόν όλες οι βιοχημικές αντιδράσεις σε κάθε ζωντανό κύτταρο είναι αντιδράσεις σε υδατικά διαλύματα... Σε διαλύματα (κυρίως υδατικά), οι περισσότερες τεχνολογικές διεργασίες λαμβάνουν χώρα στη χημική βιομηχανία, στην παραγωγή φαρμάκων και προϊόντων διατροφής. Και στη μεταλλουργία, το νερό είναι εξαιρετικά σημαντικό, και όχι μόνο για ψύξη. Δεν είναι τυχαίο ότι η υδρομεταλλουργία -η εξόρυξη μετάλλων από μεταλλεύματα και συμπυκνώματα με τη χρήση διαλυμάτων διαφόρων αντιδραστηρίων- έχει γίνει μια σημαντική βιομηχανία.

Νερό, δεν έχεις χρώμα, γεύση, μυρωδιά,
δεν μπορείς να σε περιγράψουν, χαίρεσαι,
χωρίς να ξέρεις τι είσαι. Δεν μπορώ να πω
αυτό που είναι απαραίτητο για τη ζωή: είσαι η ίδια η ζωή.
Μας γεμίζεις χαρά
που δεν μπορούν να εξηγηθούν από τα συναισθήματά μας.
Μαζί σας, η δύναμη επιστρέφει σε εμάς,
που έχουμε ήδη αποχαιρετήσει.
Με τη χάρη σας, ξεκινάμε ξανά
βράστε τα ξερά πηγάδια της καρδιάς μας.
(A. de Saint-Exupery. Planet of people)

Έγραψα ένα δοκίμιο με θέμα «Το νερό είναι η πιο εκπληκτική ουσία στον κόσμο». Επέλεξα αυτό το θέμα γιατί είναι το πιο σχετικό θέμα, αφού το νερό είναι η πιο σημαντική ουσία στη Γη χωρίς την οποία δεν μπορεί να υπάρξει ζωντανός οργανισμός και δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν βιολογικές, χημικές αντιδράσεις και τεχνολογικές διεργασίες.

Το νερό είναι η πιο εκπληκτική ουσία στη Γη

Το νερό είναι μια γνωστή και ασυνήθιστη ουσία. Ο γνωστός Σοβιετικός επιστήμονας Ακαδημαϊκός I. V. Petryanov αποκάλεσε το δημοφιλές επιστημονικό βιβλίο του για το νερό «την πιο εκπληκτική ουσία στον κόσμο». Και η «Διασκεδαστική Φυσιολογία», που γράφτηκε από τον Διδάκτωρ Βιολογικών Επιστημών B.F. Sergeev, ξεκινά με ένα κεφάλαιο για το νερό - «Η ουσία που δημιούργησε τον πλανήτη μας».
Οι επιστήμονες έχουν απόλυτο δίκιο: δεν υπάρχει ουσία στη Γη που να είναι πιο σημαντική για εμάς από το συνηθισμένο νερό, και ταυτόχρονα δεν υπάρχει άλλη τέτοια ουσία, στις ιδιότητες της οποίας θα υπήρχαν τόσες αντιφάσεις και ανωμαλίες όσες και στις ιδιότητές του.

Σχεδόν τα 3/4 της επιφάνειας του πλανήτη μας καταλαμβάνεται από ωκεανούς και θάλασσες. Το στερεό νερό - χιόνι και πάγος - καλύπτει το 20% της γης. Το κλίμα του πλανήτη εξαρτάται από το νερό. Οι γεωφυσικοί λένε ότι η Γη θα είχε κρυώσει εδώ και πολύ καιρό και θα είχε μετατραπεί σε ένα άψυχο κομμάτι πέτρας, αν όχι το νερό. Έχει πολύ υψηλή θερμοχωρητικότητα. Όταν θερμαίνεται, απορροφά θερμότητα. κρυώνει, το δίνει μακριά. Το χερσαίο νερό τόσο απορροφά όσο και επιστρέφει πολλή θερμότητα και έτσι «ισοπεδώνει» το κλίμα. Και η Γη προστατεύεται από το κοσμικό κρύο από εκείνα τα μόρια του νερού που είναι διάσπαρτα στην ατμόσφαιρα - σε σύννεφα και με τη μορφή ατμών ... δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς νερό - αυτή είναι η πιο σημαντική ουσία στη Γη.
Η δομή του μορίου του νερού

Η συμπεριφορά του νερού είναι «παράλογη». Αποδεικνύεται ότι οι μεταβάσεις του νερού από στερεά σε υγρή και αέρια κατάσταση συμβαίνουν σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από ό,τι θα έπρεπε. Έχει βρεθεί μια εξήγηση για αυτές τις ανωμαλίες. Το μόριο νερού H 2 O είναι χτισμένο με τη μορφή τριγώνου: η γωνία μεταξύ των δύο δεσμών οξυγόνου-υδρογόνου είναι 104 μοίρες. Επειδή όμως και τα δύο άτομα υδρογόνου βρίσκονται στην ίδια πλευρά του οξυγόνου, τα ηλεκτρικά φορτία σε αυτό διασκορπίζονται. Το μόριο του νερού είναι πολικό, γεγονός που είναι ο λόγος για την ειδική αλληλεπίδραση μεταξύ των διαφορετικών μορίων του. Τα άτομα υδρογόνου στο μόριο H 2 O, με μερικό θετικό φορτίο, αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια των ατόμων οξυγόνου γειτονικών μορίων. Ένας τέτοιος χημικός δεσμός ονομάζεται δεσμός υδρογόνου. Συνδυάζει μόρια H 2 O σε μοναδικά χωρικά πολυμερή. το επίπεδο στο οποίο βρίσκονται οι δεσμοί υδρογόνου είναι κάθετο στο επίπεδο των ατόμων του ίδιου μορίου H 2 O. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων του νερού εξηγεί κυρίως τις ακανόνιστα υψηλές θερμοκρασίες τήξης και βρασμού του. Χρειάζεται πρόσθετη ενέργεια για να χαλαρώσουν και στη συνέχεια να σπάσουν οι δεσμοί υδρογόνου. Και αυτή η ενέργεια είναι πολύ σημαντική. Αυτός είναι ο λόγος που, παρεμπιπτόντως, η θερμική ικανότητα του νερού είναι τόσο υψηλή.

Τι δεσμούς έχει το H 2 O;

Το μόριο του νερού έχει δύο πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς Η-Ο.

Σχηματίζονται λόγω της επικάλυψης δύο p ενός ηλεκτρονίου - νέφη ενός ατόμου οξυγόνου και ενός ηλεκτρονίου S - νεφών δύο ατόμων υδρογόνου.

Το άτομο οξυγόνου στο μόριο του νερού έχει τέσσερα ζεύγη ηλεκτρονίων. Δύο από αυτά εμπλέκονται στο σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών, δηλ. είναι δεσμευτικές. Τα άλλα δύο ζεύγη ηλεκτρονίων είναι μη δεσμευτικά.

Υπάρχουν τέσσερις πόλοι φορτίων σε ένα μόριο: δύο είναι θετικοί και δύο είναι αρνητικοί. Τα θετικά φορτία συγκεντρώνονται στα άτομα υδρογόνου, καθώς το οξυγόνο είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το υδρογόνο. Δύο αρνητικοί πόλοι πέφτουν σε δύο μη δεσμευτικά ζεύγη ηλεκτρονίων οξυγόνου.

Μια τέτοια ιδέα της δομής του μορίου καθιστά δυνατή την εξήγηση πολλών ιδιοτήτων του νερού, ιδιαίτερα τη δομή του πάγου. Στο κρυσταλλικό πλέγμα του πάγου, κάθε ένα από τα μόρια περιβάλλεται από άλλα τέσσερα. Σε μια επίπεδη εικόνα, αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Το διάγραμμα δείχνει ότι η σύνδεση μεταξύ των μορίων πραγματοποιείται μέσω ενός ατόμου υδρογόνου:
Το θετικά φορτισμένο άτομο υδρογόνου ενός μορίου νερού έλκεται από το αρνητικά φορτισμένο άτομο οξυγόνου ενός άλλου μορίου νερού. Ένας τέτοιος δεσμός ονομάζεται δεσμός υδρογόνου (συμβολίζεται με τελείες). Όσον αφορά τη δύναμη, ένας δεσμός υδρογόνου είναι περίπου 15-20 φορές ασθενέστερος από έναν ομοιοπολικό δεσμό. Επομένως, ο δεσμός υδρογόνου σπάει εύκολα, κάτι που παρατηρείται, για παράδειγμα, κατά την εξάτμιση του νερού.

Η δομή του υγρού νερού μοιάζει με αυτή του πάγου. Στο υγρό νερό, τα μόρια συνδέονται μεταξύ τους επίσης μέσω δεσμών υδρογόνου, αλλά η δομή του νερού είναι λιγότερο «άκαμπτη» από αυτή του πάγου. Λόγω της θερμικής κίνησης των μορίων στο νερό, ορισμένοι δεσμοί υδρογόνου σπάνε, άλλοι σχηματίζονται.

Φυσικές ιδιότητες του H 2 O

Νερό, H 2 O, άοσμο, άγευστο, άχρωμο υγρό (μπλε σε παχιά στρώματα). πυκνότητα 1 g / cm 3 (στις 3,98 μοίρες), t pl \u003d 0 μοίρες, t kip \u003d 100 μοίρες.
Υπάρχουν διάφοροι τύποι νερού: υγρό, στερεό και αέριο.
Το νερό είναι η μόνη ουσία στη φύση που, υπό γήινες συνθήκες, υπάρχει και στις τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης:

υγρό - νερό
στερεό - πάγος
αέριος - ατμός

Ο Σοβιετικός επιστήμονας V. I. Vernadsky έγραψε: "Το νερό ξεχωρίζει στην ιστορία του πλανήτη μας. Δεν υπάρχει κανένα φυσικό σώμα που θα μπορούσε να συγκριθεί μαζί του ως προς την επιρροή του στην πορεία των κυριότερων, μεγαλοπρεπέστερων γεωλογικών διεργασιών. Δεν υπάρχει επίγεια ουσία - ένα ορυκτό πετρωμάτων, ένα ζωντανό σώμα, που δεν θα το περιείχε.Όλη η γήινη ύλη διαποτίζεται και αγκαλιάζεται από αυτήν.

Χημικές ιδιότητες του H 2 O

Από τις χημικές ιδιότητες του νερού, ιδιαίτερα σημαντική είναι η ικανότητα των μορίων του να διασπώνται (αποσυντίθενται) σε ιόντα και η ικανότητα του νερού να διαλύει ουσίες διαφορετικής χημικής φύσης. Ο ρόλος του νερού ως του κύριου και καθολικού διαλύτη καθορίζεται κυρίως από την πολικότητα των μορίων του (η μετατόπιση των κέντρων θετικών και αρνητικών φορτίων) και, ως εκ τούτου, από την εξαιρετικά υψηλή διηλεκτρική σταθερά του. Τα αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, και ιδιαίτερα τα ιόντα, έλκονται μεταξύ τους στο νερό 80 φορές πιο αδύναμα από ό,τι θα έλκονταν στον αέρα. Οι δυνάμεις αμοιβαίας έλξης μεταξύ των μορίων ή των ατόμων ενός σώματος βυθισμένου στο νερό είναι επίσης πιο αδύναμες από ό,τι στον αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι ευκολότερο για τη θερμική κίνηση να διαχωριστούν τα μόρια. Γι' αυτό συμβαίνει διάλυση, συμπεριλαμβανομένων πολλών δυσδιάλυτων ουσιών: μια σταγόνα φθείρει μια πέτρα ...

Διάσπαση (διάσπαση) μορίων νερού σε ιόντα:
H 2 O → H + + OH, ή 2H 2 O → H 3 O (ιόν υδροξυλίου) + OH
υπό κανονικές συνθήκες είναι εξαιρετικά ασήμαντο. κατά μέσο όρο, ένα μόριο στα 500.000.000 διασπάται. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η πρώτη από τις παραπάνω εξισώσεις είναι καθαρά υπό όρους: ένα πρωτόνιο H χωρίς κέλυφος ηλεκτρονίων δεν μπορεί να υπάρχει σε ένα υδατικό μέσο. Συνδυάζεται αμέσως με ένα μόριο νερού, σχηματίζοντας ένα ιόν υδροξειδίου H 3 O. Σκεφτείτε ακόμη και ότι οι συσχετισμοί των μορίων του νερού στην πραγματικότητα διασπώνται σε πολύ βαρύτερα ιόντα, όπως, για παράδειγμα,
8H 2 O → HgO 4 + H 7 O 4, και η αντίδραση H 2 O → H + + OH - είναι μόνο ένα πολύ απλοποιημένο σχήμα της πραγματικής διαδικασίας.

Η αντιδραστικότητα του νερού είναι σχετικά χαμηλή. Είναι αλήθεια ότι ορισμένα ενεργά μέταλλα είναι σε θέση να εκτοπίσουν το υδρογόνο από αυτό:
2Na+2H2O → 2NaOH+H2,

και σε μια ατμόσφαιρα ελεύθερου φθορίου, το νερό μπορεί να καεί:
2F 2 +2H 2 O → 4HF+O 2 .

Οι συνηθισμένοι παγοκρύσταλλοι αποτελούνται επίσης από παρόμοιους μοριακούς συνεργάτες μοριακών ενώσεων. Η «συσκευασία» των ατόμων σε έναν τέτοιο κρύσταλλο δεν είναι ιοντική και ο πάγος δεν μεταφέρει καλά τη θερμότητα. Η πυκνότητα του υγρού νερού σε θερμοκρασία κοντά στο μηδέν είναι μεγαλύτερη από αυτή του πάγου. Στους 0°C, 1 γραμμάριο πάγου καταλαμβάνει όγκο 1,0905 cm 3 και 1 γραμμάριο υγρού νερού - 1,0001 cm 3 . Και ο πάγος επιπλέει, γι' αυτό οι δεξαμενές δεν παγώνουν, αλλά καλύπτονται μόνο με ένα κάλυμμα πάγου. Αυτή είναι μια άλλη ανωμαλία του νερού: αφού λιώσει, πρώτα συστέλλεται και μόνο τότε, στη στροφή των 4 μοιρών, με μια περαιτέρω διαδικασία, αρχίζει να διαστέλλεται. Σε υψηλές πιέσεις, ο συνηθισμένος πάγος μπορεί να μετατραπεί στις λεγόμενες πάγος - 1, πάγος - 2, πάγος - 3, κ.λπ. - βαρύτερες και πυκνότερες κρυσταλλικές μορφές αυτής της ουσίας. Ο πιο σκληρός, πυκνότερος και πιο πυρίμαχος μέχρι τώρα είναι ο πάγος - 7 - που λαμβάνεται σε πίεση 3 κιλών Pa. Λιώνει στους 190 βαθμούς.

Ο κύκλος του νερού στη φύση

Το ανθρώπινο σώμα είναι διαποτισμένο από εκατομμύρια αιμοφόρα αγγεία. Μεγάλες αρτηρίες και φλέβες συνδέουν τα κύρια όργανα του σώματος μεταξύ τους, οι μικρότερες τα πλέκουν από όλες τις πλευρές, τα λεπτότερα τριχοειδή αγγεία φτάνουν σχεδόν σε κάθε κύτταρο. Είτε σκάβετε μια τρύπα, είτε κάθεστε σε ένα μάθημα είτε κοιμάστε χαρούμενοι, το αίμα ρέει συνεχώς μέσα από αυτά, συνδέοντας τον εγκέφαλο και το στομάχι, τα νεφρά και το συκώτι, τα μάτια και τους μύες σε ένα ενιαίο σύστημα του ανθρώπινου σώματος. Σε τι χρησιμεύει το αίμα;

Το αίμα μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες και θρεπτικά συστατικά από το στομάχι σε κάθε κύτταρο του σώματός σας. Το αίμα συλλέγει τα απόβλητα από όλες, ακόμη και τις πιο απομονωμένες γωνίες του σώματος, απελευθερώνοντάς το από το διοξείδιο του άνθρακα και άλλες περιττές, συμπεριλαμβανομένων των επικίνδυνων ουσιών. Το αίμα μεταφέρει σε όλο το σώμα ειδικές ουσίες - ορμόνες που ρυθμίζουν και συντονίζουν την εργασία διαφορετικών οργάνων. Με άλλα λόγια, το αίμα συνδέει διάφορα μέρη του σώματος σε ένα ενιαίο σύστημα, σε έναν καλά συντονισμένο και αποτελεσματικό οργανισμό.

Ο πλανήτης μας έχει επίσης κυκλοφορικό σύστημα. Το αίμα της Γης είναι νερό και τα αιμοφόρα αγγεία είναι ποτάμια, ποταμοί, ρυάκια και λίμνες. Και αυτό δεν είναι απλώς μια σύγκριση, μια καλλιτεχνική μεταφορά. Το νερό στη Γη παίζει τον ίδιο ρόλο με το αίμα στο ανθρώπινο σώμα και, όπως παρατήρησαν πρόσφατα οι επιστήμονες, η δομή του δικτύου ποταμών μοιάζει πολύ με τη δομή του ανθρώπινου κυκλοφορικού συστήματος. "Ο αρματιστής της φύσης" - έτσι ονόμασε το νερό ο μεγάλος Λεονάρντο ντα Βίντσι, ήταν αυτή που περνώντας από το έδαφος στα φυτά, από τα φυτά στην ατμόσφαιρα, ρέοντας κατά μήκος ποταμών από τις ηπείρους στους ωκεανούς και επιστρέφοντας πίσω με ρεύματα αέρα , συνδέοντας διάφορα στοιχεία της φύσης μεταξύ τους, μετατρέποντάς τα σε ένα ενιαίο γεωγραφικό σύστημα. Το νερό δεν περνά απλώς από το ένα φυσικό συστατικό στο άλλο. Όπως το αίμα, μεταφέρει μια τεράστια ποσότητα χημικών ουσιών μαζί του, εξάγοντας τες από το έδαφος στα φυτά, από τη γη στις λίμνες και τους ωκεανούς, από την ατμόσφαιρα στη γη. Όλα τα φυτά μπορούν να καταναλώνουν τα θρεπτικά συστατικά που περιέχονται στο έδαφος μόνο με νερό, όπου βρίσκονται σε διαλυμένη κατάσταση. Αν δεν υπήρχε η εισροή νερού από το χώμα στα φυτά, όλα τα βότανα, ακόμη και αυτά που φυτρώνουν στα πιο πλούσια εδάφη, θα πέθαιναν «από την πείνα», σαν ένας έμπορος που πέθαινε από την πείνα σε ένα σεντούκι χρυσού. Το νερό παρέχει θρεπτικά συστατικά στους κατοίκους των ποταμών, των λιμνών και των θαλασσών. Ρεύματα που ρέουν χαρούμενα από χωράφια και λιβάδια κατά την άνοιξη του χιονιού ή μετά τις καλοκαιρινές βροχές συλλέγουν χημικές ουσίες που είναι αποθηκευμένες στο έδαφος κατά μήκος της διαδρομής και τις μεταφέρουν στους κατοίκους των δεξαμενών και της θάλασσας, συνδέοντας έτσι τις χερσαίες και υδάτινες περιοχές του πλανήτη μας. Το πιο πλούσιο «τραπέζι» σχηματίζεται σε εκείνα τα μέρη όπου τα ποτάμια που φέρουν θρεπτικά συστατικά εκβάλλουν σε λίμνες και θάλασσες. Επομένως, τέτοια τμήματα των ακτών - εκβολές ποταμών - διακρίνονται από μια ταραχή υποβρύχιας ζωής. Και ποιος διαθέτει τα απόβλητα που δημιουργούνται από τα διάφορα γεωγραφικά συστήματα; Και πάλι, το νερό, και ως επιταχυντής, λειτουργεί πολύ καλύτερα από το ανθρώπινο κυκλοφορικό σύστημα, το οποίο εκτελεί μόνο εν μέρει αυτή τη λειτουργία. Ο καθαριστικός ρόλος του νερού είναι ιδιαίτερα σημαντικός τώρα, όταν ένα άτομο δηλητηριάζει το περιβάλλον με απόβλητα από πόλεις, βιομηχανικές και αγροτικές επιχειρήσεις. Το σώμα ενός ενήλικα περιέχει περίπου 5-6 κιλά. αίμα, το μεγαλύτερο μέρος του οποίου κυκλοφορεί συνεχώς ανάμεσα σε διάφορα μέρη του σώματός του. Και πόσο νερό εξυπηρετεί τη ζωή του κόσμου μας;

Όλα τα νερά στη γη που δεν αποτελούν μέρος των πετρωμάτων ενώνονται με την έννοια της «υδρόσφαιρας». Το βάρος του είναι τόσο μεγάλο που συνήθως μετριέται όχι σε κιλά ή τόνους, αλλά σε κυβικά χιλιόμετρα. Ένα κυβικό χιλιόμετρο είναι ένας κύβος με το μέγεθος κάθε άκρης του 1 km, που καταλαμβάνεται συνεχώς από το νερό. Το βάρος 1 km 3 νερού ισούται με 1 δισεκατομμύριο τόνους Ολόκληρη η γη περιέχει 1,5 δισεκατομμύρια km 3 νερό, που είναι περίπου 150000000000000000000000 τόνοι σε βάρος! Για κάθε άτομο, υπάρχουν 1,4 km 3 νερό, ή 250 εκατομμύρια τόνοι. Πιείτε, δεν θέλω!
Αλλά δυστυχώς, όλα δεν είναι τόσο απλά. Γεγονός είναι ότι το 94% αυτού του όγκου είναι τα νερά των ωκεανών, τα οποία δεν είναι κατάλληλα για τους περισσότερους οικονομικούς σκοπούς. Μόνο το 6% είναι χερσαία νερά, από τα οποία μόνο το 1/3 είναι φρέσκο, δηλ. μόνο το 2% του συνολικού όγκου της υδρόσφαιρας. Το μεγαλύτερο μέρος αυτού του γλυκού νερού συγκεντρώνεται σε παγετώνες. Σημαντικά λιγότερα από αυτά βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια της γης (σε ρηχά υπόγεια, υδάτινους ορίζοντες, σε υπόγειες λίμνες, σε εδάφη, καθώς και σε ατμοσφαιρικούς ατμούς. Πολύ λίγοι πέφτουν στο μερίδιο των ποταμών, από τα οποία οι άνθρωποι παίρνουν κυρίως νερό - 1,2 χιλιάδες km 3. Ο συνολικός όγκος νερού που περιέχεται σε ζωντανούς οργανισμούς κάθε φορά είναι απολύτως αμελητέος. Άρα δεν υπάρχει τόσο πολύ νερό στον πλανήτη μας που να μπορεί να καταναλωθεί από τον άνθρωπο και τους άλλους ζωντανούς οργανισμούς. Αλλά γιατί δεν τελειώνει; Τελικά, άνθρωποι και ζώα πίνουν συνεχώς νερό, τα φυτά το εξατμίζουν στην ατμόσφαιρα και τα ποτάμια το μεταφέρουν στον ωκεανό.

Γιατί η γη δεν μένει χωρίς νερό;

Το ανθρώπινο κυκλοφορικό σύστημα είναι ένα κλειστό κύκλωμα μέσω του οποίου το αίμα ρέει συνεχώς, μεταφέροντας οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα, θρεπτικά συστατικά και άχρηστα προϊόντα. Αυτό το ρεύμα δεν τελειώνει ποτέ, γιατί είναι κύκλος ή δαχτυλίδι, και, όπως γνωρίζετε, «το δαχτυλίδι δεν έχει τέλος». Το δίκτυο νερού του πλανήτη μας είναι διατεταγμένο σύμφωνα με την ίδια αρχή. Το νερό στη Γη βρίσκεται σε συνεχή κυκλοφορία και η απώλειά του σε έναν σύνδεσμο αναπληρώνεται αμέσως λόγω της ροής από έναν άλλο. Η κινητήρια δύναμη πίσω από τον κύκλο του νερού είναι η ηλιακή ενέργεια και η βαρύτητα. Λόγω του κύκλου του νερού, όλα τα μέρη της υδρόσφαιρας είναι στενά ενωμένα και διασυνδέουν άλλα συστατικά της φύσης. Στην πιο γενική του μορφή, ο κύκλος του νερού στον πλανήτη μας έχει ως εξής. Υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια του ωκεανού και της γης και εισέρχεται στην ατμόσφαιρα, και η εξάτμιση από την επιφάνεια της γης πραγματοποιείται τόσο από τα ποτάμια και τις δεξαμενές όσο και από το έδαφος και τα φυτά. Μέρος του νερού επιστρέφει αμέσως με τη βροχή πίσω στον ωκεανό, και μέρος μεταφέρεται από τους ανέμους στη στεριά, όπου πέφτει με τη μορφή βροχής και χιονιού. Μπαίνοντας στο έδαφος, το νερό απορροφάται εν μέρει σε αυτό, αναπληρώνοντας τα αποθέματα εδαφικής υγρασίας και υπόγειων υδάτων, ρέει εν μέρει στην επιφάνεια σε ποτάμια και δεξαμενές, η υγρασία του εδάφους εν μέρει περνά στα φυτά, τα οποία το εξατμίζουν στην ατμόσφαιρα και εν μέρει ρέει σε ποτάμια , μόνο σε χαμηλότερη ταχύτητα. Ποτάμια, που τροφοδοτούνται από νερό από επιφανειακά ρεύματα και υπόγεια ύδατα, μεταφέρουν νερό στον Παγκόσμιο Ωκεανό, αναπληρώνοντας τις απώλειές του. Το νερό εξατμίζεται από την επιφάνειά του, εισέρχεται ξανά στην ατμόσφαιρα και ο κύκλος κλείνει. Η ίδια κίνηση του νερού μεταξύ όλων των συστατικών της φύσης και όλων των τμημάτων της επιφάνειας της γης συμβαίνει συνεχώς και συνεχώς για πολλά εκατομμύρια χρόνια.

Πρέπει να ειπωθεί ότι ο κύκλος του νερού δεν είναι εντελώς κλειστός. Μέρος του, μπαίνοντας στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, αποσυντίθεται υπό τη δράση του ηλιακού φωτός και πηγαίνει στο διάστημα. Αλλά αυτές οι ασήμαντες απώλειες αναπληρώνονται συνεχώς λόγω της ροής του νερού από τα βαθιά στρώματα της γης κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων. Εξαιτίας αυτού, ο όγκος της υδρόσφαιρας σταδιακά αυξάνεται. σύμφωνα με κάποιους υπολογισμούς, πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, ο όγκος του ήταν 20 εκατομμύρια km 3, δηλ. ήταν επτά χιλιάδες φορές μικρότερο από το σύγχρονο. Στο μέλλον, η ποσότητα του νερού στη Γη, προφανώς, θα αυξηθεί επίσης, δεδομένου ότι ο όγκος του νερού στον μανδύα της Γης υπολογίζεται σε 20 δισεκατομμύρια km 3 - αυτό είναι 15 φορές περισσότερο από τον τρέχοντα όγκο της υδρόσφαιρας. Συγκρίνοντας τον όγκο του νερού σε ξεχωριστά μέρη της υδρόσφαιρας με την εισροή νερού σε αυτά και τους γειτονικούς συνδέσμους του κύκλου, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η δραστηριότητα της ανταλλαγής νερού, δηλ. ο χρόνος κατά τον οποίο ο όγκος του νερού στον Παγκόσμιο Ωκεανό, στην ατμόσφαιρα ή στο έδαφος μπορεί να ανανεωθεί πλήρως. Η πιο αργή ανανέωση του νερού γίνεται στους πολικούς παγετώνες (μία φορά κάθε 8.000 χρόνια). Και το πιο γρήγορο είναι το νερό του ποταμού, το οποίο σε όλα τα ποτάμια της Γης αλλάζει εντελώς σε 11 ημέρες.

Η πείνα για νερό του πλανήτη

«Η Γη είναι ένας πλανήτης εκπληκτικής μπλε»! - ανέφεραν με ενθουσιασμό ότι επέστρεψαν από το διάστημα μετά την προσγείωση στο φεγγάρι, Αμερικανοί αστροναύτες. Και πώς θα μπορούσε ο πλανήτης μας να φαίνεται διαφορετικός αν περισσότερα από τα 2/3 της επιφάνειάς του καταλαμβάνονται από θάλασσες και ωκεανούς, παγετώνες και λίμνες, ποτάμια, λίμνες και δεξαμενές. Τότε, όμως, τι σημαίνει το φαινόμενο του οποίου το όνομα είναι στους τίτλους; Τι είδους «πείνα» μπορεί να υπάρξει αν υπάρχει τέτοια αφθονία υδάτινων σωμάτων στη Γη; Ναι, υπάρχει περισσότερο από αρκετό νερό στη Γη. Αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι η ζωή στον πλανήτη Γη, σύμφωνα με τους επιστήμονες, εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο νερό και μόνο μετά ήρθε στη γη. Οι οργανισμοί έχουν διατηρήσει την εξάρτησή τους από το νερό στην πορεία της εξέλιξης για πολλά εκατομμύρια χρόνια. Το νερό είναι το κύριο «δομικό υλικό» από το οποίο αποτελείται το σώμα τους. Αυτό μπορεί εύκολα να επαληθευτεί αναλύοντας τους αριθμούς στους παρακάτω πίνακες:

Ο τελευταίος αριθμός αυτού του πίνακα δείχνει ότι σε ένα άτομο που ζυγίζει 70 κιλά. περιέχει 50 κιλά. νερό! Αλλά ακόμη περισσότερο από αυτό είναι στο ανθρώπινο έμβρυο: σε μια περίοδο τριών ημερών - 97%, σε μια περίοδο τριών μηνών - 91%, σε μια περίοδο οκτώ μηνών - 81%.

Το πρόβλημα της «πείνας για νερό» είναι η ανάγκη ακράτειας ορισμένης ποσότητας νερού στον οργανισμό, καθώς υπάρχει συνεχής απώλεια υγρασίας κατά τη διάρκεια διαφόρων φυσιολογικών διεργασιών. Για μια κανονική ύπαρξη σε ένα εύκρατο κλίμα, ένα άτομο χρειάζεται να λαμβάνει περίπου 3,5 λίτρα νερού την ημέρα με φαγητό και ποτό, στην έρημο αυτό το ποσοστό αυξάνεται σε τουλάχιστον 7,5 λίτρα. Χωρίς φαγητό, ένα άτομο μπορεί να υπάρξει για περίπου σαράντα ημέρες, και χωρίς νερό, πολύ λιγότερο - 8 ημέρες. Σύμφωνα με ειδικά ιατρικά πειράματα, με απώλεια υγρασίας σε ποσοστό 6-8% του σωματικού βάρους, ένα άτομο πέφτει σε ημι-συνειδητή κατάσταση, με απώλεια 10%, αρχίζουν οι παραισθήσεις, με 12%, ένα άτομο μπορεί δεν αναρρώνει πλέον χωρίς ειδική ιατρική φροντίδα, και με απώλεια 20%, αναπόφευκτο θάνατο. Πολλά ζώα προσαρμόζονται καλά στην έλλειψη υγρασίας. Το πιο διάσημο και εντυπωσιακό παράδειγμα αυτού είναι το «πλοίο της ερήμου», η καμήλα. Μπορεί να ζήσει για πολύ καιρό σε μια καυτή έρημο, χωρίς να καταναλώνει πόσιμο νερό και να χάσει έως και το 30% του αρχικού του βάρους χωρίς να θέτει σε κίνδυνο την απόδοσή του. Έτσι, σε ένα από τα ειδικά τεστ, μια καμήλα δούλεψε κάτω από τον καυτό καλοκαιρινό ήλιο για 8 ημέρες, χάνοντας 100 κιλά. από 450 κιλά. το αρχικό του βάρος. Και όταν τον έφεραν στο νερό, ήπιε 103 λίτρα και ανέκτησε το βάρος του. Έχει διαπιστωθεί ότι μια καμήλα μπορεί να πάρει έως και 40 λίτρα υγρασίας μετατρέποντας το λίπος που έχει συσσωρευτεί στην καμπούρα της. Τα ζώα της ερήμου, όπως οι jerboas και οι αρουραίοι καγκουρό, δεν χρησιμοποιούν καθόλου πόσιμο νερό - έχουν αρκετή υγρασία που παίρνουν από την τροφή και το νερό που σχηματίζεται στο σώμα τους κατά την οξείδωση του δικού τους λίπους, όπως και οι καμήλες. Ακόμη περισσότερο νερό καταναλώνεται για την ανάπτυξή τους και την ανάπτυξη των φυτών. Ένα κεφάλι λάχανου "πίνει" περισσότερο από ένα λίτρο νερό την ημέρα, ένα δέντρο κατά μέσο όρο - περισσότερα από 200 λίτρα νερό. Φυσικά, αυτός είναι ένας μάλλον κατά προσέγγιση αριθμός - διαφορετικά είδη δέντρων σε διαφορετικές φυσικές συνθήκες καταναλώνουν πολύ, πολύ διαφορετικές ποσότητες υγρασίας. Έτσι, το σαξόλι που αναπτύσσεται στην έρημο ξοδεύει μια ελάχιστη ποσότητα υγρασίας και ο ευκάλυπτος, που σε ορισμένα σημεία ονομάζεται «δέντρο της αντλίας», περνάει από μέσα του μια τεράστια ποσότητα νερού και για αυτό το λόγο οι φυτείες του χρησιμοποιούνται για την αποστράγγιση των ελών . Έτσι, τα ελώδη εδάφη ελονοσίας της πεδιάδας της Κολχίδας μετατράπηκαν σε μια ευημερούσα περιοχή.

Ήδη, περίπου το 10% του παγκόσμιου πληθυσμού στερείται καθαρού νερού. Και αν λάβουμε υπόψη ότι 800 εκατομμύρια νοικοκυριά σε αγροτικές περιοχές, όπου ζει περίπου το 25% του συνόλου της ανθρωπότητας, δεν έχουν τρεχούμενο νερό, τότε το πρόβλημα της «πείνας για νερό» γίνεται πραγματικά παγκόσμιο. Είναι ιδιαίτερα οξύ στις αναπτυσσόμενες χώρες, όπου περίπου το 90% του πληθυσμού χρησιμοποιεί κακό νερό. Η έλλειψη καθαρού νερού γίνεται ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που περιορίζουν την προοδευτική ανάπτυξη της ανθρωπότητας.

Ερωτήσεις εξοικονόμησης νερού με δυνατότητα αγοράς

Το νερό χρησιμοποιείται σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας. Είναι σχεδόν αδύνατο να ονομάσουμε οποιαδήποτε παραγωγική διαδικασία που δεν χρησιμοποιεί νερό. Λόγω της ραγδαίας ανάπτυξης της βιομηχανίας, της αύξησης του πληθυσμού των πόλεων, η κατανάλωση νερού αυξάνεται. Εξαιρετικής σημασίας είναι τα θέματα προστασίας των υδάτινων πόρων και πηγών από την εξάντληση, καθώς και από τη ρύπανση από τα λύματα. Όλοι γνωρίζουν τη ζημιά που προκαλούν τα λύματα στους κατοίκους των ταμιευτήρων. Ακόμα πιο τρομερό για έναν άνθρωπο και για όλη τη ζωή στη Γη είναι η εμφάνιση στα νερά του ποταμού φυτοφαρμάκων που ξεβράζονται από τα χωράφια. Άρα η παρουσία στο νερό 2,1 μερών του φυτοφαρμάκου (ενδρίνης) ανά δισεκατομμύριο μέρη νερού είναι αρκετή για να σκοτώσει όλα τα ψάρια σε αυτό. Μια τεράστια απειλή για την ανθρωπότητα είναι τα ακατέργαστα λύματα των οικισμών που απορρίπτονται στα ποτάμια. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται με την κατανόηση τέτοιων τεχνολογικών διεργασιών στις οποίες τα λύματα δεν απορρίπτονται σε δεξαμενές, αλλά μετά τον καθαρισμό επιστρέφουν ξανά στην τεχνολογική διαδικασία.

Επί του παρόντος, δίνεται μεγάλη προσοχή στην προστασία του περιβάλλοντος και, ειδικότερα, των φυσικών ταμιευτήρων. Δεδομένης της σημασίας αυτού του προβλήματος, στη χώρα μας δεν θεσπίζουν νόμο για την προστασία και την ορθολογική χρήση των φυσικών πόρων. Το σύνταγμα λέει: «Οι πολίτες της Ρωσίας είναι υποχρεωμένοι να προστατεύουν τη φύση, να προστατεύουν τα πλούτη της».

Τύποι νερού

Βρωμιούχο νερό -ένα κορεσμένο διάλυμα Br2 σε νερό (3,5% κατά βάρος Br2). Το βρωμιούχο νερό είναι ένας οξειδωτικός παράγοντας, ένας παράγοντας βρωμίωσης στην αναλυτική χημεία.

Αμμωνιακό νερό -Σχηματίζεται όταν το ακατέργαστο αέριο του φούρνου οπτάνθρακα έρχεται σε επαφή με νερό, το οποίο συμπυκνώνεται λόγω ψύξης με αέριο ή εγχέεται ειδικά σε αυτό για να ξεπλύνει το NH3. Και στις δύο περιπτώσεις, λαμβάνεται το λεγόμενο αδύναμο, ή καθαριστικό, αμμωνιακό νερό. Με απόσταξη αυτού του αμμωνιακού νερού με υδρατμούς και στη συνέχεια αναρροή και συμπύκνωση, λαμβάνεται συμπυκνωμένο νερό αμμωνίας (18 - 20% NH 3 κατά μάζα), το οποίο χρησιμοποιείται στην παραγωγή σόδας, ως υγρό λίπασμα κ.λπ.

Το μόριο του νερού αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου (Η 2 Ο). Σχηματικά, η δομή ενός μορίου νερού μπορεί να απεικονιστεί ως εξής:

Το μόριο του νερού είναι ένα λεγόμενο πολικό μόριο, γιατί τα θετικά και αρνητικά του φορτία δεν κατανέμονται ομοιόμορφα γύρω από κάποιο κέντρο, αλλά τοποθετούνται ασύμμετρα, σχηματίζοντας θετικούς και αρνητικούς πόλους. Το σχήμα δείχνει, με εξαιρετικά απλοποιημένο τρόπο, πώς δύο άτομα υδρογόνου συνδέονται με ένα άτομο οξυγόνου, σχηματίζοντας ένα μόριο νερού.

Η γωνία που σημειώνεται στο σχήμα και η απόσταση μεταξύ των ατόμων εξαρτώνται από την κατάσταση συσσωμάτωσης του νερού (υποδηλώνονται παράμετροι ισορροπίας, αφού λαμβάνουν χώρα σταθερές διακυμάνσεις). Έτσι, στην κατάσταση ατμού, η γωνία είναι 104° 40", η απόσταση O-H είναι 0,096 nm· στον πάγο, η γωνία είναι 109° 30", η απόσταση O-H είναι 0,099 nm. Η διαφορά μεταξύ των παραμέτρων ενός μορίου σε κατάσταση ατμού (ελεύθερη) και σε πάγο προκαλείται από την επίδραση γειτονικών μορίων. Επηρεάζονται επίσης μόρια στην υγρή φάση, στα οποία, εκτός από την επίδραση των γειτονικών μορίων του νερού, υπάρχει έντονη επίδραση διαλυμένων ιόντων άλλων ουσιών.

Η ιστορία του προσδιορισμού της σύστασης του μορίου του νερού

Ξεκινώντας από την προέλευση της χημείας, οι επιστήμονες για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα θεωρούσαν το νερό ως μια απλή ουσία, καθώς δεν μπορούσε να αποσυντεθεί ως αποτέλεσμα των αντιδράσεων που ήταν γνωστές εκείνη την εποχή. Επιπλέον, η σταθερότητα των ιδιοτήτων του νερού, όπως ήταν, επιβεβαίωσε αυτή τη θέση.

Την άνοιξη του 1783, ο Kanendish στο εργαστήριό του στο Κέμπριτζ δούλευε με τον πρόσφατα ανακαλυφθέν "ζωτικό αέρα" - όπως ονομαζόταν το οξυγόνο εκείνη την εποχή, και "καύσιμος αέρας" (όπως ονομαζόταν το υδρογόνο). Ανέμειξε έναν όγκο «ζωτικού αέρα» με δύο όγκους «καύσιμου αέρα» και πέρασε μια ηλεκτρική εκκένωση μέσα από το μείγμα. Το μίγμα άστραψε και τα τοιχώματα της φιάλης καλύφθηκαν με σταγονίδια υγρού. Εξετάζοντας το υγρό, ο επιστήμονας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι είναι καθαρό νερό. Νωρίτερα, ένα παρόμοιο φαινόμενο είχε περιγράψει ο Γάλλος χημικός Pierre Maker: εισήγαγε ένα πορσελάνινο πιατάκι στη φλόγα του «εύκαυστου αέρα», πάνω στο οποίο σχηματίστηκαν σταγονίδια υγρού. Ποια ήταν η έκπληξη του Maker όταν εξέτασε το υγρό που προέκυψε και διαπίστωσε ότι ήταν νερό. Αποδείχθηκε κάποιο παράδοξο: το ίδιο το νερό που σβήνει τη φωτιά σχηματίζεται κατά την καύση. Όπως καταλαβαίνουμε τώρα, το νερό συντέθηκε από οξυγόνο και υδρογόνο:

H 2 + O 2 → 2H 2 O + 136,74 kcal.

Υπό κανονικές συνθήκες, αυτή η αντίδραση δεν λαμβάνει χώρα και για να ενεργοποιηθεί το υδρογόνο, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η θερμοκρασία του μείγματος, για παράδειγμα, με τη βοήθεια ενός ηλεκτρικού σπινθήρα, όπως στα πειράματα του Cavendish. Ο Henry Cavendish είχε επαρκή δεδομένα για να καθορίσει τις αναλογίες οξυγόνου και υδρογόνου στο νερό. Αλλά δεν το έκανε. Ίσως τον εμπόδιζε μια βαθιά πίστη στη θεωρία του φλογίστονα, με βάση την οποία προσπάθησε να ερμηνεύσει τα πειράματά του.

Τα νέα για τα πειράματα του Κάβεντις έφτασαν στο Παρίσι τον Ιούνιο του ίδιου έτους. Ο Λαβουαζιέ επανέλαβε αμέσως αυτά τα πειράματα, στη συνέχεια διεξήγαγε μια ολόκληρη σειρά από παρόμοια πειράματα και λίγους μήνες αργότερα, στις 12 Νοεμβρίου 1783, ανήμερα του Αγίου Μαρτίνου, ανέφερε τα αποτελέσματα της έρευνάς του στην παραδοσιακή συνάντηση της Γαλλικής Ακαδημίας Επιστημών. . Ο τίτλος της έκθεσής του είναι περίεργος, χαρακτηριστικός ολόκληρης εκείνης της αδιάφορης παιδαγωγικής εποχής των μεγάλων ανακαλύψεων της φυσικής επιστήμης: «Σχετικά με τη φύση του νερού και τα πειράματα, που προφανώς επιβεβαιώνουν ότι αυτή η ουσία δεν είναι, αυστηρά μιλώντας, στοιχείο, αλλά μπορεί να αποσυντεθεί και ξανασχηματίστηκε». Η έκθεση αντιμετωπίστηκε με έντονες αντιρρήσεις - τα δεδομένα του Λαβουαζιέ έρχονταν σαφώς σε αντίθεση με την τότε σεβαστή και δημοφιλή θεωρία του phlogiston. Σωστά συμπέρανε ότι το νερό σχηματίζεται από τον συνδυασμό του «καύσιμου αερίου» με το οξυγόνο και περιέχει (κατά μάζα) 15% του πρώτου και 85% του δεύτερου (σύγχρονα δεδομένα - 11,19% και 88,81%).

Δύο χρόνια αργότερα, ο Λαβουαζιέ επέστρεψε και πάλι στα πειράματα με το νερό. Η Ακαδημία Επιστημών έθεσε ένα πρακτικό καθήκον για τον Lavoisier - να βρει έναν φθηνό τρόπο παραγωγής υδρογόνου ως το ελαφρύτερο αέριο για τις ανάγκες της αναδυόμενης αεροναυπηγικής. Ο Λαβουαζιέ έφερε στη δουλειά έναν στρατιωτικό μηχανικό, μαθηματικό και χημικό Jean Meunier. Επέλεξαν το νερό ως αρχική ουσία - δύσκολα ήταν δυνατό να βρουν πρώτες ύλες φθηνότερα. Γνωρίζοντας ότι το νερό είναι ένας συνδυασμός υδρογόνου και οξυγόνου, προσπάθησαν να βρουν έναν τρόπο να αφαιρέσουν το οξυγόνο από αυτό. Διάφοροι αναγωγικοί παράγοντες ήταν κατάλληλοι για το σκοπό αυτό, αλλά ο μεταλλικός σίδηρος ήταν ο πιο προσιτός. Από τον αποστακτήρα-λέβητα, οι υδρατμοί εισήλθαν σε μια κάννη όπλου γεμάτη με ρινίσματα σιδήρου, πυρωμένοι σε ένα μαγκάλι. Σε θερμοκρασία κόκκινης θερμότητας (800 ° C), ο σίδηρος αντιδρά με υδρατμούς και απελευθερώνεται υδρογόνο:

3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2

Το προκύπτον υδρογόνο συλλέχθηκε και οι υδρατμοί που δεν αντέδρασαν συμπυκνώθηκαν στο ψυγείο και διαχωρίστηκαν από το υδρογόνο ως συμπύκνωμα. Για κάθε 100 κόκκους νερού, ελήφθησαν 15 κόκκοι υδρογόνου και 85 κόκκοι οξυγόνου (1 κόκκος = 62,2 mg). Η εργασία αυτή είχε επίσης μεγάλη θεωρητική σημασία. Επιβεβαίωσε προηγούμενα συμπεράσματα (από την εμπειρία της καύσης υδρογόνου σε οξυγόνο κάτω από ένα κουδούνι) ότι το νερό περιέχει 15% υδρογόνο και 85% οξυγόνο (σύγχρονα δεδομένα - 11,19% και 88,81%).

Με βάση το γεγονός ότι ο «καύσιμος αέρας» εμπλέκεται στο σχηματισμό του νερού, ο Γάλλος χημικός Guiton de Morvo το 1787 πρότεινε να το ονομάσουμε υδρογόνο (από τις λέξεις υδρο-νερό και gennao-γεννώ). Η ρωσική λέξη «υδρογόνο», δηλ. «γεννώντας το νερό» είναι η ακριβής μετάφραση του λατινικού ονόματος.

Ο Joseph Louis Gay-Lussac και ο Alexander Humboldt, έχοντας πραγματοποιήσει κοινά πειράματα το 1805, διαπίστωσαν για πρώτη φορά ότι χρειάζονται δύο όγκοι υδρογόνου και ένας όγκος οξυγόνου για να σχηματιστεί νερό. Παρόμοιες σκέψεις εξέφρασε και ο Ιταλός επιστήμονας Amedeo Avogadro. Το 1842, ο Jean Baptiste Dumas καθόρισε την αναλογία βάρους υδρογόνου και οξυγόνου στο νερό ως 2:16.

Ωστόσο, λόγω του γεγονότος ότι υπήρχε μεγάλη σύγχυση με τις ατομικές μάζες των στοιχείων στο πρώτο μισό του 19ου αιώνα και αυτή η κατάσταση έγινε ακόμη πιο περίπλοκη λόγω της εισαγωγής της έννοιας του "ισοδύναμου βάρους", για μεγάλο χρονικό διάστημα. φορά ο τύπος του νερού γράφτηκε με διάφορους τρόπους: μερικές φορές ως HO, μετά ως H 2 O και ακόμη και ως H 2 O 2. Ο D.I. έγραψε για αυτό. Mendeleev: "Στη δεκαετία του '50, κάποιοι πήραν O \u003d 8, άλλοι O \u003d 16, αν H \u003d 1. Το νερό για το πρώτο ήταν HO, υπεροξείδιο του υδρογόνου HO 2, για το δεύτερο, όπως τώρα, νερό H 2 O, υπεροξείδιο του υδρογόνου H 2 O 2 ή HO. Πρόβλημα, ασυνέπεια επικράτησε ... ".

Μετά το Διεθνές Συνέδριο Χημικών στην Καρλσρούη, που πραγματοποιήθηκε το 1860, κατέστη δυνατό να διευκρινιστούν ορισμένα ζητήματα που έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην περαιτέρω ανάπτυξη της ατομικής-μοριακής θεωρίας και, κατά συνέπεια, στη σωστή ερμηνεία της ατομικής σύστασης του νερού. . Καθιερώθηκε ένας ενιαίος χημικός συμβολισμός.

Πειραματικές μελέτες που πραγματοποιήθηκαν τον 19ο αιώνα με μεθόδους βάρους και όγκου έδειξαν τελικά πειστικά ότι το νερό ως χημική ένωση μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο H 2 O.

Όπως είναι ήδη γνωστό, το μόριο του νερού είναι μάλλον "μονόπλευρο" - και τα δύο άτομα υδρογόνου είναι γειτονικά με το οξυγόνο στη μία πλευρά. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτό το εξαιρετικά σημαντικό χαρακτηριστικό του μορίου του νερού καθιερώθηκε καθαρά κερδοσκοπικά πολύ πριν από την εποχή της φασματοσκοπικής έρευνας από τον Άγγλο καθηγητή D. Bernal. Προχώρησε από το γεγονός ότι το νερό έχει πολύ ισχυρή ηλεκτρική ροπή (τότε το 1932 ήταν γνωστό). Ο ευκολότερος τρόπος βέβαια είναι να «κατασκευάσεις» ένα μόριο νερού τοποθετώντας όλα τα συστατικά του άτομα σε ευθεία γραμμή, δηλ. H-O-H. «Ωστόσο», γράφει ο Μπερνάλ, «ένα μόριο νερού δεν μπορεί να κατασκευαστεί με αυτόν τον τρόπο, γιατί με μια τέτοια δομή ένα μόριο που περιέχει δύο θετικά άτομα υδρογόνου και ένα αρνητικό άτομο οξυγόνου θα ήταν ηλεκτρικά ουδέτερο, δεν θα είχε μια ορισμένη κατεύθυνση... ηλεκτρική ροπή μπορεί να είναι μόνο εάν και τα δύο άτομα υδρογόνου είναι γειτονικά με το οξυγόνο στην ίδια πλευρά.

, γύψος κ.λπ.), που υπάρχει στο έδαφος, απαιτείται. συστατικό όλων των ζωντανών οργανισμών.

Ισοτοπική σύνθεση.Υπάρχουν 9 σταθερές ισοτοπικές ποικιλίες νερού. Η περιεκτικότητά τους σε γλυκό νερό είναι κατά μέσο όρο η εξής (mol.%): 1 H 2 16 O - 99,13; 1 Η 2 18 Ο - 0,2; 1 Η 2 17 0-0,04; 1Η2Ο16Ο-0,03; οι υπόλοιπες πέντε ισοτοπικές ποικιλίες υπάρχουν στο νερό σε αμελητέες ποσότητες. Εκτός από τις σταθερές ισοτοπικές ποικιλίες, το νερό περιέχει μια μικρή ποσότητα ραδιενεργού 3 H 2 (ή T 2 O). Ισοτοπική σύνθεση φυσικού νερού διαφορετικής προέλευσης διαφέρει. Η αναλογία 1 H / 2 H είναι ιδιαίτερα ασταθής: στα γλυκά νερά - κατά μέσο όρο 6900, στο θαλασσινό νερό - 5500, στον πάγο - 5500-9000. Σύμφωνα με τη φυσική ιδιότητες D 2 O διαφέρει σημαντικά από το συνηθισμένο νερό (βλ. βαρύ νερό). Το νερό που περιέχει 18 O είναι πιο κοντά στο νερό με 16 O.

Phys. οι ιδιότητες του νερού είναι ανώμαλες. Λιώσιμο του πάγου στο atm. η πίεση συνοδεύεται από μείωση του όγκου κατά 9%. Συντελεστής θερμοκρασίας Η ογκομετρική διαστολή του πάγου και του υγρού νερού είναι αρνητική σε t-pax, αντίστοιχα. κάτω από -210°C και 3,98°C. Η θερμοχωρητικότητα του C ° κατά την τήξη σχεδόν διπλασιάζεται και στην περιοχή 0-100 ° C είναι σχεδόν ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία (υπάρχει ένα ελάχιστο στους 35 ° C). Ελάχιστη ισοθερμική Η συμπιεστότητα (44,9*10 -11 Pa-1), που παρατηρείται στους 46°C, εκφράζεται αρκετά καθαρά. Σε χαμηλές πιέσεις και θερμοκρασίες έως 30 ° C, το ιξώδες του νερού μειώνεται με την αύξηση της πίεσης. Υψηλό διηλεκτρικό. η διαπερατότητα και η διπολική ροπή του νερού καθορίζουν την καλή του διαλυτική ισχύ σε σχέση με πολικές και ιονογόνες ουσίες. Λόγω των υψηλών τιμών του C °, και το νερό είναι ένας σημαντικός ρυθμιστής του κλίματος. συνθήκες στη γη, σταθεροποιώντας το t-ru στην επιφάνειά του. Επιπλέον, η εγγύτητα της γωνίας H-O-H με την τετραεδρική (109 ° 28 ") προκαλεί την ευθρυπτότητα των δομών του πάγου και του υγρού νερού και, ως αποτέλεσμα, μια ανώμαλη εξάρτηση της πυκνότητας από το t-ry. Επομένως, μεγάλες δεξαμενές μην παγώνουν στον πάτο, που κάνει την ύπαρξη ζωής μέσα τους.

Αυτί. 1 - ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΥΔΑΤΜΟΥ ΣΕ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

Αλλά η πυκνότητα των τροποποιήσεων II-VI είναι πολύ μικρότερη από αυτή που θα μπορούσε να έχει ο πάγος με πυκνή συσσώρευση μορίων. Μόνο στις τροποποιήσεις VII και VIII επιτυγχάνεται επαρκώς υψηλή πυκνότητα συσκευασίας: στη δομή τους, δύο κανονικά δίκτυα κατασκευασμένα από τετράεδρα (παρόμοια με αυτά που υπάρχουν σε κυβικά Ic χαμηλής θερμοκρασίας, που είναι ισοδομικά με το διαμάντι), εισάγονται το ένα στο άλλο. ; Ταυτόχρονα, διατηρείται ένα σύστημα ευθύγραμμων δεσμών υδρογόνου και συντονισμός. ο αριθμός για το οξυγόνο διπλασιάζεται και φτάνει το 8. Η διάταξη των ατόμων οξυγόνου στους πάγους VII και VIII είναι παρόμοια με τη διάταξη των ατόμων στον σίδηρο και σε πολλά άλλα μέταλλα. Στους συνηθισμένους (Ih) και κυβικούς (Ic) πάγους, καθώς και στους πάγους HI, V-VII, ο προσανατολισμός των μορίων δεν προσδιορίζεται: και τα δύο πρωτόνια που βρίσκονται πιο κοντά στο άτομο O σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς μαζί του, κάτι που μπορεί να είναι. κατευθύνεται σε οποιαδήποτε δύο από τα τέσσερα γειτονικά άτομα οξυγόνου στις κορυφές του τετραέδρου. Διηλεκτρικός η διαπερατότητα αυτών των τροποποιήσεων είναι υψηλή (μεγαλύτερη από αυτή του υγρού νερού). Οι τροποποιήσεις II, VIII και IX έχουν προσανατολισμό. το διηλεκτρικό τους. η διαπερατότητα είναι χαμηλή (περίπου 3). Ο πάγος VIII είναι μια παραλλαγή του πάγου VII με τάξη πρωτονίων και ο πάγος IX είναι ο πάγος III. Οι πυκνότητες των προσανατολισμένων τροποποιήσεων (VIII, IX) είναι κοντά στις πυκνότητες των αντίστοιχων διαταραγμένων τροποποιήσεων (VII, III).

Το νερό ως διαλύτης. Το νερό διαλύεται καλά. πολική και διάσπαση σε ιόντα in-va. Συνήθως, η τιμή p αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά μερικές φορές η εξάρτηση από τη θερμοκρασία είναι πιο περίπλοκη. Άρα, r-rarity pl. Τα θειικά, τα ανθρακικά και τα φωσφορικά άλατα με την αύξηση του t-ry μειώνονται ή πρώτα αυξάνονται και στη συνέχεια διέρχονται από ένα μέγιστο. Η τιμή p της χαμηλής πολικότητας in-in (συμπεριλαμβανομένων των αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα) στο νερό είναι χαμηλή και με την αύξηση του t-ry συνήθως αρχικά μειώνεται και μετά περνά από ένα ελάχιστο. Με την αύξηση της πίεσης, η τιμή p των αερίων αυξάνεται, περνώντας από ένα μέγιστο σε υψηλές πιέσεις. Πολλές ουσίες διαλύονται στο νερό και αντιδρούν με αυτό. Για παράδειγμα, ιόντα NH 4 μπορεί να υπάρχουν σε διαλύματα NH 3 (βλ. επίσης Υδρόλυση). Ανάμεσα σε ιόντα διαλυμένα στο νερό, άτομα, μόρια που δεν συνάπτουν χημικές σχέσεις με αυτό. περιφέρειες, και

Η πιο σημαντική ουσία του πλανήτη μας, μοναδική στις ιδιότητες και τη σύστασή της, είναι φυσικά το νερό. Εξάλλου, χάρη σε αυτήν υπάρχει ζωή στη Γη, ενώ δεν υπάρχει σε άλλα αντικείμενα του ηλιακού συστήματος που είναι γνωστά σήμερα. Στερεό, υγρό, με τη μορφή ατμού - είναι απαραίτητο και σημαντικό για οποιονδήποτε. Το νερό και οι ιδιότητές του αποτελούν αντικείμενο μελέτης ενός ολόκληρου επιστημονικού κλάδου - της υδρολογίας.

Η ποσότητα του νερού στον πλανήτη

Αν λάβουμε υπόψη τον δείκτη της ποσότητας αυτού του οξειδίου σε όλες τις καταστάσεις συσσωμάτωσης, τότε είναι περίπου το 75% της συνολικής μάζας στον πλανήτη. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το δεσμευμένο νερό σε οργανικές ενώσεις, ζωντανά όντα, μέταλλα και άλλα στοιχεία.

Αν λάβουμε υπόψη μόνο την υγρή και στερεή κατάσταση του νερού, το ποσοστό θα πέσει στο 70,8%. Εξετάστε πώς κατανέμονται αυτά τα ποσοστά, όπου περιέχεται η εν λόγω ουσία.

Το αλμυρό νερό στους ωκεανούς και τις θάλασσες, οι αλμυρές λίμνες στη Γη είναι 360 εκατομμύρια km 2.
Το γλυκό νερό κατανέμεται άνισα: στους παγετώνες της Γροιλανδίας, της Αρκτικής και της Ανταρκτικής, 16,3 εκατομμύρια km 2 είναι εγκλωβισμένα σε πάγο.
Σε φρέσκα ποτάμια, βάλτους και λίμνες συγκεντρώνονται 5,3 εκατομμύρια km 2 οξειδίου του υδρογόνου.
Τα υπόγεια ύδατα είναι 100 εκατομμύρια m 3 .

Αυτός είναι ο λόγος που οι αστροναύτες από το μακρινό διάστημα μπορούν να δουν τη Γη με τη μορφή μιας μπλε μπάλας με σπάνια κομμάτια γης. Το νερό και οι ιδιότητές του, η γνώση των δομικών χαρακτηριστικών είναι σημαντικά στοιχεία της επιστήμης. Επιπλέον, τα τελευταία χρόνια, η ανθρωπότητα έχει αρχίσει να αντιμετωπίζει σαφή έλλειψη γλυκού νερού. Ίσως μια τέτοια γνώση θα βοηθήσει στην επίλυση αυτού του προβλήματος.

Η σύσταση του νερού και η δομή του μορίου

Εάν λάβουμε υπόψη αυτούς τους δείκτες, τότε οι ιδιότητες που παρουσιάζει αυτή η εκπληκτική ουσία θα γίνουν αμέσως ξεκάθαρες. Έτσι, ένα μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου, επομένως έχει τον εμπειρικό τύπο H 2 O. Επιπλέον, τα ηλεκτρόνια και των δύο στοιχείων παίζουν σημαντικό ρόλο στην κατασκευή του ίδιου του μορίου. Ας δούμε ποια είναι η δομή του νερού και οι ιδιότητές του.

Προφανώς, κάθε μόριο είναι προσανατολισμένο γύρω από το άλλο και μαζί σχηματίζουν ένα κοινό κρυσταλλικό πλέγμα. Είναι ενδιαφέρον ότι το οξείδιο είναι χτισμένο με τη μορφή ενός τετραέδρου - ενός ατόμου οξυγόνου στο κέντρο, και δύο ζεύγη ηλεκτρονίων του και δύο άτομα υδρογόνου γύρω του ασύμμετρα. Εάν σχεδιάσετε γραμμές μέσα από τα κέντρα των πυρήνων των ατόμων και τα συνδέσετε, τότε θα έχετε ακριβώς ένα τετραεδρικό γεωμετρικό σχήμα.

Η γωνία μεταξύ του κέντρου του ατόμου οξυγόνου και των πυρήνων του υδρογόνου είναι 104,5 0 C. Το μήκος του δεσμού Ο-Η είναι 0,0957 nm. Η παρουσία ζευγών ηλεκτρονίων οξυγόνου, καθώς και η υψηλότερη συγγένεια ηλεκτρονίων σε σύγκριση με το υδρογόνο, εξασφαλίζουν το σχηματισμό ενός αρνητικά φορτισμένου πεδίου στο μόριο. Αντίθετα, οι πυρήνες υδρογόνου αποτελούν το θετικά φορτισμένο μέρος της ένωσης. Έτσι, αποδεικνύεται ότι το μόριο του νερού είναι ένα δίπολο. Αυτό καθορίζει τι μπορεί να είναι το νερό και οι φυσικές του ιδιότητες εξαρτώνται επίσης από τη δομή του μορίου. Για τα ζωντανά όντα, αυτά τα χαρακτηριστικά παίζουν ζωτικό ρόλο.

Βασικές φυσικές ιδιότητες

Αυτά περιλαμβάνουν το κρυσταλλικό πλέγμα, τα σημεία βρασμού και τήξης και ειδικά μεμονωμένα χαρακτηριστικά. Θα τα εξετάσουμε όλα.

Η δομή του κρυσταλλικού πλέγματος του οξειδίου του υδρογόνου εξαρτάται από την κατάσταση συσσωμάτωσης. Μπορεί να είναι στερεό - πάγος, υγρό - βασικό νερό υπό κανονικές συνθήκες, αέριο - ατμός όταν η θερμοκρασία του νερού ανεβαίνει πάνω από τους 100 0 C. Ο πάγος σχηματίζει όμορφους κρυστάλλους με σχέδια. Το πλέγμα στο σύνολό του είναι χαλαρό, αλλά η σύνδεση είναι πολύ δυνατή, η πυκνότητα είναι χαμηλή. Μπορείτε να το δείτε στο παράδειγμα νιφάδων χιονιού ή παγωμένων μοτίβων σε γυαλί. Στο συνηθισμένο νερό, το πλέγμα δεν έχει σταθερό σχήμα, αλλάζει και περνά από τη μια κατάσταση στην άλλη.
Το μόριο του νερού στο διάστημα έχει το σωστό σχήμα μπάλας. Ωστόσο, υπό την επίδραση της βαρύτητας της γης, παραμορφώνεται και σε υγρή κατάσταση παίρνει τη μορφή αγγείου.
Το γεγονός ότι η δομή του οξειδίου του υδρογόνου είναι δίπολο καθορίζει τις ακόλουθες ιδιότητες: υψηλή θερμική αγωγιμότητα και θερμοχωρητικότητα, η οποία μπορεί να εντοπιστεί στην ταχεία θέρμανση και μακρά ψύξη μιας ουσίας, την ικανότητα να προσανατολίζεται γύρω από τον εαυτό της τόσο ιόντα όσο και μεμονωμένα ηλεκτρόνια. ενώσεις. Αυτό κάνει το νερό έναν γενικό διαλύτη (πολικό και ουδέτερο).
Η σύνθεση του νερού και η δομή του μορίου εξηγούν την ικανότητα αυτής της ένωσης να σχηματίζει πολλαπλούς δεσμούς υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων και άλλων ενώσεων που έχουν μη κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων (αμμωνία, αλκοόλη και άλλα).
Το σημείο βρασμού του υγρού νερού είναι 100 0 C, η κρυστάλλωση συμβαίνει στους +4 0 C. Κάτω από αυτόν τον δείκτη - πάγος. Εάν αυξήσετε την πίεση, το σημείο βρασμού του νερού θα αυξηθεί απότομα. Έτσι, σε υψηλές ατμόσφαιρες, ο μόλυβδος μπορεί να λιώσει σε αυτό, αλλά ταυτόχρονα δεν θα βράσει καν (πάνω από 300 0 C).
Οι ιδιότητες του νερού είναι πολύ σημαντικές για τα ζωντανά όντα. Για παράδειγμα, ένα από τα πιο σημαντικά είναι η επιφανειακή τάση. Αυτός είναι ο σχηματισμός του λεπτότερου προστατευτικού φιλμ στην επιφάνεια του οξειδίου του υδρογόνου. Μιλάμε για υγρό νερό. Είναι πολύ δύσκολο να σπάσεις αυτό το φιλμ με μηχανική δράση. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι θα χρειαστεί δύναμη ίση με βάρος 100 τόνων. Πώς να το παρατηρήσετε; Το φιλμ είναι εμφανές όταν το νερό στάζει αργά από τη βρύση. Μπορεί να φανεί ότι είναι σαν σε κάποιο είδος κελύφους, το οποίο τεντώνεται σε ένα ορισμένο όριο και βάρος και ξεκολλάει με τη μορφή στρογγυλής σταγόνας, ελαφρώς παραμορφωμένης από τη βαρύτητα. Λόγω της επιφανειακής τάσης, πολλά αντικείμενα μπορούν να επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού. Τα έντομα με ειδικές προσαρμογές μπορούν να κινούνται ελεύθερα κατά μήκος του.
Το νερό και οι ιδιότητές του είναι ανώμαλες και μοναδικές. Σύμφωνα με οργανοληπτικές παραμέτρους, η ένωση αυτή είναι ένα άχρωμο υγρό, άοσμο και άγευστο. Αυτό που ονομάζουμε γεύση του νερού είναι τα μέταλλα και άλλα συστατικά που διαλύονται σε αυτό.
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του οξειδίου του υδρογόνου σε υγρή κατάσταση εξαρτάται από το πόσα και τι είδους άλατα είναι διαλυμένα σε αυτό. Το απεσταγμένο νερό, που δεν περιέχει ακαθαρσίες, δεν μεταφέρει ηλεκτρισμό.

Ο πάγος είναι μια ειδική κατάσταση του νερού. Στη δομή αυτής της κατάστασης, τα μόρια συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου και σχηματίζουν ένα όμορφο κρυσταλλικό πλέγμα. Είναι όμως αρκετά ασταθές και μπορεί εύκολα να σχιστεί, να λιώσει, δηλαδή να παραμορφωθεί. Υπάρχουν πολλά κενά μεταξύ των μορίων, οι διαστάσεις των οποίων υπερβαίνουν τις διαστάσεις των ίδιων των σωματιδίων. Εξαιτίας αυτού, η πυκνότητα του πάγου είναι μικρότερη από αυτή του υγρού οξειδίου του υδρογόνου.

Αυτό έχει μεγάλη σημασία για τα ποτάμια, τις λίμνες και άλλα σώματα γλυκού νερού. Πράγματι, το χειμώνα, το νερό σε αυτά δεν παγώνει εντελώς, αλλά καλύπτεται μόνο με μια πυκνή κρούστα ελαφρύτερου πάγου που επιπλέει επάνω. Εάν αυτή η ιδιότητα δεν ήταν χαρακτηριστική της στερεάς κατάστασης του οξειδίου του υδρογόνου, τότε οι δεξαμενές θα παγώσουν. Η ζωή κάτω από το νερό θα ήταν αδύνατη.

Επιπλέον, η στερεά κατάσταση του νερού έχει μεγάλη σημασία ως πηγή τεράστιας ποσότητας φρέσκων αποθεμάτων πόσης. Αυτοί είναι παγετώνες.

Το φαινόμενο του τριπλού σημείου μπορεί να ονομαστεί ειδική ιδιότητα του νερού. Αυτή είναι μια κατάσταση στην οποία πάγος, ατμός και υγρό μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα. Αυτό απαιτεί προϋποθέσεις όπως:

υψηλή πίεση - 610 Pa;
θερμοκρασία 0,01 0 С.

Η διαφάνεια του νερού ποικίλλει ανάλογα με τις ξένες ακαθαρσίες. Το υγρό μπορεί να είναι εντελώς διαφανές, ιριδίζον, θολό. Τα κύματα των κίτρινων και κόκκινων χρωμάτων απορροφώνται, οι ακτίνες του ιώδους διεισδύουν βαθιά.

Χημικές ιδιότητες

Το νερό και οι ιδιότητές του είναι ένα σημαντικό εργαλείο για την κατανόηση πολλών διεργασιών της ζωής. Ως εκ τούτου, είναι πολύ καλά μελετημένα. Έτσι, η υδροχημεία ενδιαφέρεται για το νερό και τις χημικές του ιδιότητες. Μεταξύ αυτών είναι τα ακόλουθα:

Ακαμψία. Αυτή είναι μια τέτοια ιδιότητα, η οποία εξηγείται από την παρουσία αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου, των ιόντων τους σε διάλυμα. Διακρίνεται σε μόνιμα (άλατα των ονομαζόμενων μετάλλων: χλωρίδια, θειικά, θειώδη, νιτρικά), προσωρινά (υδρογονανθρακικά), τα οποία αποβάλλονται με το βρασμό. Στη Ρωσία, το νερό μαλακώνει χημικά πριν από τη χρήση για καλύτερη ποιότητα.
Ορυκτοποίηση. Μια ιδιότητα που βασίζεται στη διπολική ροπή του οξειδίου του υδρογόνου. Λόγω της παρουσίας του, τα μόρια είναι σε θέση να προσκολλήσουν στον εαυτό τους πολλές άλλες ουσίες, ιόντα και να τα συγκρατήσουν. Έτσι δημιουργούνται συνεργάτες, κλαθράτες και άλλοι σύλλογοι.
ιδιότητες οξειδοαναγωγής. Ως γενικός διαλύτης, καταλύτης, συσχετιστής, το νερό μπορεί να αλληλεπιδράσει με πολλές απλές και πολύπλοκες ενώσεις. Με μερικούς, δρα ως οξειδωτικός παράγοντας, με άλλους - αντίστροφα. Ως αναγωγικός παράγοντας, αντιδρά με αλογόνα, άλατα, μερικά λιγότερο ενεργά μέταλλα και με πολλές οργανικές ουσίες. Οι τελευταίοι μετασχηματισμοί μελετώνται από την οργανική χημεία. Το νερό και οι ιδιότητές του, ιδιαίτερα οι χημικές του ιδιότητες, δείχνουν πόσο ευέλικτο και μοναδικό είναι. Ως οξειδωτικός παράγοντας, αντιδρά με ενεργά μέταλλα, μερικά δυαδικά άλατα, πολλές οργανικές ενώσεις, άνθρακα και μεθάνιο. Γενικά, οι χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν μια δεδομένη ουσία απαιτούν την επιλογή ορισμένων συνθηκών. Από αυτούς θα εξαρτηθεί το αποτέλεσμα της αντίδρασης.
βιοχημικές ιδιότητες. Το νερό είναι αναπόσπαστο μέρος όλων των βιοχημικών διεργασιών του σώματος, ως διαλύτης, καταλύτης και μέσο.
Αλληλεπίδραση με αέρια με το σχηματισμό clathrates. Το συνηθισμένο υγρό νερό μπορεί να απορροφήσει ακόμη και χημικά ανενεργά αέρια και να τα τοποθετήσει μέσα στις κοιλότητες μεταξύ των μορίων της εσωτερικής δομής. Τέτοιες ενώσεις ονομάζονται clathrates.
Με πολλά μέταλλα, το οξείδιο του υδρογόνου σχηματίζει κρυσταλλικούς υδρίτες, στους οποίους ενσωματώνεται αμετάβλητο. Για παράδειγμα, θειικός χαλκός (CuSO 4 * 5H 2 O), καθώς και συνήθεις υδρίτες (NaOH * H 2 O και άλλοι).
Το νερό χαρακτηρίζεται από σύνθετες αντιδράσεις στις οποίες σχηματίζονται νέες κατηγορίες ουσιών (οξέα, αλκάλια, βάσεις). Δεν είναι οξειδοαναγωγή.
Ηλεκτρόλυση. Κάτω από τη δράση ενός ηλεκτρικού ρεύματος, το μόριο αποσυντίθεται στα συστατικά αέρια - υδρογόνο και οξυγόνο. Ένας τρόπος για να τα αποκτήσετε είναι στο εργαστήριο και στη βιομηχανία.

Από τη σκοπιά της θεωρίας Lewis, το νερό είναι ασθενές οξύ και αδύναμη βάση ταυτόχρονα (αμφολύτης). Δηλαδή, μπορούμε να πούμε για μια ορισμένη αμφοτερικότητα στις χημικές ιδιότητες.

Το νερό και οι ευεργετικές του ιδιότητες για τα έμβια όντα

Είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί η σημασία που έχει το οξείδιο του υδρογόνου για όλα τα ζωντανά όντα. Εξάλλου, το νερό είναι η ίδια η πηγή της ζωής. Είναι γνωστό ότι χωρίς αυτό ένα άτομο δεν θα μπορούσε να ζήσει ούτε μια εβδομάδα. Το νερό, οι ιδιότητες και η σημασία του είναι απλά κολοσσιαίες.

Είναι ένας καθολικός, δηλαδή ικανός να διαλύει τόσο οργανικές όσο και ανόργανες ενώσεις, ένας διαλύτης που δρα σε ζωντανά συστήματα. Γι' αυτό το νερό είναι η πηγή και το μέσο για τη ροή όλων των καταλυτικών βιοχημικών μετασχηματισμών, με το σχηματισμό πολύπλοκων ζωτικών πολύπλοκων ενώσεων.
Η ικανότητα σχηματισμού δεσμών υδρογόνου καθιστά αυτή την ουσία καθολική στη διατήρηση της θερμοκρασίας χωρίς αλλαγή της κατάστασης συσσωμάτωσης. Αν δεν ήταν έτσι, τότε με την παραμικρή μείωση των μοιρών, θα μετατρεπόταν σε πάγο μέσα στα ζωντανά όντα, προκαλώντας κυτταρικό θάνατο.
Για ένα άτομο, το νερό είναι η πηγή όλων των βασικών οικιακών αγαθών και αναγκών: μαγείρεμα, πλύσιμο, καθάρισμα, μπάνιο, μπάνιο και κολύμπι κ.λπ.
Τα βιομηχανικά εργοστάσια (χημικά, κλωστοϋφαντουργικά, μηχανολογικά, τρόφιμα, διυλιστήρια πετρελαίου και άλλα) δεν θα μπορούσαν να εκτελέσουν το έργο τους χωρίς τη συμμετοχή του οξειδίου του υδρογόνου.
Από την αρχαιότητα πίστευαν ότι το νερό είναι πηγή υγείας. Χρησιμοποιήθηκε και χρησιμοποιείται σήμερα ως φαρμακευτική ουσία.
Τα φυτά το χρησιμοποιούν ως κύρια πηγή διατροφής, λόγω της οποίας παράγουν οξυγόνο, το αέριο που καθιστά δυνατή τη ζωή στον πλανήτη μας.

Υπάρχουν δεκάδες ακόμη λόγοι για τους οποίους το νερό είναι η πιο διαδεδομένη, σημαντική και απαραίτητη ουσία για όλα τα ζωντανά και τεχνητά δημιουργημένα αντικείμενα. Δώσαμε μόνο τα πιο προφανή, τα κυριότερα.

Υδρολογικός κύκλος νερού

Με άλλα λόγια, αυτός είναι ο κύκλος της στη φύση. Μια πολύ σημαντική διαδικασία που σας επιτρέπει να ανανεώνετε συνεχώς τα αποθέματα νερού που εξαφανίζονται. Πώς συμβαίνει;

Υπάρχουν τρεις κύριοι συμμετέχοντες: υπόγεια (ή υπόγεια) νερά, επιφανειακά ύδατα και ωκεανοί. Σημαντική είναι και η ατμόσφαιρα, η οποία συμπυκνώνεται και δημιουργεί βροχόπτωση. Επίσης ενεργοί συμμετέχοντες στη διαδικασία είναι φυτά (κυρίως δέντρα) που μπορούν να απορροφήσουν τεράστια ποσότητα νερού την ημέρα.

Οπότε η διαδικασία πάει κάπως έτσι. Τα υπόγεια νερά γεμίζουν τα υπόγεια τριχοειδή αγγεία και ρέουν προς την επιφάνεια και τον Παγκόσμιο Ωκεανό. Το επιφανειακό νερό στη συνέχεια προσλαμβάνεται από τα φυτά και διαχέεται στο περιβάλλον. Η εξάτμιση συμβαίνει επίσης από τεράστιες περιοχές των ωκεανών, των θαλασσών, των ποταμών, των λιμνών και άλλων υδάτινων μαζών. Μόλις μπει στην ατμόσφαιρα, τι κάνει το νερό; Συμπυκνώνεται και χύνεται πίσω ως βροχόπτωση (βροχή, χιόνι, χαλάζι).

Αν δεν είχαν συμβεί αυτές οι διεργασίες, τότε η παροχή νερού, ιδίως γλυκού νερού, θα είχε τελειώσει εδώ και πολύ καιρό. Γι' αυτό οι άνθρωποι δίνουν μεγάλη προσοχή στην προστασία και τον κανονικό υδρολογικό κύκλο.

Η έννοια του βαριού νερού

Στη φύση, το οξείδιο του υδρογόνου υπάρχει ως μείγμα ισοτόπων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το υδρογόνο σχηματίζει τρεις τύπους ισοτόπων: πρωτίου 1 Η, δευτέριο 2 Η, τρίτιο 3 Η. Το οξυγόνο, με τη σειρά του, επίσης δεν υστερεί και σχηματίζει τρεις σταθερές μορφές: 16 Ο, 17 Ο, 18 Ο Είναι χάρη στο Επομένως, δεν υπάρχει μόνο συνηθισμένο νερό πρωτίου της σύνθεσης H 2 O (1 H και 16 O), αλλά επίσης δευτέριο και τρίτιο.

Ταυτόχρονα, είναι το δευτέριο (2 Η) που είναι σταθερό σε δομή και μορφή, το οποίο περιλαμβάνεται στη σύνθεση όλων σχεδόν των φυσικών νερών, αλλά σε μικρές ποσότητες. Αυτό λένε βαρύ. Είναι κάπως διαφορετικό από το συνηθισμένο ή εύκολο από όλες τις απόψεις.

Το βαρύ νερό και οι ιδιότητές του χαρακτηρίζονται από πολλά σημεία.

Κρυσταλλώνεται σε θερμοκρασία 3,82 0 C.
Ο βρασμός παρατηρείται στους 101,42 0 C.
Η πυκνότητα είναι 1,1059 g/cm 3 .
Ως διαλύτης, είναι αρκετές φορές χειρότερο από το ελαφρύ νερό.
Έχει τον χημικό τύπο D 2 O.

Κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων που έδειχναν την επίδραση αυτού του νερού στα ζωντανά συστήματα, διαπιστώθηκε ότι μόνο ορισμένοι τύποι βακτηρίων μπορούν να ζουν σε αυτό. Χρειάστηκε χρόνος για να προσαρμοστούν και να εγκλιματιστούν οι αποικίες. Αλλά, έχοντας προσαρμοστεί, αποκατέστησαν πλήρως όλες τις ζωτικές λειτουργίες (αναπαραγωγή, διατροφή). Επιπλέον, οι χάλυβες είναι πολύ ανθεκτικοί στις επιπτώσεις της ραδιενεργής ακτινοβολίας. Τα πειράματα σε βατράχους και ψάρια δεν έδωσαν θετικό αποτέλεσμα.

Τα σύγχρονα πεδία εφαρμογής του δευτερίου και του βαρέος νερού που σχηματίζεται από αυτό είναι η πυρηνική και πυρηνική μηχανική. Αυτό το νερό μπορεί να ληφθεί σε εργαστηριακές συνθήκες με ηλεκτρόλυση συνηθισμένου νερού - σχηματίζεται ως υποπροϊόν. Το ίδιο το δευτέριο σχηματίζεται με επαναλαμβανόμενη απόσταξη υδρογόνου σε ειδικές συσκευές. Η εφαρμογή του βασίζεται στην ικανότητα να επιβραδύνει τη σύνθεση νετρονίων και τις αντιδράσεις πρωτονίων. Είναι το βαρύ νερό και τα ισότοπα υδρογόνου που αποτελούν τη βάση για τη δημιουργία μιας πυρηνικής βόμβας και μιας βόμβας υδρογόνου.

Πειράματα σχετικά με τη χρήση νερού δευτερίου από ανθρώπους σε μικρές ποσότητες έδειξαν ότι δεν παραμένει για πολύ - παρατηρείται πλήρης απόσυρση μετά από δύο εβδομάδες. Είναι αδύνατο να το χρησιμοποιήσετε ως πηγή υγρασίας για ζωή, αλλά η τεχνική σημασία είναι απλά τεράστια.

Λιώστε το νερό και την εφαρμογή του

Από την αρχαιότητα, οι ιδιότητες αυτού του νερού έχουν αναγνωριστεί από τους ανθρώπους ως θεραπευτικές. Έχει παρατηρηθεί από καιρό ότι όταν λιώνει το χιόνι, τα ζώα προσπαθούν να πιουν νερό από τις λακκούβες που σχηματίζονται. Αργότερα, μελετήθηκαν προσεκτικά η δομή και οι βιολογικές επιδράσεις του στο ανθρώπινο σώμα.

Το λιωμένο νερό, τα σημάδια και οι ιδιότητές του βρίσκονται στη μέση μεταξύ του συνηθισμένου φωτός και του πάγου. Από το εσωτερικό, δεν σχηματίζεται μόνο από μόρια, αλλά από ένα σύνολο συστάδων που σχηματίζονται από κρυστάλλους και αέρια. Δηλαδή, μέσα στα κενά ανάμεσα στα δομικά μέρη του κρυστάλλου βρίσκονται υδρογόνο και οξυγόνο. Σε γενικές γραμμές, η δομή του λιωμένου νερού είναι παρόμοια με τη δομή του πάγου - η δομή διατηρείται. Οι φυσικές ιδιότητες αυτού του οξειδίου του υδρογόνου αλλάζουν ελαφρώς σε σύγκριση με το συνηθισμένο. Ωστόσο, η βιολογική επίδραση στον οργανισμό είναι εξαιρετική.

Όταν το νερό παγώνει κατά το πρώτο κλάσμα, το βαρύτερο μέρος μετατρέπεται σε πάγο - αυτά είναι ισότοπα δευτερίου, άλατα και ακαθαρσίες. Επομένως, αυτός ο πυρήνας πρέπει να αφαιρεθεί. Αλλά το υπόλοιπο είναι καθαρό, δομημένο και υγιεινό νερό. Ποια είναι η επίδραση στο σώμα; Οι επιστήμονες του Ερευνητικού Ινστιτούτου του Ντόνετσκ ονόμασαν τους ακόλουθους τύπους βελτιώσεων:

Επιτάχυνση των διαδικασιών ανάκτησης.
Ενίσχυση της ανοσίας.
Μετά την εισπνοή τέτοιου νερού, τα παιδιά αναρρώνουν και θεραπεύουν κρυολογήματα, βήχα, καταρροή και ούτω καθεξής.
Βελτιώνει την αναπνοή, την κατάσταση του λάρυγγα και των βλεννογόνων.
Η γενική ευημερία ενός ατόμου, η δραστηριότητα αυξάνεται.

Σήμερα, υπάρχουν αρκετοί υποστηρικτές της θεραπείας με λιωμένο νερό, που γράφουν τις θετικές τους κριτικές. Ωστόσο, υπάρχουν επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων των γιατρών, που δεν υποστηρίζουν αυτές τις απόψεις. Πιστεύουν ότι δεν θα υπάρξει βλάβη από ένα τέτοιο νερό, αλλά θα υπάρξει μικρό όφελος.

Ενέργεια

Γιατί οι ιδιότητες του νερού μπορούν να αλλάξουν και να αποκατασταθούν κατά τη μετάβαση σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης; Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι η εξής: αυτή η ένωση έχει τη δική της μνήμη πληροφοριών, η οποία καταγράφει όλες τις αλλαγές και οδηγεί στην αποκατάσταση της δομής και των ιδιοτήτων την κατάλληλη στιγμή. Το πεδίο βιοενέργειας από το οποίο διέρχεται μέρος του νερού (αυτό που προέρχεται από το διάστημα) φέρει ένα ισχυρό φορτίο ενέργειας. Αυτό το μοτίβο χρησιμοποιείται συχνά στη θεραπεία. Ωστόσο, από ιατρικής άποψης, δεν είναι κάθε νερό ικανό να έχει ευεργετική επίδραση, συμπεριλαμβανομένων των πληροφοριών.

Δομημένο νερό - τι είναι;

Αυτό είναι το νερό που έχει μια ελαφρώς διαφορετική δομή μορίων, τη διάταξη των κρυσταλλικών δικτυωμάτων (όπως αυτή που παρατηρείται στον πάγο), αλλά εξακολουθεί να είναι υγρό (η απόψυξη ανήκει επίσης σε αυτόν τον τύπο). Σε αυτή την περίπτωση, η σύνθεση του νερού και οι ιδιότητές του, από επιστημονική άποψη, δεν διαφέρουν από εκείνες που χαρακτηρίζουν το συνηθισμένο οξείδιο του υδρογόνου. Επομένως, το δομημένο νερό δεν μπορεί να έχει τόσο ευρύ θεραπευτικό αποτέλεσμα που του αποδίδουν εσωτεριστές και υποστηρικτές της εναλλακτικής ιατρικής.

O.V. Mosin

Βαρύ νερό (οξείδιο του δευτερίου) - έχει τον ίδιο χημικό τύπο με το συνηθισμένο νερό, αλλά αντί για άτομα υδρογόνου περιέχει δύο βαρέα ισότοπα υδρογόνου - άτομα δευτερίου. Ο τύπος για το βαρύ υδρογόνο νερό γράφεται συνήθως ως: D2O ή 2H2O. Εξωτερικά, το βαρύ νερό μοιάζει με συνηθισμένο νερό - ένα άχρωμο υγρό χωρίς γεύση και οσμή.

Σύμφωνα με τις ιδιότητές του, το βαρύ νερό διαφέρει σημαντικά από το συνηθισμένο νερό. Οι αντιδράσεις με το βαρύ νερό προχωρούν πιο αργά από ό,τι με το συνηθισμένο νερό· οι σταθερές διάστασης ενός μορίου βαρέος νερού είναι χαμηλότερες από εκείνες του συνηθισμένου νερού.

Μόρια βαρέος υδρογόνου νερού ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά στο φυσικό νερό από τον Harold Urey το 1932. Και ήδη το 1933, ο Gilbert Lewis έλαβε καθαρό βαρύ υδρογόνο νερό με ηλεκτρόλυση συνηθισμένου νερού.

Στα φυσικά νερά, η αναλογία μεταξύ βαρέος και συνηθισμένου νερού είναι 1:5500 (υποθέτοντας ότι όλο το δευτέριο έχει τη μορφή βαρέος νερού D2O, αν και στην πραγματικότητα είναι εν μέρει στη σύνθεση του ημιβαρέως νερού HDO).

Το βαρύ νερό είναι ελαφρώς μόνο τοξικό, οι χημικές αντιδράσεις στο περιβάλλον του είναι κάπως πιο αργές σε σύγκριση με το συνηθισμένο νερό, οι δεσμοί υδρογόνου που περιλαμβάνουν δευτερίου είναι κάπως ισχυρότεροι από το συνηθισμένο. Πειράματα σε θηλαστικά έδειξαν ότι η αντικατάσταση του 25% του υδρογόνου στους ιστούς με δευτέριο οδηγεί σε στειρότητα, υψηλότερες συγκεντρώσεις οδηγούν σε γρήγορο θάνατο του ζώου. Ωστόσο, ορισμένοι μικροοργανισμοί μπορούν να ζουν σε 70% βαρύ νερό (πρωτόζωα) και ακόμη και σε καθαρό βαρύ νερό (βακτήρια). Ένα άτομο μπορεί να πιει ένα ποτήρι βαρύ νερό χωρίς ορατή βλάβη στην υγεία, όλο το δευτέριο θα αφαιρεθεί από το σώμα σε λίγες μέρες. Από αυτή την άποψη, το βαρύ νερό είναι λιγότερο τοξικό από το επιτραπέζιο αλάτι, για παράδειγμα.

Βαρύ νερό συσσωρεύεται στο υπόλοιπο του ηλεκτρολύτη κατά την επαναλαμβανόμενη ηλεκτρόλυση του νερού. Στην ύπαιθρο, το βαρύ νερό απορροφά γρήγορα τους ατμούς του συνηθισμένου νερού, επομένως μπορούμε να πούμε ότι είναι υγροσκοπικό. Η παραγωγή βαρέος νερού είναι πολύ ενεργοβόρα, επομένως το κόστος του είναι αρκετά υψηλό (περίπου 200-250 $ ανά κιλό).

Φυσικές ιδιότητες συνηθισμένου και βαρέος νερού

Φυσικές ιδιότητες

Μοριακή μάζα

Πυκνότητα στους 20°C (g/cm3)

t° κρυστάλλωσης (°C)

θερμοκρασία βρασμού (°C)

ιδιότητες του βαρέος νερού

Η πιο σημαντική ιδιότητα του βαρέος νερού είναι ότι πρακτικά δεν απορροφά νετρόνια, επομένως χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες για να επιβραδύνει τα νετρόνια και ως ψυκτικό. Χρησιμοποιείται επίσης ως ανιχνευτής ισοτόπων στη χημεία και τη βιολογία. Στη σωματιδιακή φυσική, το βαρύ νερό χρησιμοποιείται για την ανίχνευση νετρίνων. για παράδειγμα, ο μεγαλύτερος ηλιακός ανιχνευτής νετρίνων στον Καναδά περιέχει 1 κιλότον βαρύ νερό.

Ρώσοι επιστήμονες από το PNPI έχουν αναπτύξει πρωτότυπες τεχνολογίες για την παραγωγή και τον καθαρισμό βαρέος νερού σε πιλοτικές μονάδες. Το 1995, το πρώτο στη Ρωσία και ένα από τα πρώτα πιλοτικά εργοστάσια στον κόσμο τέθηκε σε λειτουργία με βάση τη μέθοδο ανταλλαγής ισοτόπων στο σύστημα νερού-υδρογόνου και ηλεκτρόλυσης νερού (EVIO).

Η υψηλή απόδοση της μονάδας EVIO καθιστά δυνατή τη λήψη βαρέος νερού με περιεκτικότητα σε δευτέριο > 99,995% σε. Η αποδεδειγμένη τεχνολογία εξασφαλίζει υψηλή ποιότητα βαρέος νερού, συμπεριλαμβανομένου του βαθύ καθαρισμού του βαρέος νερού από το τρίτιο έως την υπολειμματική δραστηριότητα, που επιτρέπει τη χρήση βαρέος νερού για ιατρικούς και επιστημονικούς σκοπούς χωρίς περιορισμούς. Οι δυνατότητες της εγκατάστασης καθιστούν δυνατή την πλήρη κάλυψη των αναγκών των ρωσικών επιχειρήσεων και οργανισμών σε βαρύ νερό και δευτερίου, καθώς και την εξαγωγή μέρους των προϊόντων. Κατά τη διάρκεια των εργασιών, περισσότεροι από 20 τόνοι βαρέος νερού και δεκάδες κιλά αερίου δευτερίου παρήχθησαν για τις ανάγκες της Rosatom και άλλων ρωσικών επιχειρήσεων.

Υπάρχει επίσης ημιβαρύ (ή δευτέριο) νερό, στο οποίο μόνο ένα άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από δευτέριο. Ο τύπος για τέτοιο νερό γράφεται ως εξής: DHO.

Ο όρος βαρύ νερό χρησιμοποιείται επίσης σε σχέση με το νερό στο οποίο οποιοδήποτε από τα άτομα έχει αντικατασταθεί από ένα βαρύ ισότοπο:

Σε βαρύ νερό οξυγόνου (σε αυτό το ελαφρύ ισότοπο οξυγόνου 16O αντικαθίσταται από βαριά ισότοπα 17O ή 18O),

Σε τρίτιο και υπερβαρύ νερό (που περιέχει το ραδιενεργό ισότοπό του τρίτιο 3Η αντί για άτομα 1Η).

Εάν μετρήσουμε όλες τις πιθανές διαφορετικές ενώσεις με τον γενικό τύπο H2O, τότε ο συνολικός αριθμός των πιθανών «βαρέων νερών» θα φτάσει τα 48. Από αυτές, 39 επιλογές είναι ραδιενεργές και υπάρχουν μόνο εννέα σταθερές επιλογές: H216O, H217O, H218O, HD16O , HD17O, HD18O, D216O, D217O , D218O. Μέχρι σήμερα, δεν έχουν ληφθεί όλες οι παραλλαγές βαρέος νερού σε εργαστήρια.

Το βαρύ νερό παίζει σημαντικό ρόλο σε διάφορες βιολογικές διεργασίες.. Ρώσοι ερευνητές έχουν ανακαλύψει εδώ και καιρό ότι το βαρύ νερό αναστέλλει την ανάπτυξη βακτηρίων, φυκών, μυκήτων, ανώτερων φυτών και καλλιέργειες ζωικών ιστών. Όμως το νερό με συγκέντρωση δευτερίου μειωμένη στο 50% (το λεγόμενο νερό «χωρίς δευτερίου») έχει αντιμεταλλαξιογόνες ιδιότητες, αυξάνει τη βιομάζα και τον αριθμό των σπόρων, επιταχύνει την ανάπτυξη των γεννητικών οργάνων και διεγείρει τη σπερματογένεση στα πτηνά.

Στο εξωτερικό προσπάθησαν να δώσουν βαρύ νερό σε ποντίκια με κακοήθεις όγκους. Αυτό το νερό αποδείχθηκε πραγματικά νεκρό: σκότωσε όγκους και ποντίκια. Διάφοροι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι το βαρύ νερό έχει αρνητική επίδραση στα φυτά και τους ζωντανούς οργανισμούς. Σε πειραματικούς σκύλους, αρουραίους και ποντίκια δόθηκε νερό, το ένα τρίτο του οποίου αντικαταστάθηκε με βαρύ νερό. Μετά από λίγο καιρό άρχισε μια μεταβολική διαταραχή των ζώων, τα νεφρά καταστράφηκαν. Με την αύξηση της αναλογίας του βαρέος νερού, τα ζώα πέθαναν. Αντίθετα, μια μείωση της περιεκτικότητας σε δευτέριο κατά 25% κάτω από τον κανόνα στο νερό που χορηγήθηκε στα ζώα είχε ευεργετική επίδραση στην ανάπτυξή τους: χοίροι, αρουραίοι και ποντίκια γέννησαν απογόνους πολλαπλάσιους και μεγαλύτερους από το συνηθισμένο, και η παραγωγή αυγών των κοτόπουλων διπλασιάστηκε.

Τότε οι Ρώσοι ερευνητές πήραν το «ελαφρύ» νερό. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε 3 μοντέλα μεταμοσχεύσιμων όγκων: καρκίνωμα πνεύμονα Lewis, ταχέως αναπτυσσόμενο σάρκωμα μήτρας και αργά αναπτυσσόμενος καρκίνος του τραχήλου της μήτρας. Νερό «χωρίς δευτέριο» ελήφθη από ερευνητές χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Διαστημικής Βιολογίας. Η μέθοδος βασίζεται στην ηλεκτρόλυση απεσταγμένου νερού. Στις πειραματικές ομάδες, τα ζώα με μεταμοσχευμένους όγκους έλαβαν νερό με μειωμένη περιεκτικότητα σε δευτέριο, στις ομάδες ελέγχου - συνηθισμένο νερό. Τα ζώα άρχισαν να πίνουν «ελαφρωμένο» και να ελέγχουν νερό την ημέρα του εμβολιασμού του όγκου και το έλαβαν μέχρι την τελευταία μέρα της ζωής τους.

Το νερό με μειωμένο δευτέριο καθυστερεί την εμφάνιση των πρώτων όζων στη θέση μεταμόσχευσης καρκίνου του τραχήλου της μήτρας. Τη στιγμή της εμφάνισης οζιδίων άλλων τύπων όγκων, το ελαφρύ νερό δεν λειτουργεί. Όμως σε όλες τις πειραματικές ομάδες, ξεκινώντας από την πρώτη ημέρα των μετρήσεων και σχεδόν μέχρι το τέλος του πειράματος, ο όγκος των όγκων ήταν μικρότερος από ό,τι στην ομάδα ελέγχου. Δυστυχώς, αν και το βαρύ νερό αναστέλλει την ανάπτυξη όλων των μελετημένων όγκων, δεν παρατείνει τη ζωή των πειραματικών ποντικών.

Και τότε υπήρξαν φωνές υπέρ της πλήρους απομάκρυνσης του δευτερίου από το νερό που χρησιμοποιείται για φαγητό. Αυτό θα οδηγούσε σε επιτάχυνση των μεταβολικών διεργασιών στο ανθρώπινο σώμα και, κατά συνέπεια, σε αύξηση της σωματικής και πνευματικής του δραστηριότητας. Σύντομα όμως προέκυψαν φόβοι ότι η πλήρης απομάκρυνση του δευτερίου από το νερό θα οδηγούσε σε μείωση της συνολικής διάρκειας της ανθρώπινης ζωής. Άλλωστε είναι γνωστό ότι το σώμα μας είναι σχεδόν 70% νερό. Και αυτό το νερό περιέχει 0,015% δευτέριο. Όσον αφορά την ποσοτική περιεκτικότητα (σε ατομικά ποσοστά), κατατάσσεται στη 12η θέση μεταξύ των χημικών στοιχείων που συνθέτουν το ανθρώπινο σώμα. Από αυτή την άποψη, θα πρέπει να ταξινομηθεί ως μικροθρεπτικό συστατικό. Η περιεκτικότητα τέτοιων ιχνοστοιχείων όπως ο χαλκός, ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος, το μολυβδαίνιο, το μαγγάνιο στο σώμα μας είναι δεκάδες και εκατοντάδες φορές μικρότερη από το δευτέριο. Τι θα συμβεί αν αφαιρεθεί όλο το δευτέριο; Η επιστήμη δεν έχει απαντήσει ακόμη σε αυτό το ερώτημα. Στο μεταξύ, το αναμφισβήτητο γεγονός είναι ότι αλλάζοντας την ποσοτική περιεκτικότητα σε δευτέριο σε έναν φυτικό ή ζωικό οργανισμό, μπορούμε να επιταχύνουμε ή να επιβραδύνουμε την πορεία των διαδικασιών της ζωής.