woda , substancja składająca się z pierwiastków chemicznych wodoru i tlenu, występująca w stanie gazowym, ciekłym i stałym. Jest to jeden z najbogatszych i najistotniejszych związki . Bezsmakowy i bezwonny płyn w temperaturze pokojowej, ma ważną zdolność rozpuszczania wielu innych substancji. Rzeczywiście, wszechstronność wody jako rozpuszczalnik jest niezbędny dla żywych organizmów. Uważa się, że życie powstało w wodnych roztworach światowych oceany , a organizmy żywe są zależne od roztworów wodnych, takich jak krew i soki trawienne, w procesach biologicznych. Woda istnieje również na innych planetach i księżycach, zarówno w układzie słonecznym, jak i poza nim. W małych ilościach woda wydaje się bezbarwna, ale woda ma wewnętrzny kolor niebieski spowodowany nieznaczną absorpcją światła o długości fali czerwonej.
wodospady wodne, wodospad Niagara, Kanada Woda jest najpowszechniejszym związkiem na Ziemi i jest niezbędna do życia. Chociaż cząsteczki wody mają prostą strukturę (HdwaO), właściwości fizyczne i chemiczne wody są niezwykle skomplikowane. SKatzenberger/iStock.com
Woda składa się z wodoru i tlenu i występuje w stanie gazowym, ciekłym i stałym. Woda jest jedną z najbardziej obfitych i niezbędnych związki , występująca jako ciecz na powierzchni Ziemi w normalnych warunkach, co czyni ją nieocenioną dla człowieka i jako roślina i zwierzę siedlisko . Ponieważ woda łatwo zmienia się w parę (gaz), może przemieszczać się przez atmosferę z oceany w głębi lądu, gdzie kondensuje i odżywia życie.
Pojawia się butelka z zimną wodą pocić się ponieważ jest źródłem chłodzenia pary wodnej w warstwie powietrza otaczającej butelkę. Powietrze stosunkowo ciepłe może zawierać więcej pary wodnej niż powietrze chłodniejsze. Po wprowadzeniu butelki z zimną wodą ciepłe powietrze w pobliżu butelki ochładza się, a część pary wodnej water kondensuje do płynnej wody, która jest następnie osadzana na zewnętrznej stronie butelki.
Wrzenie ma miejsce, gdy w cieczy tworzą się bąbelki, oznaczające przejście z fazy ciekłej lub stałej substancji w gaz. Normalna temperatura wrzenia to temperatura w którym płyn prężność pary równa się standardowemu poziomowi morza ciśnienie atmosferyczne (760 mm [29,92 cala] rtęci). Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne jest wysokie, a woda wrze w temperaturze 100°C (212 °F); na większych wysokościach jest niższy, więc woda wrze w niższej temperaturze.
Woda wydaje się niebieska z dwóch ważnych powodów. W niewielkich ilościach woda wydaje się bezbarwna, ale w rzeczywistości woda ma wewnętrznie niebieski kolor, spowodowany niewielkim wchłanianie światła na czerwono długości fal . Do większych zbiorników wodnych – stawów, rzek, jeziora , a oceany — woda wydaje się niebieska w pogodne dni, ponieważ odzwierciedla błękit nieba. W pochmurne dni większe zbiorniki wodne wydają się szare.
Gęstość wody jest największa w temperaturze około 4°C (39,2°F), w fazie ciekłej. Lód, faza stała wody, ma większą wyporność, dlatego tworzy się na powierzchni zbiorników wodnych i zamarza w dół. Jeziora i rzeki rzadko zamarzają całkowicie, a płynna woda poniżej może stać się zimową ostoją dla życia wodnego. Kiedy lód topnieje na wiosnę, powoli ogrzewająca się woda z topnienia powierzchni tonie, wypierając wodę pod spodem i mieszając składniki odżywcze w całej kolumnie wody.
chemia wody Przegląd budowy chemicznej cząsteczek wody. Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne (partner wydawniczy Britannica) Zobacz wszystkie filmy do tego artykułu
Chociaż cząsteczki wody mają prostą strukturę (HdwaO), właściwości fizyczne i chemiczne złożony są niezwykle skomplikowane i nie są typowe dla większości substancji występujących na Ziemi. Na przykład, chociaż widok kostek lodu pływających w szklance wody z lodem jest powszechny, takie zachowanie jest niezwykłe w przypadku substancji chemicznych. Dla prawie każdego innego związku stan stały jest gęstszy niż stan ciekły; w ten sposób ciało stałe opadałoby na dno cieczy. Fakt, że lód unosi się na wodzie jest niezmiernie ważny w świecie przyrody, ponieważ lód, który tworzy się na stawach i jeziorach w zimnych rejonach świata, działa jak bariera izolacyjna chroniąca życie wodne poniżej. Gdyby lód był gęstszy niż woda w stanie ciekłym, lód tworzący się na stawie tonąłby, wystawiając więcej wody na działanie niskiej temperatury. W ten sposób staw ostatecznie zamarzłby, zabijając wszystkie obecne formy życia.
Skąd nazwa krypton?
Niedźwiedź polarny na krze Niedźwiedź polarny na krze w archipelagu Svalbard. Widok lodu unoszącego się na wodzie jest powszechny, ale pokazuje niezwykłe chemiczne zachowanie wody, która jest mniej gęsta jako ciało stałe niż w fazie ciekłej. SeppFriedhuber — E+/Getty Images
Woda w normalnych warunkach występuje na powierzchni Ziemi jako ciecz, co czyni ją nieocenioną w transporcie, rekreacji oraz jako siedlisko dla miriada z rośliny i Zwierząt . Fakt, że woda jest łatwo zamieniana w parę (gaz), umożliwia jej transport przez atmosferę z oceanów do obszarów śródlądowych, gdzie ulega kondensacji i jak deszcz , odżywia roślina i życie zwierząt. ( Widzieć hydrosfera: cykl hydrologiczny opisujący cykl, w którym woda jest przenoszona przez Ziemię.)
schemat cyklu hydrologicznego wody W cyklu hydrologicznym woda jest przenoszona między powierzchnią lądu, oceanem i atmosferą. Liczby na strzałkach wskazują względne przepływy wody. Encyklopedia Britannica, Inc.
Ze względu na swoje znaczenie woda od dawna odgrywa ważną rolę religijną i filozoficzną w historii ludzkości. W VI wiekupne, Tales z Miletu, przypisywany niekiedy inicjatorowi filozofii greckiej, uważał wodę za jedyny podstawowy budulec materii:
To woda, przybierając różne formy, stanowi Ziemia, atmosfera, niebo, góry, bogowie i ludzie, zwierzęta i ptaki, trawa i drzewa, zwierzęta aż po robaki, muchy i mrówki. Wszystko to są różne formy wody. Medytuj na wodzie!
Dwieście lat później Arystoteles uważał wodę za jeden z czterech podstawowych żywiołów, obok ziemi, powietrza i ognia. Przekonanie, że woda jest podstawową substancją, utrzymywało się przez ponad 2000 lat, aż eksperymenty w drugiej połowie XVIII wieku wykazały, że woda jest związkiem składającym się z pierwiastków wodoru i tlenu.
skąd jest ziemski wiatr i ogień?
zbieranie wody Naukowcy opracowali urządzenie, które może zbierać wodę pitną z pustynnego powietrza. Wyświetlane za zgodą Regentów Uniwersytetu Kalifornijskiego. Wszelkie prawa zastrzeżone. (Partner wydawniczy Britannica) Zobacz wszystkie filmy do tego artykułu
Woda na powierzchni Ziemi znajduje się głównie w jej oceanach (97,25 procent) oraz polarnych czapach lodowych i lodowcach (2,05 procent), z równowagą w jeziorach słodkowodnych, rzekach i wodach gruntowych. Wraz ze wzrostem populacji Ziemi i wzrostem zapotrzebowania na świeżą wodę, jej oczyszczanie i recykling stają się coraz ważniejsze. Co ciekawe, wymagania czystości wody do użytku przemysłowego często przewyższają wymagania dla ludzi konsumpcja . Na przykład woda używana w kotłach wysokociśnieniowych musi mieć czystość co najmniej 99,999998%. Ponieważ woda morska zawiera duże ilości rozpuszczonych soli, w przypadku większości zastosowań, w tym spożycia przez ludzi, należy ją odsalać.
Zapora Hoovera Zapora Hoovera na rzece Kolorado na granicy Nevady i Arizony pokazuje, jak naturalne zasoby wody można wykorzystać do różnych celów, w tym do spożycia przez ludzi, nawadniania i przemysłu. Robert Glusic/Getty Images
schemat systemu uzdatniania wody Systemy uzdatniania wody są ważne dla odsalania wody morskiej, dzięki czemu może być wykorzystywana do spożycia przez ludzi oraz do oczyszczania wody do celów przemysłowych. Encyklopedia Britannica, Inc.
W artykule opisano budowę molekularną wody oraz jej właściwości fizyczne i chemiczne. W przypadku innych głównych zabiegów uzdatniania wody, widzieć klimat ; prace środowiskowe ; hydrosfera ; lód ; i zanieczyszczenia.
Cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru, z których każdy jest połączony pojedynczym wiązaniem chemicznym z atomem tlenu. Większość atomów wodoru ma jądro składające się wyłącznie z protonu. Dwie formy izotopowe, deuter i tryt, w których jądra atomowe zawierają również jedno i dwa neutrony , znajdują się w niewielkim stopniu w wodzie. Deuter tlenek (REdwaO), zwana ciężką wodą, jest ważna w badaniach chemicznych i jest również stosowana jako neutron moderator w niektórych reaktorach jądrowych.
Cząsteczka wody Cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Pojedynczy atom tlenu zawiera sześć elektronów w swojej zewnętrznej powłoce, która może pomieścić łącznie osiem elektronów. Kiedy dwa atomy wodoru są połączone z atomem tlenu, zewnętrzna powłoka elektronowa tlenu jest wypełniona. Encyklopedia Britannica, Inc.
Obejrzyj eksperyment wyjaśniający, dlaczego woda słodka i woda morska mają różne punkty zamarzania Dowiedz się, dlaczego woda słodka i woda morska mają różne punkty zamarzania. Contunico ZDF Enterprises GmbH, Moguncja Zobacz wszystkie filmy do tego artykułu
Chociaż jego formuła (HdwaO) wydaje się prosta, woda wykazuje bardzo złożone właściwości chemiczne i fizyczne. Na przykład jego temperatura topnienia 0 ° C (32 ° F) i temperatura wrzenia 100 ° C (212 ° F) są znacznie wyższe niż można by oczekiwać w porównaniu z analogiczny związki , takich jak siarkowodór i amoniak . W swojej stałej postaci, lód, woda jest mniej gęsta niż w stanie ciekłym, co stanowi kolejną niezwykłą właściwość. Korzeń tych anomalie leży w elektronowej strukturze cząsteczki wody.
Cząsteczka wody nie jest liniowa, lecz wygięta w specjalny sposób. Dwa atomy wodoru są związane z atomem tlenu pod kątem 104,5°.
która z poniższych jest przyczyną krachu na giełdzie w 1929 roku?
Odległość O―H (długość wiązania) wynosi 95,7 pikometra (9,57 × 10−11metrów, czyli 3,77 × 10-9cale). Ponieważ atom tlenu ma większą elektroujemność niż atom wodoru, wiązania O―H w cząsteczce wody są polarne, przy czym tlen ma częściowy ładunek ujemny (δ−), a wodory częściowy ładunek dodatni (δ+).
Atomy wodoru w cząsteczkach wody są przyciągane do obszarów o wysokiej gęstości elektronowej i mogą tworzyć z nimi słabe wiązania, zwane wiązaniami wodorowymi . Oznacza to, że atomy wodoru w jednej cząsteczce wody są przyciągane do niewiążących par elektronowych atomu tlenu na sąsiadujący cząsteczka wody. Uważa się, że struktura ciekłej wody składa się z agregaty cząsteczek wody, które nieustannie się formują i ponownie formują. Ten krótkozasięgowy porządek, jak się go nazywa, odpowiada za inne niezwykłe właściwości wody, takie jak jej wysoka lepkość i napięcie powierzchniowe .
kropelki wody Woda jest cząsteczką polarną i jest przyciągana przez inne cząsteczki polarne. Tak więc kropelki lub kulki wody tworzą się na niepolarnej powierzchni, ponieważ cząsteczki wody przylegają do siebie zamiast przylegać do powierzchni. fotofuerst/Fotolia
splitting water Katalizator, który rozdziela wodę na wodór i tlen. Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne (partner wydawniczy Britannica) Zobacz wszystkie filmy do tego artykułu
Atom tlenu ma sześć elektronów w swojej zewnętrznej (walencyjnej) powłoce, która może pomieścić łącznie osiem elektronów. Kiedy atom tlenu tworzy pojedyncze wiązanie chemiczne, dzieli jeden ze swoich elektronów z jądrem innego atomu i otrzymuje w zamian udział elektronu z tego atomu. Po związaniu z dwoma atomami wodoru zewnętrzna powłoka elektronowa atomu tlenu jest wypełniona.
Układ elektronów w cząsteczce wody można przedstawić w następujący sposób.
Każda para kropek reprezentuje parę niepodzielonych elektronów (tzn. elektrony znajdują się tylko na atomie tlenu). Sytuację tę można również zobrazować, umieszczając cząsteczkę wody w sześcianie.
Każdy symbol ↑↓ reprezentuje parę niewspólnych elektronów. Ta struktura elektronowa prowadzi do wiązania wodorowego.
