H2o inamaanisha nini katika kemia. Fomula za vifungo vya ushirika

Maji ni moja ya vitu vya kawaida katika maumbile (hidrosphere inachukua 71% ya uso wa Dunia). Maji yana jukumu muhimu katika jiolojia na historia ya sayari. Bila maji, viumbe hai haviwezi kuwepo. Ukweli ni kwamba mwili wa binadamu ni karibu 63% - 68% ya maji. Takriban athari zote za kibayolojia katika kila chembe hai ni athari katika miyeyusho ya maji... Michakato mingi ya kiteknolojia hufanyika katika suluhu (zaidi ya maji) katika tasnia ya kemikali, katika utengenezaji wa dawa na bidhaa za chakula. Na katika madini, maji ni muhimu sana, na sio tu kwa baridi. Sio bahati mbaya kwamba hydrometallurgy - uchimbaji wa metali kutoka ores na huzingatia kwa kutumia ufumbuzi wa vitendanishi mbalimbali - imekuwa sekta muhimu.

Maji, huna rangi, hakuna ladha, hakuna harufu,
huwezi kuelezewa, unafurahiya,
bila kujua wewe ni nini. Haiwezekani kusema
kile kinachohitajika kwa maisha: wewe ni maisha yenyewe.
Unatutimiza kwa furaha,
ambayo haiwezi kuelezewa na hisia zetu.
Na wewe nguvu zetu zinarudi,
ambaye tayari tumemuaga.
Kwa neema yako wanaanza tena ndani yetu
chemchemi kavu za mioyo yetu zinabubujika.
(A. de Saint-Exupéry. Sayari ya Watu)

Niliandika insha juu ya mada "Maji ndio dutu ya kushangaza zaidi ulimwenguni." Nilichagua mada hii kwa sababu ndiyo mada inayofaa zaidi, kwani maji ndio dutu muhimu zaidi Duniani bila ambayo hakuna kiumbe hai kinachoweza kuwepo na hakuna athari za kibaolojia, kemikali, au michakato ya kiteknolojia inaweza kutokea.

Maji ni dutu ya kushangaza zaidi duniani

Maji ni dutu inayojulikana na isiyo ya kawaida. Mwanasayansi mashuhuri wa Kisovieti Msomi I.V. Petryanov alikiita kitabu chake maarufu cha sayansi kuhusu maji “kitu cha ajabu zaidi ulimwenguni.” Na "Fiziolojia ya Burudani," iliyoandikwa na Daktari wa Sayansi ya Biolojia B.F. Sergeev, huanza na sura kuhusu maji - "Kitu Kilichoumba Sayari Yetu."
Wanasayansi ni sawa kabisa: hakuna kitu Duniani ambacho ni muhimu zaidi kwetu kuliko maji ya kawaida, na wakati huo huo hakuna dutu nyingine ambayo mali yake ingekuwa na utata mwingi na tofauti kama mali yake.

Takriban 3/4 ya uso wa sayari yetu inamilikiwa na bahari na bahari. Maji ngumu - theluji na barafu - inashughulikia 20% ya ardhi. Hali ya hewa ya sayari inategemea maji. Wanajiofizikia wanadai kwamba Dunia ingekuwa imepoa zamani na kugeuka kuwa kipande cha jiwe kisicho na uhai ikiwa sio maji. Ina uwezo wa juu sana wa joto. Inapokanzwa, inachukua joto; akipoa, anatoa. Maji ya dunia hufyonza na kurudisha joto jingi na hivyo “kusawazisha” hali ya hewa. Na nini kinalinda Dunia kutokana na baridi ya cosmic ni molekuli za maji ambazo zimetawanyika katika anga - katika mawingu na kwa namna ya mvuke ... Huwezi kufanya bila maji - hii ndiyo dutu muhimu zaidi duniani.
Muundo wa molekuli ya maji

Tabia ya maji ni "isiyo na mantiki". Inatokea kwamba mpito wa maji kutoka imara hadi kioevu na gesi hutokea kwa joto la juu zaidi kuliko linapaswa kuwa. Ufafanuzi umepatikana kwa hitilafu hizi. Masi ya maji H 2 O imejengwa kwa namna ya pembetatu: pembe kati ya vifungo viwili vya oksijeni-hidrojeni ni digrii 104. Lakini kwa kuwa atomi zote mbili za hidrojeni ziko upande mmoja wa oksijeni, chaji za umeme ndani yake hutawanywa. Molekuli ya maji ni polar, ambayo ndiyo sababu ya mwingiliano maalum kati ya molekuli zake tofauti. Atomi za hidrojeni kwenye molekuli ya H 2 O, yenye chaji chanya ya sehemu, huingiliana na elektroni za atomi za oksijeni za molekuli za jirani. Kifungo hiki cha kemikali kinaitwa dhamana ya hidrojeni. Inachanganya molekuli za H 2 O katika polima za kipekee za muundo wa anga; ndege ambayo vifungo vya hidrojeni ziko ni perpendicular kwa ndege ya atomi ya molekuli sawa H 2 O. Mwingiliano kati ya molekuli za maji kimsingi huelezea joto la juu lisilo la kawaida la kuyeyuka na kuchemsha kwake. Nishati ya ziada lazima itolewe ili kufungua na kisha kuharibu vifungo vya hidrojeni. Na nishati hii ni muhimu sana. Hii ndiyo sababu, kwa njia, uwezo wa joto wa maji ni wa juu sana.

H 2 O ina vifungo gani?

Molekuli ya maji ina vifungo viwili vya polar covalent H-O.

Wao huundwa kwa sababu ya mwingiliano wa mawingu mawili ya elektroni p ya atomi ya oksijeni na mawingu ya elektroni ya S ya atomi mbili za hidrojeni.

Katika molekuli ya maji, atomi ya oksijeni ina jozi nne za elektroni. Wawili kati yao wanahusika katika uundaji wa vifungo vya covalent, i.e. zinafunga. Jozi zingine mbili za elektroni haziunganishi.

Kuna malipo manne ya pole katika molekuli: mbili ni chanya na mbili ni hasi. Chaji chanya hujilimbikizia atomi za hidrojeni, kwani oksijeni ni ya kielektroniki zaidi kuliko hidrojeni. Nguzo mbili hasi hutoka kwa jozi mbili za elektroni zisizo na uhusiano wa oksijeni.

Uelewa kama huo wa muundo wa molekuli hufanya iwezekanavyo kuelezea mali nyingi za maji, haswa muundo wa barafu. Katika kimiani ya kioo cha barafu, kila molekuli imezungukwa na nyingine nne. Katika picha iliyopangwa, hii inaweza kuwakilishwa kama ifuatavyo:

Mchoro unaonyesha kuwa unganisho kati ya molekuli hufanywa kupitia atomi ya hidrojeni:
Atomu ya hidrojeni yenye chaji chanya ya molekuli moja ya maji inavutiwa na atomi ya oksijeni yenye chaji hasi ya molekuli nyingine ya maji. Dhamana hii inaitwa dhamana ya hidrojeni (imeteuliwa na dots). Nguvu ya dhamana ya hidrojeni ni takriban mara 15-20 dhaifu kuliko dhamana ya ushirikiano. Kwa hiyo, dhamana ya hidrojeni huvunjika kwa urahisi, ambayo huzingatiwa, kwa mfano, wakati wa uvukizi wa maji.

Muundo wa maji ya kioevu unafanana na barafu. Katika maji ya kioevu, molekuli pia huunganishwa kwa kila mmoja kwa njia ya vifungo vya hidrojeni, lakini muundo wa maji ni chini ya "rigid" kuliko ile ya barafu. Kutokana na harakati ya joto ya molekuli katika maji, vifungo vingine vya hidrojeni vinavunjwa na wengine huundwa.

Sifa za kimwili za H2O

Maji, H 2 O, isiyo na harufu, isiyo na ladha, kioevu isiyo na rangi (bluu katika tabaka nene); wiani 1 g / cm 3 (kwa digrii 3.98), t pl = digrii 0, t kuchemsha = 100 digrii.
Kuna aina tofauti za maji: kioevu, imara na gesi.
Maji ndio kitu pekee asilia ambacho, chini ya hali ya nchi kavu, kinapatikana katika hali zote tatu za mkusanyiko:

kioevu - maji
ngumu - barafu
gesi - mvuke

Mwanasayansi wa Kisovieti V.I. Vernadsky aliandika: "Maji yanatofautiana katika historia ya sayari yetu. Hakuna mwili wa asili ambao unaweza kulinganishwa nayo katika ushawishi wake juu ya mwendo wa michakato kuu ya kijiolojia, inayotamani zaidi. Hakuna kitu cha kidunia - mwamba. madini, mwili ulio hai, ambao haungeweza kuwa nayo. Maada yote ya ardhini yamepenyezwa na kukumbatiwa nayo."

Tabia za kemikali za H2O

Miongoni mwa mali ya kemikali ya maji, uwezo wa molekuli zake kutenganisha (kugawanyika) katika ions na uwezo wa maji kufuta vitu vya asili tofauti za kemikali ni muhimu sana. Jukumu la maji kama kiyeyusho kikuu na cha ulimwengu wote imedhamiriwa kimsingi na polarity ya molekuli zake (kuhamishwa kwa vituo vya chaji chanya na hasi) na, kama matokeo, kiwango chake cha juu cha dielectric. Chaji za umeme zinazopingana, na haswa ioni, huvutiwa kwenye maji mara 80 dhaifu kuliko vile zingevutwa hewani. Nguvu za mvuto wa pande zote kati ya molekuli au atomi za mwili zilizowekwa ndani ya maji pia ni dhaifu kuliko hewa. Katika kesi hii, ni rahisi kwa harakati ya joto kutenganisha molekuli. Hii ndiyo sababu myeyusho hutokea, ikiwa ni pamoja na vitu vingi vigumu mumunyifu: tone huondoa jiwe...

Kutengana (kuoza) kwa molekuli za maji kuwa ioni:
H 2 O → H + +OH, au 2H 2 O → H 3 O (ioni ya hidroksi) +OH
katika hali ya kawaida ni duni sana; Kwa wastani, molekuli moja kati ya 500,000,000 hutengana.Lazima ikumbukwe kwamba ya kwanza ya milinganyo iliyotolewa ina masharti tu: protoni H iliyonyimwa shell ya elektroni haiwezi kuwepo katika mazingira ya maji.Inachanganya mara moja na molekuli ya maji. kutengeneza ioni ya hidroksi H 3 O. Inazingatiwa hata kwamba washirika wa molekuli za maji kwa kweli huharibika katika ioni nzito zaidi, kama vile, kwa mfano,
8H 2 O → HgO 4 +H 7 O 4, na majibu H 2 O → H + +OH - ni mchoro uliorahisishwa tu wa mchakato halisi.

Reactivity ya maji ni duni. Ukweli, metali zingine zinazofanya kazi zina uwezo wa kuondoa hidrojeni kutoka kwake:
2Na+2H 2 O → 2NaOH+H 2,

na katika mazingira ya florini ya bure, maji yanaweza kuwaka:
2F 2 +2H 2 O → 4HF+O 2.

Fuwele za barafu za kawaida pia zinajumuisha washirika sawa wa molekuli ya misombo ya molekuli. "Ufungashaji" wa atomi kwenye kioo kama hicho sio ionic, na barafu haifanyi joto vizuri. Msongamano wa maji ya kioevu kwenye joto karibu na sifuri ni kubwa zaidi kuliko ile ya barafu. Kwa 0 ° C, 1 g ya barafu inachukua kiasi cha 1.0905 cm 3, na 1 g ya maji ya kioevu inachukua kiasi cha 1.0001 cm 3. Na barafu huelea, ndiyo sababu miili ya maji haigandishi, lakini inafunikwa na barafu tu. Hii inaonyesha upungufu mwingine wa maji: baada ya kuyeyuka, mikataba ya kwanza, na kisha tu, kwa upande wa digrii 4, wakati wa mchakato zaidi huanza kupanua. Kwa shinikizo la juu, barafu ya kawaida inaweza kugeuka kuwa barafu inayoitwa - 1, barafu - 2, barafu - 3, nk - aina nzito na mnene za fuwele za dutu hii. Barafu ngumu zaidi, mnene na yenye kinzani hadi sasa ni 7, iliyopatikana kwa shinikizo la 3 kiloPa. Inayeyuka kwa digrii 190.

Mzunguko wa maji katika asili

Mwili wa mwanadamu hupenya na mamilioni ya mishipa ya damu. Mishipa kubwa na mishipa huunganisha viungo kuu vya mwili kwa kila mmoja, vidogo vidogo vinawaunganisha pande zote, na capillaries nzuri zaidi hufikia karibu kila seli moja. Iwe unachimba shimo, umekaa darasani au unalala kwa raha, damu hutiririka ndani yao, ikiunganisha ubongo na tumbo, figo na ini, macho na misuli kwenye mfumo mmoja wa mwili wa mwanadamu. Je, damu inahitajika kwa nini?

Damu hubeba oksijeni kutoka kwa mapafu yako na virutubisho kutoka kwa tumbo lako hadi kwa kila seli katika mwili wako. Damu hukusanya bidhaa za taka kutoka kwa wote, hata pembe zilizofichwa zaidi za mwili, kuikomboa kutoka kwa dioksidi kaboni na vitu vingine visivyo vya lazima, pamoja na vitu hatari. Damu hubeba vitu maalum katika mwili - homoni, ambayo inasimamia na kuratibu kazi ya viungo tofauti. Kwa maneno mengine, damu huunganisha sehemu tofauti za mwili katika mfumo mmoja, katika kiumbe madhubuti na chenye ufanisi.

Sayari yetu pia ina mfumo wa mzunguko wa damu. Damu ya Dunia ni maji, na mishipa ya damu ni mito, mito, mito na maziwa. Na hii sio tu kulinganisha, mfano wa kisanii. Maji Duniani yana jukumu sawa na damu katika mwili wa mwanadamu, na kama wanasayansi walivyobaini hivi karibuni, muundo wa mtandao wa mto ni sawa na muundo wa mfumo wa mzunguko wa binadamu. "Mpanda farasi wa asili" - hii ndio ambayo Leonardo da Vinci aliita maji, ni yeye ambaye hupita kutoka kwa udongo kwenda kwa mimea, kutoka kwa mimea hadi anga, inapita chini ya mito kutoka mabara hadi baharini na kurudi nyuma na mikondo ya hewa, kuunganisha. vipengele mbalimbali vya asili kwa kila mmoja, na kuzibadilisha kuwa mfumo mmoja wa kijiografia. Maji hayapitiki tu kutoka sehemu moja ya asili hadi nyingine. Kama damu, hubeba kiasi kikubwa cha kemikali, na kuzisafirisha kutoka kwenye udongo hadi kwenye mimea, kutoka ardhini hadi kwenye maziwa na bahari, kutoka anga hadi nchi kavu. Mimea yote inaweza kutumia virutubisho vilivyomo kwenye udongo tu na maji, ambapo ni katika hali ya kufutwa. Kama si maji kutoka kwenye udongo kuingia kwenye mimea, mimea yote, hata ile inayoota kwenye udongo tajiri zaidi, ingekufa kwa “njaa,” kama mfanyabiashara aliyekufa kwa njaa kwenye kifua cha dhahabu. Maji hutoa virutubisho kwa wakazi wa mito, maziwa na bahari. Mito, inatiririka kwa furaha kutoka kwa shamba na nyasi wakati wa kuyeyuka kwa theluji au baada ya mvua ya majira ya joto, hukusanya kemikali zilizohifadhiwa kwenye udongo njiani na kuzileta kwa wenyeji wa hifadhi na bahari, na hivyo kuunganisha maeneo ya ardhi na maji ya sayari yetu. . "Jedwali" la tajiri zaidi linaundwa katika maeneo hayo ambapo mito iliyobeba virutubisho inapita ndani ya maziwa na bahari. Kwa hivyo, maeneo kama haya ya pwani - mito - yanatofautishwa na ghasia za maisha ya chini ya maji. Na ni nani anayeondoa taka zinazozalishwa kutokana na shughuli za maisha ya mifumo mbalimbali ya kijiografia? Tena, maji, na kama kiongeza kasi hufanya kazi vizuri zaidi kuliko mfumo wa mzunguko wa binadamu, ambao hufanya kazi hii kwa sehemu tu. Jukumu la utakaso wa maji ni muhimu sana sasa, wakati watu wanatia sumu mazingira na taka kutoka kwa miji, viwanda na biashara za kilimo. Mwili wa mtu mzima una takriban kilo 5-6. damu, ambayo nyingi huzunguka kwa mfululizo kati ya sehemu mbalimbali za mwili wake. Je, maisha ya dunia yetu yanahitaji maji kiasi gani?

Maji yote duniani ambayo si sehemu ya miamba yanaunganishwa na dhana ya "hydrosphere". Uzito wake ni mkubwa sana kwamba kawaida hupimwa si kwa kilo au tani, lakini kwa kilomita za ujazo. Kilomita moja ya ujazo ni mchemraba na kila makali ya kilomita 1, mara kwa mara ulichukua maji. Uzito wa 1 km 3 ya maji ni sawa na tani bilioni 1. Dunia nzima ina 1.5 bilioni km 3 ya maji, ambayo kwa uzito ni takriban tani 1500000000000000000! Kwa kila mtu kuna 1.4 km 3 ya maji, au tani milioni 250. Kunywa, sitaki!
Lakini, kwa bahati mbaya, kila kitu sio rahisi sana. Ukweli ni kwamba 94% ya kiasi hiki kina maji ya bahari ya dunia, ambayo haifai kwa madhumuni mengi ya kiuchumi. 6% tu ni maji ya ardhini, ambayo 1/3 tu ni safi, i.e. 2% tu ya jumla ya kiasi cha hidrosphere. Wingi wa maji haya safi hujilimbikizia kwenye barafu. Kwa kiasi kikubwa chini yao zimo chini ya uso wa dunia (katika upeo wa chini wa maji chini ya ardhi, katika maziwa ya chini ya ardhi, katika udongo, na pia katika mvuke wa anga. Sehemu ya mito, ambayo watu hasa huchukua maji, ni ndogo sana - kilomita elfu 1.2. 3. Jumla ya kiasi cha maji kilichomo kwa wakati mmoja katika viumbe hai ni kidogo kabisa.Kwa hiyo hakuna maji mengi sana kwenye sayari yetu ambayo yanaweza kuliwa na wanadamu na viumbe vingine vilivyo hai.Lakini kwa nini haimalizi?Baada ya yote, watu na wanyama. Wao hunywa maji kila mara, mimea huyavukiza kwenye angahewa, na mito huipeleka baharini.

Kwa nini Dunia haikosi maji?

Mfumo wa mzunguko wa damu wa binadamu ni mzunguko uliofungwa ambao damu inapita kwa kuendelea, kubeba oksijeni na dioksidi kaboni, virutubisho na bidhaa za taka. Mtiririko huu hauishii kwa sababu ni duara au pete, na, kama tunavyojua, "pete haina mwisho." Mtandao wa maji wa sayari yetu umeundwa kulingana na kanuni hiyo hiyo. Maji Duniani ni katika mzunguko wa mara kwa mara, na hasara yake katika kiungo kimoja hujazwa mara moja na ulaji kutoka kwa mwingine. Nguvu inayoendesha nyuma ya mzunguko wa maji ni nishati ya jua na mvuto. Kutokana na mzunguko wa maji, sehemu zote za hydrosphere zimeunganishwa kwa karibu na kuunganisha vipengele vingine vya asili. Katika hali yake ya jumla, mzunguko wa maji kwenye sayari yetu unaonekana kama hii. Chini ya ushawishi wa jua, maji huvukiza kutoka kwenye uso wa bahari na ardhi na kuingia kwenye angahewa, na uvukizi kutoka kwenye uso wa ardhi unafanywa na mito na hifadhi, na kwa udongo na mimea. Baadhi ya maji mara moja hurudi na mvua nyuma ya bahari, na baadhi huchukuliwa na upepo hadi nchi kavu, ambako huanguka kwa namna ya mvua na theluji. Kuingia kwenye udongo, maji huingizwa ndani yake, kujaza hifadhi ya unyevu wa udongo na maji ya ardhini; unyevu wa udongo hutiririka kwa sehemu kwenye uso ndani ya mito na hifadhi; unyevu wa mchanga hupita ndani ya mimea, ambayo huifuta angani, na mtiririko wa sehemu. kwenye mito, kwa kasi ya chini tu. Mito, inayolishwa na vijito vya uso na maji ya ardhini, hubeba maji hadi baharini, na kujaza upotezaji wake. Maji huvukiza kutoka kwenye uso wake, huishia nyuma katika angahewa, na mzunguko hufunga. Mwendo sawa wa maji kati ya vipengele vyote vya asili na sehemu zote za uso wa dunia hutokea mara kwa mara na bila kuingiliwa kwa mamilioni ya miaka.

Ni lazima kusema kwamba mzunguko wa maji haujafungwa kabisa. Sehemu yake, ikianguka kwenye tabaka za juu za anga, hutengana chini ya ushawishi wa jua na huenda kwenye nafasi. Lakini hasara hizi ndogo hujazwa tena na maji kutoka kwa tabaka za kina za dunia wakati wa milipuko ya volkeno. Kutokana na hili, kiasi cha hydrosphere huongezeka hatua kwa hatua. Kwa mujibu wa mahesabu fulani, miaka bilioni 4 iliyopita kiasi chake kilikuwa milioni 20 km 3, i.e. ilikuwa ndogo mara elfu saba kuliko ile ya kisasa. Katika siku zijazo, kiasi cha maji duniani kitaongezeka pia, kutokana na kwamba kiasi cha maji katika vazi la Dunia kinakadiriwa kuwa kilomita bilioni 20 3 - hii ni mara 15 zaidi ya kiasi cha sasa cha hydrosphere. Kwa kulinganisha kiasi cha maji katika sehemu za kibinafsi za hydrosphere na kuingia kwa maji ndani yao na sehemu za jirani za mzunguko, inawezekana kuamua shughuli ya kubadilishana maji, i.e. wakati ambapo kiasi cha maji katika Bahari ya Dunia, angahewa au udongo unaweza kufanywa upya kabisa. Maji kwenye barafu ya polar husasishwa polepole zaidi (mara moja kila miaka elfu 8). Na jambo la haraka sana kufanya upya ni maji ya mto, ambayo katika mito yote Duniani hubadilika kabisa kwa siku 11.

Njaa ya maji ya sayari

"Dunia ni sayari ya bluu ya ajabu"! - Wanaanga wa Marekani wanaorejea kutoka Anga za mbali baada ya kutua kwenye Mwezi waliripoti kwa shauku. Na je, sayari yetu inaweza kuonekana tofauti ikiwa zaidi ya 2/3 ya uso wake inamilikiwa na bahari na bahari, barafu na maziwa, mito, madimbwi na hifadhi. Lakini basi, jambo ambalo jina lake liko kwenye vichwa vya habari linamaanisha nini? Ni aina gani ya "njaa" inaweza kuwa ikiwa kuna wingi wa maji duniani? Ndiyo, kuna zaidi ya maji ya kutosha duniani. Lakini hatupaswi kusahau kwamba maisha kwenye sayari ya Dunia, kulingana na wanasayansi, yalionekana kwanza kwenye maji, na kisha tu ikaja nchi. Viumbe hai vimedumisha utegemezi wao juu ya maji wakati wa mageuzi kwa mamilioni ya miaka. Maji ni "nyenzo za ujenzi" kuu zinazounda mwili wao. Hii inaweza kuthibitishwa kwa urahisi kwa kuchambua takwimu katika jedwali zifuatazo:

Nambari ya mwisho ya jedwali hili inaonyesha kuwa mtu ana uzito wa kilo 70. ina kilo 50. maji! Lakini kuna zaidi yake katika kiinitete cha binadamu: katika kiinitete cha siku tatu - 97%, katika kiinitete cha miezi mitatu - 91%, katika kiinitete cha miezi minane - 81%.

Tatizo la "njaa ya maji" ni haja ya kuzuia kiasi fulani cha maji katika mwili, kwani kuna hasara ya mara kwa mara ya unyevu wakati wa michakato mbalimbali ya kisaikolojia. Kwa kuwepo kwa kawaida katika hali ya hewa ya joto, mtu anahitaji kupokea kuhusu lita 3.5 za maji kwa siku kutoka kwa kunywa na chakula; katika jangwa kawaida hii huongezeka hadi angalau lita 7.5. Mtu anaweza kuishi bila chakula kwa siku arobaini, na bila maji kidogo - siku 8. Kulingana na majaribio maalum ya matibabu, na upotezaji wa unyevu kwa kiasi cha 6-8% ya uzani wa mwili, mtu huanguka katika hali ya kukata tamaa, na kupoteza kwa 10%, ukumbi huanza, na 12% mtu hawezi. kupona tena bila huduma maalum ya matibabu, na kwa hasara ya 20%, kifo kisichoepukika. Wanyama wengi hubadilika vizuri kwa ukosefu wa unyevu. Mfano maarufu na wa kushangaza wa hii ni "meli ya jangwani," ngamia. Inaweza kuishi kwa muda mrefu sana katika jangwa la moto, bila kutumia maji ya kunywa na kupoteza hadi 30% ya uzito wake wa awali bila kuathiri utendaji wake. Kwa hivyo, katika moja ya majaribio maalum, ngamia alifanya kazi kwa siku 8 chini ya jua kali la kiangazi, akipoteza kilo 100. kutoka kilo 450. uzito wake wa kuanzia. Na walipomleta majini, alikunywa lita 103 na kurejesha uzito wake. Imethibitishwa kuwa ngamia anaweza kupata hadi lita 40 za unyevu kwa kubadilisha mafuta yaliyokusanywa kwenye nundu yake. Wanyama wa jangwani kama vile jerboa na panya wa kangaroo hawatumii maji ya kunywa hata kidogo - wanahitaji tu unyevu wanaopokea kutoka kwa chakula na maji yaliyoundwa katika miili yao wakati wa oxidation ya mafuta yao wenyewe, kama ngamia. Mimea hutumia maji zaidi kwa ukuaji na maendeleo yao. Kichwa cha kabichi "hunywa" zaidi ya lita moja ya maji kwa siku; kwa wastani, mti mmoja hunywa zaidi ya lita 200 za maji. Bila shaka, hii ni takwimu ya takriban - aina tofauti za miti katika hali tofauti za asili hutumia sana, kiasi tofauti cha unyevu. Kwa hivyo, saxaul inayokua jangwani hupoteza kiwango kidogo cha unyevu, na eucalyptus, ambayo katika sehemu zingine huitwa "mti wa pampu," hupitisha maji mengi kupitia yenyewe, na kwa sababu hii upandaji wake hutumiwa kumwaga mabwawa. Hivi ndivyo ardhi ya Malaria yenye kinamasi ya Nyanda ya Chini ya Colchis iligeuzwa kuwa eneo lenye ustawi.

Tayari, karibu 10% ya wakazi wa sayari yetu hawana maji safi. Na ukizingatia kwamba kaya milioni 800 katika maeneo ya vijijini, ambapo karibu 25% ya wanadamu wote wanaishi, hawana maji ya bomba, basi tatizo la "njaa ya maji" linakuwa la kimataifa. Ni kali sana katika nchi zinazoendelea, ambapo takriban 90% ya watu hutumia maji duni. Ukosefu wa maji safi unakuwa moja ya sababu muhimu zaidi zinazozuia maendeleo ya mwanadamu.

Maswali yaliyonunuliwa kuhusu uhifadhi wa maji

Maji hutumiwa katika nyanja zote za shughuli za kiuchumi za binadamu. Karibu haiwezekani kutaja mchakato wowote wa utengenezaji ambao hautumii maji. Kwa sababu ya ukuaji wa haraka wa tasnia na ukuaji wa idadi ya watu mijini, matumizi ya maji yanaongezeka. Masuala ya kulinda rasilimali za maji na vyanzo kutoka kwa kupungua, na pia kutoka kwa uchafuzi wa maji machafu, ni muhimu sana. Kila mtu anajua uharibifu wa maji taka kwa wenyeji wa miili ya maji. Hata mbaya zaidi kwa wanadamu na viumbe vyote vilivyo hai duniani ni kuonekana kwa kemikali zenye sumu kwenye maji ya mito, yaliyoosha kutoka kwenye mashamba. Kwa hivyo uwepo wa sehemu 2.1 za dawa (endrin) kwenye maji kwa kila sehemu bilioni ya maji inatosha kuua samaki wote ndani yake. Maji machafu yasiyotibiwa kutoka kwa makazi yaliyotupwa kwenye mito yanaleta tishio kubwa kwa ubinadamu. Tatizo hili linatatuliwa kwa kutekeleza michakato ya kiteknolojia ambayo maji machafu hayatolewa kwenye hifadhi, lakini baada ya utakaso kurudi kwenye mchakato wa kiteknolojia.

Hivi sasa, tahadhari kubwa hulipwa kwa ulinzi wa mazingira na hasa hifadhi za asili. Kwa kuzingatia umuhimu wa tatizo hili, nchi yetu haijapitisha sheria ya ulinzi na matumizi bora ya maliasili. Katiba inasema: "Raia wa Urusi wanalazimika kutunza asili na kulinda utajiri wake."

Aina za maji

Maji ya Bromini - ufumbuzi ulijaa wa Br 2 katika maji (3.5% kwa uzito Br 2). Maji ya bromini ni wakala wa oxidizing, wakala wa brominating katika kemia ya uchambuzi.

Maji ya Amonia - huundwa wakati gesi mbichi ya oveni ya coke inapogusana na maji, ambayo hujilimbikizia kwa sababu ya kupozwa kwa gesi au hudungwa ndani yake ili kuosha NH3. Katika visa vyote viwili, kinachojulikana kuwa dhaifu, au kusugua, maji ya amonia hupatikana. Kwa kumwaga maji haya ya amonia na mvuke na reflux inayofuata na condensation, maji ya amonia yaliyojilimbikizia (18 - 20% NH 3 kwa uzito) hupatikana, ambayo hutumiwa katika uzalishaji wa soda, kama mbolea ya kioevu, nk.

Molekuli ya maji ina atomi moja ya oksijeni na atomi mbili za hidrojeni (H 2 O). Muundo wa molekuli ya maji unaweza kuonyeshwa kimkakati kama ifuatavyo:

Masi ya maji ni molekuli inayoitwa polar kwa sababu malipo yake mazuri na hasi hayajasambazwa sawasawa karibu na kituo, lakini huwekwa asymmetrically, na kutengeneza miti chanya na hasi. Takwimu inaonyesha katika umbo lililorahisishwa sana jinsi atomi mbili za hidrojeni zinavyounganishwa kwenye atomi moja ya oksijeni ili kuunda molekuli ya maji.

Pembe iliyowekwa kwenye takwimu na umbali kati ya atomi hutegemea hali ya mkusanyiko wa maji (vigezo vya usawa vinachukuliwa, kwani mabadiliko ya mara kwa mara hufanyika). Kwa hivyo katika hali ya mvuke angle ni 104° 40", umbali wa O-H ni 0.096 nm; katika barafu pembe ni 109° 30", umbali wa O-H ni 0.099 nm. Tofauti katika parameter ya molekuli katika hali ya mvuke (bure) na katika barafu husababishwa na ushawishi wa molekuli za jirani. Molekuli katika awamu ya kioevu pia huathiriwa, ambayo, pamoja na ushawishi wa molekuli ya maji ya jirani, kuna ushawishi mkubwa wa ions kufutwa kwa vitu vingine.

Historia ya kuamua muundo wa molekuli ya maji

Tangu mwanzo wa kemia, wanasayansi kwa muda mrefu sana walizingatia maji kuwa dutu rahisi, kwani haikuweza kuoza kama matokeo ya athari hizo ambazo zilijulikana wakati huo. Kwa kuongezea, uthabiti wa mali ya maji ulionekana kudhibitisha msimamo huu.

Katika chemchemi ya 1783, Canendish katika maabara yake ya Cambridge alifanya kazi na "hewa muhimu" mpya iliyogunduliwa - kama oksijeni iliitwa wakati huo, na "hewa inayoweza kuwaka" (kama hidrojeni iliitwa). Alichanganya kiasi kimoja cha "hewa muhimu" na kiasi cha "hewa inayoweza kuwaka" na kupitisha kutokwa kwa umeme kupitia mchanganyiko huo. Mchanganyiko huo uliwaka na kuta za chupa zikafunikwa na matone ya kioevu. Kuchunguza kioevu, mwanasayansi alifikia hitimisho kwamba ilikuwa maji safi. Hapo awali, jambo kama hilo lilielezewa na duka la dawa la Ufaransa Pierre Macker: alianzisha sahani ya porcelaini ndani ya moto wa "hewa inayoweza kuwaka", ambayo matone ya kioevu yalitengenezwa. Hebu wazia mshangao wa Macker alipochunguza kioevu kilichotokea na kugundua kuwa ni maji. Ilibadilika kuwa aina fulani ya kitendawili: maji ambayo huzima moto yenyewe hutengenezwa wakati wa mwako. Kama tunavyoelewa sasa, maji yalitengenezwa kutoka kwa oksijeni na hidrojeni:

H 2 + O 2 → 2H 2 O + 136.74 kcal.

Katika hali ya kawaida, mmenyuko huu haufanyiki, na ili hidrojeni ifanye kazi, ni muhimu kuongeza joto la mchanganyiko, kwa mfano, kwa kutumia cheche ya umeme, kama katika majaribio ya Cavendish. Henry Cavendish alikuwa na data ya kutosha ili kuanzisha uwiano wa oksijeni na hidrojeni katika maji. Lakini hakufanya hivyo. Labda alizuiwa na imani yake ya kina katika nadharia ya phlogiston, ndani ya mfumo ambao alijaribu kutafsiri majaribio yake.

Habari za majaribio ya Cavendish zilifika Paris mnamo Juni mwaka huo. Lavoisier mara moja alirudia majaribio haya, kisha akafanya mfululizo mzima wa majaribio sawa na miezi michache baadaye, mnamo Novemba 12, 1783, Siku ya St. Martin, aliripoti matokeo ya utafiti katika mkutano wa jadi wa Chuo cha Sayansi cha Kifaransa. Kichwa cha ripoti yake ni cha kustaajabisha, kama kawaida ya enzi hiyo yote isiyo na wasiwasi, ya ugunduzi mkubwa katika sayansi ya asili: "Juu ya asili ya maji na majaribio ambayo yanathibitisha kuwa dutu hii sio kitu, lakini inaweza kuoza. na kuunda tena.” Ripoti hiyo ilikabiliwa na pingamizi kali - data ya Lavoisier ilipingana waziwazi na nadharia ya phlogiston, iliyoheshimiwa na maarufu wakati huo. Alihitimisha kwa usahihi kuwa maji huundwa kwa kuchanganya "gesi inayoweza kuwaka" na oksijeni na ina (kwa wingi) 15% ya zamani na 85% ya mwisho (data ya kisasa - 11.19% na 88.81%).

Miaka miwili baadaye, Lavoisier alirudi kwenye majaribio ya maji. Chuo cha Sayansi kiliweka Lavoisier kazi ya vitendo - kutafuta njia ya bei nafuu ya kutengeneza hidrojeni kama gesi nyepesi zaidi kwa mahitaji ya angani inayoibuka. Lavoisier aliajiri mhandisi wa kijeshi, mwanahisabati na mwanakemia Jean Meunier kufanya kazi. Walichagua maji kama nyenzo ya kuanzia - ilikuwa vigumu kupata malighafi kwa bei nafuu. Wakijua kwamba maji ni mchanganyiko wa hidrojeni na oksijeni, walijaribu kutafuta njia ya kuchukua oksijeni kutoka humo. Wakala mbalimbali wa kupunguza walifaa kwa kusudi hili, lakini kupatikana zaidi ilikuwa chuma cha chuma. Kutoka kwa boiler ya retort, mvuke wa maji uliingia kwenye pipa la bunduki nyekundu-moto na vichungi vya chuma kwenye brazier. Katika halijoto nyekundu-moto (800 °C), chuma humenyuka pamoja na mvuke wa maji na hidrojeni hutolewa:

3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2

Hidrojeni iliyotengenezwa katika kesi hii ilikusanywa, na mvuke wa maji usiosababishwa uliunganishwa kwenye jokofu na kutengwa na hidrojeni kama condensate. Kwa kila punje 100 za maji, nafaka 15 za hidrojeni na nafaka 85 za oksijeni zilipatikana (nafaka 1 = 62.2 mg). Kazi hii pia ilikuwa na umuhimu muhimu wa kinadharia. Alithibitisha hitimisho la awali (kutokana na uzoefu wa kuchoma hidrojeni katika oksijeni chini ya kengele) kwamba maji yana 15% ya hidrojeni na 85% ya oksijeni (data ya kisasa - 11.19% na 88.81%).

Kulingana na ukweli kwamba "hewa inayoweza kuwaka" inahusika katika uundaji wa maji, duka la dawa la Kifaransa Guiton de Morveau mnamo 1787 alipendekeza kuiita hidrojeni (kutoka kwa maneno hydro-water na gennao-generate). Neno la Kirusi "hidrojeni", i.e. "kuzaa maji" ni tafsiri sahihi ya jina la Kilatini.

Joseph Louis Gay-Lussac na Alexander Humboldt, wakifanya majaribio ya pamoja mwaka wa 1805, kwanza waligundua kwamba uundaji wa maji unahitaji kiasi cha hidrojeni na kiasi kimoja cha oksijeni. Mawazo kama hayo yalionyeshwa na mwanasayansi wa Italia Amedeo Avogadro. Mnamo 1842, Jean Baptiste Dumas alianzisha uwiano wa uzito wa hidrojeni na oksijeni katika maji kama 2:16.

Walakini, kwa sababu ya ukweli kwamba kulikuwa na machafuko mengi na misa ya atomiki ya vitu katika nusu ya kwanza ya karne ya 19 na hali hii ilikuwa ngumu zaidi kwa sababu ya kuanzishwa kwa wazo la "uzito sawa", kwa muda mrefu. fomula ya maji iliandikwa katika matoleo mbalimbali: wakati mwingine kama HO, wakati mwingine kama H 2 O na hata H 2 O 2. D.I. aliandika kuhusu hili. Mendeleev: “Katika miaka ya 50, wengine walichukua O=8, wengine O=16, ikiwa H=1. Maji ya kwanza yalikuwa HO, peroxide ya hidrojeni HO 2, kwa pili, kama sasa, maji H 2 O, peroxide ya hidrojeni H. 2 O 2 au HO. Machafuko na machafuko yalitawala..."

Baada ya Kongamano la Kimataifa la Wanakemia huko Karlsruhe, lililofanyika mnamo 1860, iliwezekana kufafanua maswala kadhaa ambayo yalichukua jukumu kubwa katika maendeleo zaidi ya nadharia ya atomiki ya Masi, na, kwa hivyo, katika tafsiri sahihi ya muundo wa atomiki wa maji. Ishara ya umoja ya kemikali ilianzishwa.

Uchunguzi wa majaribio uliofanywa katika karne ya 19 kwa kutumia mbinu za gravimetric na volumetric hatimaye ulionyesha kwa uthabiti kwamba maji kama kiwanja cha kemikali yanaweza kuonyeshwa kwa fomula H 2 O.

Kama inavyojulikana tayari, molekuli ya maji ni "upande mmoja" - atomi zote za hidrojeni ziko karibu na oksijeni upande mmoja. Inafurahisha kwamba kipengele hiki muhimu sana cha molekuli ya maji kilianzishwa kwa muda mrefu kabla ya enzi ya utafiti wa spectroscopic na profesa wa Kiingereza D. Bernal. Aliendelea na ukweli kwamba maji yana wakati mkali sana wa umeme (hii ilijulikana wakati huo, mwaka wa 1932). Njia rahisi, bila shaka, ni "kujenga" molekuli ya maji kwa kupanga atomi zake zote kwa mstari wa moja kwa moja, i.e. H-O-H. "Walakini," anaandika Bernal, "molekuli ya maji haiwezi kujengwa kwa njia hii, kwa sababu kwa muundo kama huo molekuli iliyo na atomi mbili chanya za hidrojeni na atomi hasi ya oksijeni haitakuwa na umeme na haingekuwa na mwelekeo dhahiri ... wakati wa umeme unaweza kuwa tu ikiwa atomi zote mbili za hidrojeni ziko karibu na oksijeni kwa upande mmoja."

, jasi, nk), iliyopo kwenye udongo, inahitajika. sehemu ya viumbe hai vyote.

Muundo wa isotopiki. Kuna aina 9 za isotopu za maji. Maudhui yao ya wastani katika maji safi ni kama ifuatavyo (mol %): 1 H 2 16 O - 99.13; 1 H 2 18 O - 0.2; 1 N 2 17 0-0.04; 1 H 2 O 16 O-0.03; spishi tano za isotopiki zilizobaki ziko kwenye maji kwa idadi isiyo na maana. Mbali na spishi za isotopiki thabiti, maji yana kiasi kidogo cha mionzi 3 H 2 (au T 2 O). Utungaji wa Isotopic wa maji ya asili ya asili mbalimbali. inatofautiana. Uwiano wa 1 H/2 H ni tofauti sana: katika maji safi - kwa wastani 6900, katika maji ya bahari -5500, katika barafu - 5500-9000. Kulingana na kimwili Sifa za D 2 O ni tofauti kabisa na maji ya kawaida (tazama Maji Mazito). Maji yenye 18 O ni karibu na maji yenye 16 O.

Phys. sifa za maji ni zisizo za kawaida. Barafu inayeyuka kwenye atm. shinikizo linafuatana na kupungua kwa kiasi kwa 9%. Coffee ya joto. upanuzi wa ujazo wa barafu na maji ya kioevu ni mbaya kwa t-pax resp. chini ya -210°C na 3.98°C. Uwezo wa joto C ° wakati wa kuyeyuka karibu mara mbili na katika aina mbalimbali 0-100 ° C ni karibu kujitegemea joto (kuna kiwango cha chini cha 35 ° C). Kiwango cha chini cha isothermal ukandamizaji (44.9 * 10 -11 Pa -1), unaozingatiwa saa 46 ° C, unaonyeshwa wazi kabisa. Kwa shinikizo la chini na joto hadi 30 ° C, mnato wa maji hupungua kwa shinikizo la kuongezeka. Dielectric ya juu Upenyezaji na wakati wa dipole wa maji huamua uwezo wake mzuri wa kuyeyusha kuhusiana na vitu vya polar na ionic. Kutokana na viwango vya juu vya C°, maji ni kidhibiti muhimu cha hali ya hewa. hali duniani, kuleta utulivu wa t-ru juu ya uso wake. Kwa kuongezea, ukaribu wa pembe ya H-O-H na tetrahedral (109° 28") huamua ulegevu wa miundo ya barafu na maji ya kioevu na, kwa sababu hiyo, utegemezi usio wa kawaida wa msongamano wa joto. Kwa hiyo, maji mengi hufanya hivyo. si kufungia chini, ambayo inafanya uwezekano wa maisha ndani yao.

Jedwali 1 - MALI ZA MAJI NA MAJI MAJI KWA USAWA

Lakini msongamano wa marekebisho II-VI ni wa chini sana kuliko vile barafu inaweza kuwa ikiwa molekuli zingejaa sana. Tu katika marekebisho VII na VIII ni wiani wa kutosha wa kufunga unaopatikana: katika muundo wao, mitandao miwili ya mara kwa mara iliyojengwa kutoka kwa tetrahedra (sawa na ile iliyopo kwenye barafu ya joto ya chini ya ujazo Ic, isostructural na almasi) imeingizwa kwa kila mmoja; katika kesi hii, mfumo wa vifungo vya hidrojeni moja kwa moja huhifadhiwa, na uratibu. idadi ya oksijeni huongezeka mara mbili na kufikia 8. Mpangilio wa atomi za oksijeni katika barafu VII na VIII ni sawa na mpangilio wa atomi katika chuma na metali nyingine nyingi. Katika barafu ya kawaida (Ih) na ya ujazo (Ic), na vile vile katika barafu HI, V-VII, mwelekeo wa molekuli haujafafanuliwa: protoni zote mbili zilizo karibu zaidi na atomi ya O huunda vifungo vya ushirika nayo, ambayo inaweza. inayoelekezwa kuelekea atomi zozote mbili kati ya nne za jirani za oksijeni kwenye vipeo vya tetrahedron. Dielectric upenyezaji wa marekebisho haya ni ya juu (juu kuliko ile ya maji ya kioevu). Marekebisho II, VIII na IX yameagizwa kwa mwelekeo; dielectric yao upenyezaji ni mdogo (takriban 3). Ice VIII ni toleo la barafu VII lililoagizwa na protoni, na barafu IX ni lahaja ya barafu III. Msongamano wa marekebisho yaliyoagizwa kwa mwelekeo (VIII, IX) ni karibu na msongamano wa wale walioharibika sawa (VII, III).

Maji kama kutengenezea. Maji huyeyusha visima vingi. polar na kujitenga katika ions. Kwa kawaida, pH huongezeka kwa joto la kuongezeka, lakini wakati mwingine utegemezi wa joto ni ngumu zaidi. Kwa hivyo, ukweli wa r ni wingi. sulfates, carbonates na phosphates, wakati joto linapoongezeka, hupungua au huongezeka kwanza, na kisha hupita kwa kiwango cha juu. Thamani ya pH ya vitu vya polar ya chini (ikiwa ni pamoja na gesi zinazounda anga) katika maji ni ya chini na wakati joto linapoongezeka, kwa kawaida hupungua kwanza na kisha hupita kwa kiwango cha chini. Shinikizo linapoongezeka, pH ya gesi huongezeka, kupita kwa kiwango cha juu kwa shinikizo la juu. Dutu nyingi, wakati kufutwa katika maji, huguswa nayo. Kwa mfano, miyeyusho ya NH 3 inaweza kuwa na ioni NH 4 (tazama pia Hydrolysis). Kati ya ioni, atomi, na molekuli kufutwa katika maji ambayo si kuingiliana nayo kemikali. wilaya, na

Dutu muhimu zaidi ya sayari yetu, pekee katika mali na muundo wake, ni, bila shaka, maji. Baada ya yote, ni shukrani kwake kwamba kuna maisha Duniani, wakati hakuna maisha kwenye vitu vingine vya mfumo wa jua unaojulikana leo. Imara, kioevu, kwa namna ya mvuke - yoyote ya hiyo inahitajika na muhimu. Maji na mali zake huunda somo la kusoma taaluma nzima ya kisayansi - hydrology.

Kiasi cha maji kwenye sayari

Ikiwa tunazingatia kiashiria cha kiasi cha oksidi hii katika majimbo yote ya mkusanyiko, basi ni karibu 75% ya jumla ya misa kwenye sayari. Katika kesi hiyo, mtu anapaswa kuzingatia maji yaliyofungwa katika misombo ya kikaboni, viumbe hai, madini na vipengele vingine.

Ikiwa tunazingatia tu maji ya kioevu na imara ya maji, takwimu hupungua hadi 70.8%. Hebu tuchunguze jinsi asilimia hizi zinavyosambazwa, ambapo dutu inayohusika iko.

Kuna milioni 360 km 2 ya maji ya chumvi katika bahari na bahari, na maziwa ya chumvi duniani.
Maji safi yanasambazwa kwa usawa: kilomita milioni 16.3 2 yake imezikwa kwenye barafu kwenye barafu za Greenland, Arctic, na Antaktika.
5.3 milioni km 2 ya oksidi hidrojeni imejilimbikizia katika mito safi, vinamasi na maziwa.
Maji ya chini ya ardhi yanafikia milioni 100 m3.

Ndio maana wanaanga kutoka anga ya mbali wanaweza kuona Dunia katika umbo la mpira wa buluu na mijumuisho adimu ya ardhi. Maji na mali zake, ujuzi wa vipengele vyake vya kimuundo ni mambo muhimu ya sayansi. Aidha, hivi karibuni ubinadamu umeanza kupata uhaba wa wazi wa maji safi. Labda ujuzi huo utasaidia katika kutatua tatizo hili.

Muundo wa maji na muundo wa Masi

Ikiwa tutazingatia viashiria hivi, mali ambayo dutu hii ya ajabu inaonyesha itakuwa wazi mara moja. Kwa hivyo, molekuli ya maji ina atomi mbili za hidrojeni na atomi moja ya oksijeni, kwa hiyo ina fomula ya majaribio H 2 O. Kwa kuongeza, elektroni za vipengele vyote viwili vina jukumu muhimu katika ujenzi wa molekuli yenyewe. Wacha tuone muundo wa maji na mali yake ni nini.

Ni dhahiri kwamba kila molekuli inaelekezwa karibu na nyingine, na kwa pamoja huunda kimiani ya kioo ya kawaida. Inashangaza kwamba oksidi imejengwa kwa sura ya tetrahedron - atomi ya oksijeni katikati, na jozi mbili za elektroni na atomi mbili za hidrojeni kuzunguka asymmetrically. Ikiwa unatoa mistari kupitia vituo vya nuclei ya atomiki na kuziunganisha, utapata hasa sura ya kijiometri ya tetrahedral.

Pembe kati ya katikati ya atomi ya oksijeni na nuclei ya hidrojeni ni 104.5 0 C. O-H urefu wa dhamana = 0.0957 nm. Uwepo wa jozi za elektroni za oksijeni, pamoja na mshikamano wake mkubwa wa elektroni ikilinganishwa na hidrojeni, huhakikisha uundaji wa uwanja ulioshtakiwa vibaya katika molekuli. Kinyume chake, viini vya hidrojeni huunda sehemu yenye chaji chanya ya kiwanja. Kwa hivyo, zinageuka kuwa molekuli ya maji ni dipole. Hii huamua nini maji inaweza kuwa, na mali yake ya kimwili pia inategemea muundo wa molekuli. Kwa viumbe hai, vipengele hivi vina jukumu muhimu.

Tabia za kimsingi za kimwili

Hizi kwa kawaida ni pamoja na kimiani kioo, pointi kuchemsha na kuyeyuka, na sifa maalum ya mtu binafsi. Hebu tuzingatie zote.

Muundo wa kimiani ya kioo ya oksidi ya hidrojeni inategemea hali ya mkusanyiko. Inaweza kuwa imara - barafu, kioevu - maji ya msingi chini ya hali ya kawaida, gesi - mvuke wakati joto la maji linaongezeka zaidi ya 100 0 C. Barafu huunda fuwele nzuri za muundo. Lati kwa ujumla ni huru, lakini uunganisho ni nguvu sana na wiani ni mdogo. Unaweza kuiona kwa mfano wa theluji za theluji au mifumo ya baridi kwenye glasi. Katika maji ya kawaida, kimiani haina sura ya mara kwa mara, inabadilika na kupita kutoka hali moja hadi nyingine.
Molekuli ya maji katika anga ya nje ina umbo la kawaida la duara. Hata hivyo, chini ya ushawishi wa mvuto wa dunia, hupotoshwa na katika hali ya kioevu huchukua fomu ya chombo.
Ukweli kwamba oksidi ya hidrojeni ni dipole katika muundo huamua mali zifuatazo: conductivity ya juu ya mafuta na uwezo wa joto, ambayo inaweza kuonekana katika joto la haraka na baridi ya muda mrefu ya dutu, uwezo wa kuelekeza ions zote mbili na elektroni binafsi na misombo karibu yenyewe. . Hii hufanya maji kuwa kutengenezea kwa ulimwengu wote (polar na neutral).
Muundo wa maji na muundo wa molekuli huelezea uwezo wa kiwanja hiki kuunda vifungo vingi vya hidrojeni, ikiwa ni pamoja na misombo mingine ambayo ina jozi za elektroni pekee (amonia, pombe, na wengine).
Kiwango cha kuchemsha cha maji ya kioevu ni 100 0 C, crystallization hutokea kwa +4 0 C. Chini ya kiashiria hiki kuna barafu. Ikiwa unaongeza shinikizo, kiwango cha kuchemsha cha maji kitaongezeka kwa kasi. Kwa hivyo, katika anga za juu inawezekana kuyeyuka risasi ndani yake, lakini haita chemsha (zaidi ya 300 0 C).
Sifa za maji ni muhimu sana kwa viumbe hai. Kwa mfano, moja ya muhimu zaidi ni mvutano wa uso. Hii ni malezi ya filamu nyembamba ya kinga kwenye uso wa oksidi ya hidrojeni. Tunazungumza juu ya maji ya kioevu. Ni vigumu sana kuvunja filamu hii kwa hatua ya mitambo. Wanasayansi wameamua kwamba nguvu sawa na uzito wa tani 100 itahitajika. Jinsi ya kuiona? Filamu hiyo inaonekana wazi wakati maji yanapungua polepole kutoka kwenye bomba. Inaweza kuonekana kuwa ni kana kwamba iko katika aina fulani ya ganda, ambalo limenyoshwa hadi kikomo na uzito fulani na hutoka kwa namna ya matone ya pande zote, yaliyopotoshwa kidogo na mvuto. Shukrani kwa mvutano wa uso, vitu vingi vinaweza kuelea juu ya uso wa maji. Wadudu walio na marekebisho maalum wanaweza kusonga kwa uhuru kando yake.
Maji na mali yake ni ya kushangaza na ya kipekee. Kwa mujibu wa viashiria vya organoleptic, kiwanja hiki ni kioevu kisicho na rangi bila ladha au harufu. Tunachokiita ladha ya maji ni madini na vipengele vingine vilivyoyeyushwa ndani yake.
Conductivity ya umeme ya oksidi ya hidrojeni katika hali ya kioevu inategemea ngapi na chumvi gani hupasuka ndani yake. Maji yaliyotengenezwa, ambayo hayana uchafu wowote, haifanyi sasa umeme.

Barafu ni hali maalum ya maji. Katika muundo wa hali hii, molekuli huunganishwa kwa kila mmoja na vifungo vya hidrojeni na kuunda kimiani nzuri ya kioo. Lakini haina msimamo kabisa na inaweza kugawanyika kwa urahisi, kuyeyuka, ambayo ni, kuharibika. Kuna voids nyingi kati ya molekuli, vipimo ambavyo vinazidi vipimo vya chembe zenyewe. Kutokana na hili, wiani wa barafu ni chini ya ile ya oksidi ya hidrojeni kioevu.

Hii ni muhimu sana kwa mito, maziwa na vyanzo vingine vya maji safi. Hakika, wakati wa msimu wa baridi, maji ndani yao hayagandi kabisa, lakini hufunikwa tu na ukoko mnene wa barafu nyepesi ambayo huelea juu. Ikiwa mali hii haikuwa tabia ya hali ngumu ya oksidi ya hidrojeni, basi hifadhi zingefungia. Maisha chini ya maji yasingewezekana.

Kwa kuongezea, hali ngumu ya maji ina umuhimu mkubwa kama chanzo cha maji safi ya kunywa. Hizi ni barafu.

Mali maalum ya maji inaweza kuitwa jambo la hatua tatu. Hii ni hali ambayo barafu, mvuke na kioevu vinaweza kuwepo kwa wakati mmoja. Hii inahitaji masharti yafuatayo:

shinikizo la juu - 610 Pa;
joto 0.01 0 C.

Uwazi wa maji hutofautiana kulingana na vitu vya kigeni. Kioevu kinaweza kuwa wazi kabisa, opalescent, au mawingu. Mawimbi ya rangi ya njano na nyekundu huingizwa, mionzi ya violet hupenya kwa undani.

Tabia za kemikali

Maji na mali zake ni chombo muhimu katika kuelewa michakato mingi ya maisha. Kwa hivyo zimesomwa vizuri sana. Kwa hivyo, hydrochemistry inavutiwa na maji na mali zake za kemikali. Miongoni mwao ni yafuatayo:

Ugumu. Hii ni mali ambayo inaelezewa na kuwepo kwa chumvi za kalsiamu na magnesiamu na ions zao katika suluhisho. Imegawanywa katika kudumu (chumvi ya metali iliyoitwa: kloridi, sulfates, sulfites, nitrati), ya muda (bicarbonates), ambayo huondolewa kwa kuchemsha. Huko Urusi, maji hutiwa laini kwa kemikali kabla ya matumizi kwa ubora bora.
Uchimbaji madini. Mali kulingana na wakati wa dipole wa oksidi ya hidrojeni. Shukrani kwa uwepo wake, molekuli zinaweza kushikamana na vitu vingine vingi, ioni na kuzishikilia. Hivi ndivyo washirika, clathrates na vyama vingine vinavyoundwa.
Tabia za Redox. Kama kiyeyusho cha ulimwengu wote, kichocheo, na mshirika, maji yana uwezo wa kuingiliana na misombo mingi rahisi na ngumu. Pamoja na wengine hufanya kama wakala wa oksidi, na wengine - kinyume chake. Kama wakala wa kinakisishaji humenyuka pamoja na halojeni, chumvi, metali ambazo hazifanyi kazi sana, na pamoja na vitu vingi vya kikaboni. Kemia ya kikaboni inasoma mabadiliko ya hivi karibuni. Maji na mali zake, haswa za kemikali, zinaonyesha jinsi ya ulimwengu wote na ya kipekee. Kama wakala wa kuongeza vioksidishaji, humenyuka pamoja na metali hai, baadhi ya chumvi za binary, misombo mingi ya kikaboni, kaboni na methane. Kwa ujumla, athari za kemikali zinazohusisha dutu fulani zinahitaji uteuzi wa hali fulani. Matokeo ya majibu yatategemea wao.
Tabia za biochemical. Maji ni sehemu muhimu ya michakato yote ya biochemical katika mwili, kuwa kutengenezea, kichocheo na kati.
Mwingiliano na gesi kuunda clathrates. Maji ya kimiminika ya kawaida yanaweza kunyonya hata gesi zisizotumika kwa kemikali na kuziweka ndani ya mashimo kati ya molekuli za muundo wa ndani. Misombo kama hiyo kawaida huitwa clathrates.
Kwa metali nyingi, oksidi ya hidrojeni huunda hydrates ya fuwele, ambayo imejumuishwa bila kubadilika. Kwa mfano, sulfate ya shaba (CuSO 4 * 5H 2 O), pamoja na hydrates ya kawaida (NaOH * H 2 O na wengine).
Maji yana sifa ya athari za kiwanja ambapo madarasa mapya ya vitu (asidi, alkali, besi) huundwa. Wao sio redox.
Electrolysis. Chini ya ushawishi wa sasa ya umeme, molekuli hutengana katika gesi za sehemu yake - hidrojeni na oksijeni. Mojawapo ya njia za kuzipata ni katika maabara na tasnia.

Kwa mtazamo wa nadharia ya Lewis, maji ni asidi dhaifu na msingi dhaifu kwa wakati mmoja (ampholyte). Hiyo ni, tunaweza kuzungumza juu ya amphotericity fulani katika mali ya kemikali.

Maji na mali zake za manufaa kwa viumbe hai

Ni vigumu kukadiria umuhimu wa oksidi hidrojeni kwa viumbe vyote vilivyo hai. Baada ya yote, maji ndio chanzo cha uhai. Inajulikana kuwa bila hiyo mtu hawezi kuishi hata wiki. Maji, mali na umuhimu wake ni kubwa sana.

Ni kutengenezea kwa ulimwengu wote, ambayo ni, inayoweza kutengenezea misombo ya kikaboni na isokaboni, inayofanya kazi katika mifumo hai. Ndiyo maana maji ndio chanzo na cha kati kwa mabadiliko yote ya kichochezi ya biokemikali kutokea, pamoja na uundaji wa misombo changamano changamano.
Uwezo wa kuunda vifungo vya hidrojeni hufanya dutu hii kuwa ya ulimwengu wote katika kuhimili halijoto bila kubadilisha hali yake ya mkusanyiko. Ikiwa hii haikuwa hivyo, basi kwa kupungua kidogo kwa digrii ingegeuka kuwa barafu ndani ya viumbe hai, na kusababisha kifo cha seli.
Kwa wanadamu, maji ni chanzo cha bidhaa na mahitaji yote ya nyumbani: kupikia, kuosha, kusafisha, kuoga, kuoga na kuogelea, nk.
Mimea ya viwanda (kemikali, nguo, uhandisi, chakula, kusafisha mafuta na wengine) haiwezi kufanya kazi zao bila ushiriki wa oksidi ya hidrojeni.
Tangu nyakati za zamani iliaminika kuwa maji ni chanzo cha afya. Ilikuwa na inatumika leo kama dutu ya dawa.
Mimea hutumia kama chanzo chao kikuu cha lishe, kwa sababu ambayo hutoa oksijeni, gesi ambayo inaruhusu maisha kuwepo kwenye sayari yetu.

Tunaweza kutaja sababu kadhaa zaidi kwa nini maji ni dutu iliyoenea zaidi, muhimu na muhimu kwa vitu vyote vilivyo hai na vilivyoundwa kwa njia bandia. Tumetaja tu zilizo wazi zaidi, kuu.

Mzunguko wa maji wa maji

Kwa maneno mengine, hii ni mzunguko wake katika asili. Mchakato muhimu sana unaotuwezesha kujaza kila mara usambazaji wa maji unaopungua. Inatokeaje?

Kuna washiriki wakuu watatu: maji ya chini ya ardhi (au chini ya ardhi), maji ya uso na Bahari ya Dunia. Angahewa, ambayo hubana na kutoa mvua, pia ni muhimu. Pia washiriki hai katika mchakato ni mimea (hasa miti), yenye uwezo wa kunyonya kiasi kikubwa cha maji kwa siku.

Kwa hivyo, mchakato unaendelea kama ifuatavyo. Maji ya chini ya ardhi hujaza capillaries chini ya ardhi na kutiririka kwa uso na Bahari ya Dunia. Kisha maji ya uso hufyonzwa na mimea na kupitishwa kwenye mazingira. Uvukizi pia hutokea kutoka maeneo makubwa ya bahari, bahari, mito, maziwa na vyanzo vingine vya maji. Mara moja katika angahewa, maji hufanya nini? Inapunguza na kurudi nyuma kwa namna ya mvua (mvua, theluji, mvua ya mawe).

Ikiwa taratibu hizi hazingetokea, basi usambazaji wa maji, hasa maji safi, ungeisha muda mrefu uliopita. Ndiyo maana watu huzingatia sana ulinzi na mzunguko wa kawaida wa hydrological.

Dhana ya maji nzito

Kwa asili, oksidi ya hidrojeni inapatikana kama mchanganyiko wa isotopolojia. Hii ni kutokana na ukweli kwamba hidrojeni huunda aina tatu za isotopu: protium 1 H, deuterium 2 H, tritium 3 H. Oksijeni, kwa upande wake, pia haina nyuma na hufanya aina tatu imara: 16 O, 17 O, 18 O. Ni shukrani kwa Kwa hiyo, hakuna maji ya kawaida ya protium ya muundo H 2 O (1 H na 16 O), lakini pia deuterium na tritium.

Wakati huo huo, ni deuterium (2 H) ambayo ni imara katika muundo na fomu, ambayo imejumuishwa katika utungaji wa karibu maji yote ya asili, lakini kwa kiasi kidogo. Hii ndio wanaiita nzito. Ni tofauti kwa kiasi fulani na kawaida au mwanga katika mambo yote.

Maji nzito na mali zake ni sifa ya pointi kadhaa.

Huangazia kwa joto la 3.82 0 C.
Kuchemka huzingatiwa kwa 101.42 0 C.
Uzito ni 1.1059 g/cm3.
Kama kutengenezea ni mbaya mara kadhaa kuliko maji nyepesi.
Ina fomula ya kemikali D 2 O.

Wakati wa kufanya majaribio yanayoonyesha ushawishi wa maji kama hayo kwenye mifumo hai, iligundulika kuwa ni aina fulani tu za bakteria zinazoweza kuishi ndani yake. Ilichukua muda kwa makoloni kuzoea na kuzoea. Lakini, baada ya kuzoea, walirejesha kabisa kazi zote muhimu (uzazi, lishe). Aidha, chuma ni sugu sana kwa mionzi. Majaribio ya vyura na samaki hayakutoa matokeo mazuri.

Maeneo ya kisasa ya matumizi ya deuterium na maji mazito yaliyoundwa nayo ni nishati ya nyuklia na nyuklia. Maji kama hayo yanaweza kupatikana katika hali ya maabara kwa kutumia electrolysis ya kawaida - huundwa kama bidhaa. Deuterium yenyewe huundwa wakati wa kunereka mara kwa mara ya hidrojeni katika vifaa maalum. Matumizi yake yanategemea uwezo wake wa kupunguza kasi ya muunganisho wa neutroni na athari za protoni. Ni maji mazito na isotopu za hidrojeni ambazo ni msingi wa kuunda mabomu ya nyuklia na hidrojeni.

Majaribio juu ya matumizi ya maji ya deuterium na watu kwa kiasi kidogo yameonyesha kuwa haidumu kwa muda mrefu - uondoaji kamili huzingatiwa baada ya wiki mbili. Haiwezi kutumika kama chanzo cha unyevu kwa maisha, lakini umuhimu wake wa kiufundi ni mkubwa sana.

Kuyeyusha maji na matumizi yake

Tangu nyakati za zamani, mali ya maji kama hayo yametambuliwa na watu kama uponyaji. Imeonekana kwa muda mrefu kwamba wakati theluji inapoyeyuka, wanyama hujaribu kunywa maji kutoka kwenye madimbwi yanayotokana. Baadaye, muundo wake na athari za kibiolojia kwenye mwili wa binadamu zilisomwa kwa uangalifu.

Melt maji, sifa zake na mali ni katikati kati ya maji ya kawaida mwanga na barafu. Kutoka ndani, huundwa sio tu na molekuli, lakini kwa seti ya makundi yaliyoundwa na fuwele na gesi. Hiyo ni, ndani ya voids kati ya sehemu za kimuundo za kioo kuna hidrojeni na oksijeni. Kwa ujumla, muundo wa maji kuyeyuka ni sawa na muundo wa barafu - muundo umehifadhiwa. Mali ya kimwili ya oksidi hiyo ya hidrojeni hubadilika kidogo ikilinganishwa na yale ya kawaida. Walakini, athari ya kibaolojia kwenye mwili ni bora.

Wakati maji yameganda, sehemu ya kwanza inageuka kuwa barafu sehemu nzito - hizi ni isotopu za deuterium, chumvi na uchafu. Kwa hiyo, msingi huu unapaswa kuondolewa. Lakini iliyobaki ni maji safi, yenye muundo na yenye afya. Je, ni athari gani kwa mwili? Wanasayansi kutoka Taasisi ya Utafiti ya Donetsk walitaja aina zifuatazo za maboresho:

Kuongeza kasi ya michakato ya kurejesha.
Kuimarisha mfumo wa kinga.
Kwa watoto, baada ya kuvuta pumzi ya maji haya, baridi hurejeshwa na kuponywa, kikohozi, pua ya kukimbia, nk kwenda mbali.
Kupumua, hali ya larynx na utando wa mucous inaboresha.
Ustawi wa jumla wa mtu na shughuli huongezeka.

Leo kuna idadi ya wafuasi wa matibabu na maji ya kuyeyuka ambao huandika maoni yao mazuri. Hata hivyo, kuna wanasayansi, ikiwa ni pamoja na madaktari, ambao hawaungi mkono maoni haya. Wanaamini kuwa hakutakuwa na madhara kutoka kwa maji kama hayo, lakini kuna faida kidogo pia.

Nishati

Kwa nini mali ya maji inaweza kubadilika na kurejeshwa wakati wa mpito kwa majimbo tofauti ya mkusanyiko? Jibu la swali hili ni kama ifuatavyo: kiwanja hiki kina kumbukumbu yake ya habari, ambayo inarekodi mabadiliko yote na inaongoza kwa urejesho wa muundo na mali kwa wakati unaofaa. Sehemu ya nishati ya kibayolojia ambayo sehemu ya maji hupita (ambayo hutoka angani) hubeba malipo makubwa ya nishati. Njia hii hutumiwa mara nyingi katika matibabu. Hata hivyo, kutoka kwa mtazamo wa matibabu, si kila maji yanaweza kuwa na athari ya manufaa, ikiwa ni pamoja na habari.

Maji yaliyopangwa - ni nini?

Hii ni maji ambayo ina muundo tofauti wa molekuli, mpangilio wa lati za kioo (sawa na ile iliyoonekana kwenye barafu), lakini bado ni kioevu (yeyuka pia ni ya aina hii). Katika kesi hii, muundo wa maji na mali zake, kutoka kwa mtazamo wa kisayansi, hautofautiani na tabia ya oksidi ya kawaida ya hidrojeni. Kwa hiyo, maji yaliyopangwa hayawezi kuwa na athari pana ya uponyaji ambayo esotericists na wafuasi wa dawa mbadala wanahusisha nayo.

O.V.Mosin

Maji mazito (deuterium oxide) - ina formula ya kemikali sawa na maji ya kawaida, lakini badala ya atomi za hidrojeni ina isotopu mbili nzito za hidrojeni - atomi za deuterium. Fomula ya maji mazito ya hidrojeni kwa kawaida huandikwa kama: D2O au 2H2O. Kwa nje, maji mazito yanaonekana kama maji ya kawaida - kioevu kisicho na rangi bila ladha au harufu.

Katika mali yake, maji nzito hutofautiana sana na maji ya kawaida. Miitikio kwa maji mazito huendelea polepole zaidi kuliko maji ya kawaida; viambatisho vya kutenganisha molekuli nzito ya maji ni chini ya zile za maji ya kawaida.

Molekuli nzito za maji ya hidrojeni ziligunduliwa kwa mara ya kwanza katika maji asilia na Harold Urey mnamo 1932. Na tayari mnamo 1933, Gilbert Lewis alipata maji safi ya hidrojeni mazito kwa umeme wa maji ya kawaida.

Katika maji asilia, uwiano kati ya maji mazito na ya kawaida ni 1:5500 (ikizingatiwa kuwa deuterium yote iko katika mfumo wa maji mazito D2O, ingawa kwa kweli iko kwenye HDO ya maji mazito ya nusu).

Maji mazito yana sumu kidogo tu, athari za kemikali katika mazingira yake huendelea polepole zaidi ikilinganishwa na maji ya kawaida, na vifungo vya hidrojeni vinavyohusisha deuterium vina nguvu zaidi kuliko kawaida. Majaribio juu ya mamalia yameonyesha kuwa kuchukua nafasi ya 25% ya hidrojeni kwenye tishu na deuterium husababisha utasa; viwango vya juu husababisha kifo cha haraka cha mnyama. Walakini, vijidudu vingine vinaweza kuishi katika maji mazito 70% (protozoa) na hata katika maji safi mazito (bakteria). Mtu anaweza kunywa glasi ya maji mazito bila madhara yoyote yanayoonekana kwa afya; deuterium yote itatolewa kutoka kwa mwili katika siku chache. Katika suala hili, maji nzito ni sumu kidogo kuliko, kwa mfano, chumvi ya meza.

Maji mazito hujilimbikiza kwenye mabaki ya elektroliti wakati wa upitishaji wa maji mara kwa mara. Katika hewa ya wazi, maji mazito huchukua haraka mvuke kutoka kwa maji ya kawaida, kwa hivyo tunaweza kusema kuwa ni hygroscopic. Uzalishaji wa maji mazito ni wa nguvu sana, kwa hivyo gharama yake ni ya juu kabisa (takriban dola 200-250 kwa kilo).

Mali ya kimwili ya maji ya kawaida na nzito

Tabia za kimwili

Masi ya molekuli

Msongamano katika 20°C (g/cm3)

halijoto ya ukaushaji (°C)

kiwango cha mchemko (°C)

Tabia za maji nzito

Sifa muhimu zaidi ya maji mazito ni kwamba haichukui neutroni, kwa hivyo hutumiwa katika vinu vya nyuklia kuvunja nyutroni na kama baridi. Pia hutumika kama kifuatiliaji isotopu katika kemia na biolojia. Katika fizikia ya chembe, maji mazito hutumiwa kugundua neutrinos; Kwa hivyo, kigunduzi kikubwa zaidi cha neutrino cha jua nchini Kanada kina kilo 1 ya maji mazito.

Wanasayansi wa Kirusi kutoka PNPI wametengeneza teknolojia za awali za uzalishaji na utakaso wa maji nzito kwenye mimea ya majaribio. Mnamo mwaka wa 1995, ya kwanza nchini Urusi na moja ya kwanza katika mmea wa majaribio ya dunia kulingana na njia ya kubadilishana isotopu katika mfumo wa maji-hidrojeni na electrolysis ya maji (EVIO) ilianzishwa.

Ufanisi wa juu wa ufungaji wa EVIO hufanya iwezekanavyo kupata maji mazito na maudhui ya deuterium> 99.995%. Teknolojia iliyothibitishwa inahakikisha ubora wa juu wa maji mazito, ikiwa ni pamoja na utakaso wa kina wa maji mazito kutoka kwa tritium hadi shughuli ya mabaki, kuruhusu matumizi ya ukomo wa maji mazito kwa madhumuni ya matibabu na kisayansi. Uwezo wa ufungaji hufanya iwezekanavyo kukidhi kikamilifu mahitaji ya makampuni ya biashara na mashirika ya Kirusi kwa maji nzito na deuterium, pamoja na kuuza nje sehemu ya bidhaa. Wakati wa operesheni yake, zaidi ya tani 20 za maji nzito na makumi ya kilo za gesi ya deuterium zilitolewa kwa mahitaji ya Rosatom na makampuni mengine ya Kirusi.

Pia kuna maji ya nusu nzito (au deuterium), ambayo atomi moja tu ya hidrojeni inabadilishwa na deuterium. Njia ya maji kama hii imeandikwa kama ifuatavyo: DHO.

Neno maji mazito pia hutumiwa kurejelea maji ambayo atomi yoyote hubadilishwa na isotopu nzito:

Kwa maji mazito ya oksijeni (ambayo isotopu ya oksijeni nyepesi 16O inabadilishwa na isotopu nzito 17O au 18O),

Kwa tritium na maji mazito sana (yenye badala ya atomi 1H isotopu yake ya mionzi tritium 3H).

Ikiwa tunahesabu misombo yote tofauti iwezekanavyo na formula ya jumla ya H2O, basi jumla ya "maji mazito" iwezekanavyo itafikia 48. Kati ya hizi, chaguzi 39 ni za mionzi, na kuna chaguo tisa tu imara: H216O, H217O, H218O, HD16O, HD17O, HD18O, D216O, D217O , D218O. Hadi sasa, sio lahaja zote za maji mazito zimepatikana katika maabara.

Maji nzito yana jukumu kubwa katika michakato mbalimbali ya kibiolojia. Watafiti wa Kirusi wamegundua kwa muda mrefu kuwa maji mazito huzuia ukuaji wa bakteria, mwani, kuvu, mimea ya juu na utamaduni wa tishu za wanyama. Lakini maji yenye mkusanyiko wa deuterium hupunguzwa hadi 50% (kinachojulikana kama "deuterium-free" maji) ina mali ya antimutagenic, huongeza biomass na idadi ya mbegu, huharakisha maendeleo ya viungo vya uzazi na huchochea spermatogenesis katika ndege.

Nje ya nchi, walijaribu kulisha maji mazito kwa panya wenye uvimbe mbaya. Maji hayo yaligeuka kuwa yamekufa kweli: yaliua uvimbe na panya. Watafiti mbalimbali wamegundua kuwa maji mazito yana athari mbaya kwa mimea na viumbe hai. Mbwa wa majaribio, panya na panya walipewa maji, theluthi moja ambayo ilibadilishwa na maji mazito. Baada ya muda mfupi, matatizo ya kimetaboliki ya wanyama yalianza, na figo ziliharibiwa. Wakati idadi ya maji mazito iliongezeka, wanyama walikufa. Kinyume chake, kupunguza maudhui ya deuterium hadi 25% chini ya kawaida katika maji yaliyotolewa kwa wanyama kulikuwa na athari ya manufaa kwa maendeleo yao: nguruwe, panya na panya walizaa watoto mara nyingi zaidi na kubwa kuliko kawaida, na uzalishaji wa yai wa kuku. mara mbili.

Kisha watafiti wa Kirusi walichukua maji "nyepesi". Majaribio yalifanyika kwa mifano 3 ya tumors zinazoweza kupandikizwa: Lewis lung carcinoma, sarcoma ya uterasi inayokua kwa kasi na saratani ya kizazi, ambayo inakua polepole. Watafiti walipata maji "isiyo na deuterium" kwa kutumia teknolojia iliyotengenezwa katika Taasisi ya Biolojia ya Anga. Njia hiyo inategemea electrolysis ya maji distilled. Katika vikundi vya majaribio, wanyama walio na tumors zilizopandikizwa walipokea maji na yaliyomo ya deuterium iliyopunguzwa, katika vikundi vya udhibiti - maji ya kawaida. Wanyama walianza kunywa "mwanga" na kudhibiti maji siku ya kuunganisha tumor na kuipokea hadi siku ya mwisho ya maisha.

Maji yenye maudhui ya chini ya deuterium huchelewesha kuonekana kwa nodule za kwanza kwenye tovuti ya kuunganisha saratani ya kizazi. Wakati wa maendeleo ya nodules ya aina nyingine za tumors, maji nyepesi haina athari. Lakini katika vikundi vyote vya majaribio, kuanzia siku ya kwanza ya vipimo na karibu hadi mwisho wa jaribio, kiasi cha tumors kilikuwa chini ya kikundi cha kudhibiti. Kwa bahati mbaya, ingawa maji mazito huzuia ukuaji wa tumors zote zilizosomwa, haiongezei maisha ya panya wa majaribio.

Na kisha sauti zilisikika kupendelea kuondolewa kamili kwa deuterium kutoka kwa maji yanayotumiwa kama chakula. Hii itasababisha kuongeza kasi ya michakato ya kimetaboliki katika mwili wa binadamu, na, kwa hiyo, kwa ongezeko la shughuli zake za kimwili na kiakili. Lakini hofu iliibuka hivi karibuni kwamba kuondolewa kamili kwa deuterium kutoka kwa maji kungesababisha kupunguzwa kwa muda wa jumla wa maisha ya mwanadamu. Baada ya yote, inajulikana kuwa mwili wetu una karibu 70% ya maji. Na maji haya yana 0.015% deuterium. Kwa upande wa maudhui ya kiasi (katika asilimia ya atomiki), inashika nafasi ya 12 kati ya vipengele vya kemikali vinavyounda mwili wa binadamu. Katika suala hili, inapaswa kuainishwa kama microelement. Yaliyomo ya vitu vidogo kama shaba, chuma, zinki, molybdenum, manganese katika mwili wetu ni makumi na mamia ya mara chini ya deuterium. Nini kitatokea ikiwa deuterium yote itaondolewa? Sayansi bado haijajibu swali hili. Wakati huo huo, hakuna shaka kwamba kwa kubadilisha maudhui ya kiasi cha deuterium katika mimea au viumbe vya wanyama, tunaweza kuharakisha au kupunguza kasi ya mchakato wa maisha.