«Вода знакомая и незнакомая» (стр. 5 из 19)

Восстановительные свойства воды:

Атом кислорода имеет в воде степень окисления -2, что обуславливает свойства воды как восстановителя.

1. С фтором (F₂), хлором (Сl₂): Фтор вытесняет кислород. С хлором (Сl₂), реакция протекает через образование НС1 и НСlO.

2F₂+2H₂O=4HF+O ₂

Сl₂+Н₂О=НСl+НСl0

HClO=HCl+[O]

О +О = О₂

2. Разложение:

Электролиз является реакцией внутримолекулярного окисления-восстановления.

2H₂O=2H₂ + O₂

Образование гидратов и клатратов:

1. С серной кислотой (H₂SO₄):

С серной кислотой вода образует гидраты.

H₂SO₄+H₂O=H₂SO₄*H₂O

2. Взаимодействие с солями:

Вода с солями может образовывать кристаллогидраты. Например, с сульфатом меди (II).

CuS0₄+5H₂0=CuSO₄ * 5Н₂0

3. Взаимодействие с газами

Образование клатратов (соединений включения газов в структуру воды) связано с проникновением молекул газа в "пустоты", образуемые за счет водородных связей. Эти соединения неустойчивы и существуют за счет слабых межмолекулярных взаимодействий и пространственных затруднений, которые возникают при выходе из "водяного каркаса".

Сl₂*8Н₂О; С₂Н₆*6Н₂О и др.

Вода может служить катализатором, например, щелочные металлы и водород реагируют с СL₂ только в присутствии следов воды. Иногда вода - каталитический яд, например, для железного катализатора при синтезе NH₃. Способность молекул воды образовывать трехмерные сетки водородных связей позволяет ей давать с инертными газами, углеводородами, СО₂, С1₂, (СН₂)₂О, СНС1₃и многими другими веществами газовые гидраты.

Взаимодействие с органическими веществами:

1. С алкенами (С_nН_2n) (ПРИСОЕДИНЕНИЕ):

Например, при взаимодействии с этиленом получается этиловый спирт. Катализатор -серная кислота.

2. С алкенами (С_nН_2n) (ОКИСЛЕНИЕ):

Взаимодействие этилена с водным раствором перманганата калия ведет к образованию этиленгликоля (реакция Вагнера).

3CH2=CH2+2KMnO4+4H2O 3H2C-CH2+2KOH+2MnO2

OH OH

3. С алкинами (СnН_2n-2):

В присутствии соли ртути (II) в кислой среде, вода реагирует с ацетиленом, образуя уксусный альдегид (реакция Кучерова).

Hg²⁺

СН = CH+HOH [H₂C=CH] Н₃C-CH

OH O

4. Со сложными эфирами (CR-С-O-R):

Сложные эфиры обратимо гидролизуются водой с образованием соответствующих кислоты и спирта

CH₃COOC₂H₅+HOH=CH₃COOH+C₂H₅OH

5. С карбидом кальция (CaC₂)

Гидролиз карбида кальция идет с образованием ацетилена и Са(ОН)₂

CaC₂+2H₂O Ca(OH)₂+C₂H₂

6. С полисахаридами:

Гидролиз полисахаридов приводит к образованию моносахаридов. Реакция идет в присутствии кислоты, щелочи или ферментов. Например, гидролиз крахмала или клетчатки.

(С₆Н₁₀O₅)_n + n(НОН) nC₆H₁₂O₆

VII ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДЫ

В растворах (преимущественно водных) протекает большинство технологических процессов на предприятиях химической промышленности, в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов.

Не случайно гидрометаллургия-извлечение металлов из руд и концентратов с помощью растворов различных реагентов - стала важной отраслью промышленности.

Вода-это важный источник энергоресурсов. Как известно, все гидроэлектрические станции мира, от маленьких до самых крупных, превращают механическую энергию водного потока в электрическую исключительно с помощью водяных турбин с соединенными с ними электрогенераторами. На атомных электростанциях атомный реактор нагревает воду, водяной пар вращает турбину с генератором и вырабатывает электрический ток.

Вода, несмотря на все её аномальные свойства, является эталоном для измерения температуры, массы (веса), количества тепла, высоты местности.

Шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Температура кипения воды обозначена 100⁰ , а температура таяния льда 0⁰ .

При разработке метрической системы, установленной по декрету французского революционного правительства в 1793 году взамен различных старинных мер, вода была использована для создания основной меры массы (веса) - килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1 кубического сантиметра (миллилитра) чистой воды при нормальных условиях.

По мере развития цивилизации, освоения новых полей человеку требовалось всё больше и больше воды. Если угодно, развитие цивилизации можно измерять в литрах потребляемой надушу населения воды. Сейчас в самой развитой стране мира - США - на душу населения потребляется в сутки около 7000 л воды, тогда как в некоторых развивающихся странах - не более 30 л, т.е. в 200 раз меньше. Человек каменного века потреблял, видимо, менее 10 л воды в сутки.

Непосредственно для деятельности человека имеет значение одна из главных задач использования воды - её потребление для питьевых и бытовых нужд. Мало кто из жителей городов имеет представление о структуре потребления воды. Оказывается, на питьё и приготовление пищи затрачивается всего 5 % потребляемой человеком воды.

При этом, перефразируя песню из старого кинофильма, можно сказать, что мы "воду пьем" и "воду льем". По подсчётам американских учёных, больше всего воды - 43% - расходуется в смывном бачке в туалете, ванна и душ требуют меньше - 34%воды, мытьё посуды - 6%, стирка - 4%, уборка помещения - 3%, прочие нужды, включая мытьё автомашин и полив лужайки и перед домом, - 5%. В целом бытовое потребление воды 220 - 320 л в сутки на человека

VIII РОЛЬ ВОДЫ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является непременной составной частью всего живого. Почти все биохимические реакции в каждой живой клетке - это реакции в водных растворах. С водой удаляются из нашего тела ядовитые шлаки; вода, выделяемая потовыми железами и испаряющаяся с поверхности кожи, регулирует температуру нашего тела. В растениях содержится до 90% воды, в теле же взрослого человека ее 60-65%, но это "усреднено" от общей массы тела. Если же говорить более детально, то кости - это всего 22% воды, однако мозг - это уже 75%, мускулы - тоже 75% воды (в них находится около половины всей воды тела), кровь состоит из воды аж на 92%.

Первостепенная роль воды в жизни всех живых существ, и человека в том числе, связана с тем, что она является универсальным растворителем огромного количества химических веществ. Т.е. фактически является той средой, в которой и протекают все процессы жизнедеятельности.

Вот лишь небольшой и далеко не полный перечень "обязанностей" воды в нашем организме.

Вода:

- Регулирует температуру тела.

- Увлажняет воздух при дыхании.

- Обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела.

- Защищает и буферизирует жизненно важные органы.

- Помогает преобразовывать пищу в энергию.

- Помогает питательным веществам усваиваться органами.

- Выводит шлаки и отходы процессов жизнедеятельности.

Определенное и постоянное содержание воды - вот необходимое условие существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи, кроветворения и пр. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание температуры тела.

Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере воды в количестве менее 2% веса тела (1-1.5л) появляется чувство жажды, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% - галлюцинации, нарушение глотания. Потеря 10-20% воды опасна для жизни. Животные погибают при потере 20-25% воды.

Избыточное же потребление воды приводит к перегрузке сердечно-сосудистой системы, вызывает изнуряющее потоотделение, сопровождающееся потерей солей, ослабляет организм.