На какие атомы делится молекула воды? Формула, химические реакции

Вода – главное условие жизни на Земле. Земная поверхность больше чем на две трети состоит из океанов, морей, рек и озер. Объем воды в Мировом океане в десять раз превышает объем всей суши.

Земля - остров в Мировом океане

Нашу планету можно считать океаном, в котором континенты фактически являются лишь огромными островами, именно из-за этого с околоземной орбиты Земля кажется зелено-голубой, под цвет океана.

Каждое живое существо на нашей планете состоит из воды, например медуза содержит ее 95%, а человеческий организм содержит 65% воды. Недостаток этой субстанции всего в 1% от веса тела вызывает чувство жажды. Если организм теряет 10% влаги, это может привести к его гибели. Почти все химические реакции совершаются в водной среде. Испаряясь, вода регулирует температуру обитателей суши. Если бы человек не потел, то после часа усиленной работы температура его тела возросла бы до 46^оС.

Динамика воды

Водная среда пребывает в постоянном движении: она испаряется из открытых водоемов, собирается в тучи, выпадает в виде дождя или снега и потом ручейками, реками и потоками течет к морю. Влага просачивается в землю, накапливается и снова выходит на поверхность, где пополняет водоемы. Большая часть воды существует в виде паров в атмосфере, в твердом состоянии - в виде громадных слоев снега и льдин в горах, и в полярных областях. Примерно двадцатая часть дождевой воды употребляется непосредственно живыми организмами. Природная вода не бывает абсолютно чистой, максимально чистой считается дождевая, но и в ней присутствуют некоторые примеси, захваченные из воздуха.

На рисунке видно, из каких атомов состоит молекула воды и как делится по своей природе.

Структура воды

На какие атомы делится молекула воды - знает в наше время любой школьник.
Каждая молекула этого вещества построена из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Это строение из трех элементов, как бы прижатых друг к другу. В середине атом кислорода (химический символ - О), по обе стороны приставлены два атома водорода (Н) – это атомы, на которые делятся молекулы воды.

Возле атома кислорода формируются отрицательные заряды, а вокруг атомов водорода - положительные. Зная, на какие атомы делится молекула воды, физика определяет, что ее молекула – диполь. Этим объясняются все ее физические свойства. Дистанции между ядрами атомов О, Н - около 0.1 нм, а между атомами водорода - около 0.15 нм.

По сути, вода - это оксид водорода, главное вещество на Земле. В 1783 году известный химик Лавуазье впервые добыл водород из воды, чем показал, на какие атомы делится молекула воды (формула – Н₂О). Отсюда и ее молекулярная масса – 18 г/моль, состоящая из суммы присутствующих в молекуле атомных масс кислорода и водорода. Структурная формула показывает, на какие атомы делится молекула воды.

Физика о воде

Вода представляет собой жидкость, которая не имеет ни запаха, ни вкуса, ни цвета, обладающую следующими свойствами:

• плотность воды – 1 г/см³;
• градус замерзания – 0^оС (лед);
• градус закипания – 100^оС (пар).

На какие атомы делится молекула воды в физике, можно посмотреть на следующем рисунке.

При кипении водородные связи разрываются, и жидкость переходит в состояние пара. При уменьшении температуры от 100^оС до 3,98^оС объем ее постоянно уменьшается. Но при дальнейшем прохождении нижней границы происходит обратный процесс. Часть объема воды при 3,98^оС обладает большей массой, чем при 0^оС, из-за этого лед и держится на ее поверхности.

Кроме этого, вода имеет наибольшее поверхностное натяжение по сравнению с другими жидкими веществами, исключая ртуть. Под поверхностью молекулы воды имеют сильное притяжение между собой. Но эти молекулы не притягивают молекулы воздуха над ними, они притягиваются только между собой. Это поверхностное натяжение создает эффект пленки на воде.

Такое свойство используют некоторые насекомые, способные ходить по поверхности, не погружаясь. Их тела очень легкие, а поверхностное натяжение не дает им проваливаться под воду. Образование ледяных сосулек происходит также из-за этого свойства воды и притяжения между ее молекулами. Когда жидкость превращается в пар, то есть газообразное вещество, поверхностное натяжение исчезает.

Химические свойства воды

Вода - довольно реакционное вещество. Ее химические свойства зависят от того, на какие атомы делится молекула воды. Жидкость распадается на водород и кислород под действием электрического тока. Происходит реакция, в которой она выступает и окислителем, и восстановителем. Молекула воды подобна очень сильному атомному магниту и может связываться практически со всем, что может присоединяться. Под ее действием наблюдается гидролиз солей с получением слабого электролита.

Вода вступает в реакцию с большинством основных оксидов. Реагирует со многими металлами, например с натрием, калием и при нагревании с железом, при этом наблюдается выделение водорода:

2Na + 2H₂O = H₂ + 2NaOH;
2K + 2H₂O = H₂ + 2KOH;
3Fe + 4H₂O = 4H₂ + Fe₃O₄.

Неметаллы не так активны, как металлы, но все же взаимодействуют с водой при сильном нагревании:

C + H₂O = H₂ + CO;

CH₄ + 2H₂O = 4H₂ + CO₂.

Взаимодействует со многими оксидами неметаллов. При этом происходят реакции соединения, образуя кислоты.
Получается при горении водорода в кислороде с образованием водяного пара:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О,

причем эта реакция происходит мгновенно при температуре 700^оC.

Принцип растворения в воде

В водной среде могут раствориться многие вещества, различные по агрегатному состоянию. Они разделяются на следующие виды:

• растворимые;
• плохо растворимые;
• почти нерастворимые.

В чем заключается принцип растворения? Учитывая то, на какие атомы делится молекула воды, можно объяснить ее способность притягивать молекулы разных веществ. При взаимодействии с ней ионы соли будут притягиваться заряженными ионами молекулы воды. При этом выделяется или поглощается тепло. Ионы растворенного в воде вещества удерживают некоторое число молекул воды, образуя при этом гидратную оболочку. Ионы становятся гидратированными, а такие кристаллы именуются кристаллогидратами.

Функциональность воды

Функции водной субстанции в жизни обитателей нашей планеты трудно переоценить, ведь все живое не только из нее состоит, но и постоянно поддерживает свое существование только благодаря этому веществу.

1. Метаболизм. Вода выступает полярным растворителем, лучшей средой для всех происходящих в живом организме реакций. Вещества, способные растворяться в ней, именуются гидрофильными, а нерастворимые - гидрофобными.
2. Транспорт. Внутренние молекулы клетки постоянно перемещаются из одной клетки в другую. Вода является важнейшим трансфером во внутренней среде любых организмов.
3. Терморегуляция. Вода равномерно распределяет тепло и холод, регулируя температуру внутри организма, например вызывая потоотделение у животных, тем самым охлаждает организм.
4. Биологическая ценность воды заключается в том, что она участвует во многих химических реакциях организма.
5. Механическая функция. Свойство воды не сжиматься немаловажно для сохранения формы органов и тканей.

Необычные свойства воды

Не существует на Земле вещества, более значимого для всего живого, чем простая вода. Изменчивая плотность, высокая теплоемкость и большое поверхностное натяжение, ее способность к памяти — все это аномальные свойства такой субстанции, как вода. Наблюдения и опыты доказывают, что водная субстанция владеет способностью впитывать свойства материалов, которые однажды в ней растворились, и хранить эти свойства, даже после полного удаления этих материалов. На этом построены основные принципы гомеопатической медицины. И еще один неоспоримый и в то же время необъяснимый факт с точки зрения науки – уникальные целительные свойства Крещенской воды, содержащей огромную энергию. Все эти загадки все еще предстоит разгадывать современным и будущим ученым.