Voda , snov, sestavljena iz kemičnih elementov vodik in kisik, ki obstajajo v plinastem, tekočem in trdnem stanju. Je ena izmed najbogatejših in najpomembnejših spojine . Tekočina brez okusa in vonja pri sobni temperaturi ima pomembno sposobnost raztapljanja številnih drugih snovi. Vsestranskost vode kot a topilo je bistvenega pomena za žive organizme. Verjame se, da je življenje nastalo v vodnih raztopinah sveta oceani , živi organizmi pa so za biološke procese odvisni od vodnih raztopin, kot so kri in prebavni sokovi. Voda obstaja tudi na drugih planetih in lunah znotraj in zunaj sončnega sistema. V majhnih količinah je voda videti brezbarvna, vendar voda dejansko ima vrojeno modra barva, ki jo povzroča rahla absorpcija svetlobe pri rdečih valovnih dolžinah.
vodne brzice, Niagarski slapovi, Kanada Voda je najbogatejša spojina na Zemlji in je bistvena za življenje. Čeprav so molekule vode preproste strukture (HdvaO), so fizikalne in kemijske lastnosti vode izjemno zapletene. SKatzenberger / iStock.com
Voda je sestavljena iz vodika in kisika, obstaja pa v plinastem, tekočem in trdnem stanju. Voda je ena najbolj obilnih in bistvenih spojine , ki se v normalnih pogojih pojavlja kot tekočina na površini Zemlje, zaradi česar je neprecenljiva za človeško uporabo in kot rastlina in žival življenjski prostor . Ker se voda zlahka spremeni v paro (plin), lahko potuje skozi ozračje iz okolice oceani v notranjosti, kjer kondenzira in neguje življenje.
Zdi se, da steklenica s hladno vodo pot ker je vir hlajenja za vodno paro v plasti zraka, ki obdaja steklenico. Relativno topel zrak lahko zadrži več vodne pare kot hladnejši zrak. Ko vstavite steklenico s hladno vodo, se topel zrak v bližini steklenice ohladi in nekaj vodne pare kondenzira v tekočo vodo, ki se nato odloži na zunanjo stran steklenice.
Vrenje se pojavi, ko se v tekočini oblikujejo mehurčki, ki označujejo spremembo tekoče ali trdne faze snovi v plin. Običajno vrelišče je temperatura pri katerem je tekočina parni tlak enaka ravni morske gladine zračni tlak (760 mm živega srebra). Na morski gladini je atmosferski tlak visok in voda vre pri 100 ° C (212 ° F); na višjih nadmorskih višinah je nižja, zato voda vre pri nižji temperaturi.
Voda je videti modra iz dveh pomembnih razlogov. V majhnih količinah je voda videti brezbarvna, vendar ima voda dejansko notranjo modro barvo, ki jo povzroča rahlo absorpcija svetlobe pri rdeči valovne dolžine . Za večja vodna telesa - ribniki, reke, jezera in oceani - voda se ob jasnih dneh zdi modra, ker odraža modrino neba. V oblačnih dneh se zdijo večja vodna telesa siva.
Gostota vode je največja pri približno 4 ° C (39,2 ° F) v tekoči fazi. Led, trdna faza vode, je bolj živahen, zato nastane na površini vodnih teles in zmrzne navzdol. Jezera in reke le redko popolnoma zamrznejo, tekoča voda spodaj pa lahko postane zimsko zatočišče za vodne organizme. Ko se led spomladi stopi, počasi segrevanje površinske taline ponikne, izpodriva vodo spodaj in meša hranila po celotnem vodnem stolpcu.
kemija vode Pregled kemijske strukture molekul vode. American Chemical Society (založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Čeprav so molekule vode preproste strukture (HdvaFizikalne in kemijske lastnosti spojina so izredno zapleteni in niso značilni za večino snovi na Zemlji. Na primer, čeprav je pogled na ledene kocke, ki plavajo v kozarcu ledene vode, običajen pojav, je takšno vedenje nenavadno za kemične entitete. Za skoraj vsako drugo spojino je trdno stanje gostejše od tekočega; tako bi trdna snov potonila na dno tekočine. Dejstvo, da led plava po vodi, je v naravnem svetu izjemno pomembno, ker led, ki nastaja na ribnikih in jezerih v hladnih predelih sveta, deluje kot izolacijska pregrada, ki ščiti vodno življenje spodaj. Če bi bil led gostejši od tekoče vode, bi led na ribniku potonil in s tem več vode izpostavil hladni temperaturi. Tako bi ribnik sčasoma ves čas zmrzal in ubil vse življenjske oblike.
v katerem letu so mladiči chicago zmagali v svetovni seriji
polarni medved na ledeni ploščadi Polarni medved na ledeni planoti v arhipelagu Svalbard. Pogled na led, ki plava po vodi, je običajen, vendar kaže nenavadno kemijsko obnašanje vode, ki je manj trdna kot trdna snov kot v tekoči fazi. SeppFriedhuber — E + / Getty Images
Voda se v normalnih pogojih pojavlja kot tekočina na površini Zemlje, zaradi česar je neprecenljiva za prevoz, rekreacijo in kot življenjski prostor za nešteto od rastlin in živali . Dejstvo, da se voda zlahka spremeni v paro (plin), omogoča, da se po ozračju iz oceanov prenaša v celinska območja, kjer se kondenzira in, kot je dež , neguje rastlina in živalsko življenje. ( Glej hidrosfera: hidrološki cikel za opis kroga, s katerim se voda prenaša nad Zemljo.)
diagram hidrološkega kroga vode V hidrološkem krogu se voda prenaša med površino kopnega, oceanom in ozračjem. Številke na puščicah označujejo relativni pretok vode. Enciklopedija Britannica, Inc.
Zaradi svoje pomembnosti je voda že dolgo igrala pomembno versko in filozofsko vlogo v človeški zgodovini. V 6. stoletjubce, Tales iz Mileta, ki je bil včasih zaslužen za začetek grške filozofije, je imel za vodo edini temeljni gradnik snovi:
Voda je tista, ki v različnih oblikah predstavlja zemlja, ozračje, nebo, gore, bogovi in ljudje, zveri in ptice, trava in drevesa ter živali do črvov, muh in mravelj. Vse to so različne oblike vode. Meditirajte na vodi!
Dvesto let kasneje je Aristotel poleg zemlje, zraka in ognja menil še, da je voda eden od štirih temeljnih elementov. Prepričanje, da je voda temeljna snov, se je obdržalo več kot 2000 let, dokler poskusi v drugi polovici 18. stoletja niso pokazali, da je voda spojina, sestavljena iz elementov vodika in kisika.
v katerem letu se je Ken Griffey jr upokojil
pridobivanje vode Raziskovalci izumijo napravo, ki lahko pušča pitno vodo iz puščavskega zraka. Prikazano z dovoljenjem regentov z Univerze v Kaliforniji. Vse pravice pridržane. (Založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Vodo na površju Zemlje najdemo predvsem v njenih oceanih (97,25 odstotka) in polarnih ledenih kapicah in ledenikih (2,05 odstotka), ravnovesje pa je v sladkovodnih jezerih, rekah in podtalnici. Ko narašča prebivalstvo Zemlje in narašča povpraševanje po sladki vodi, postaja čiščenje in recikliranje vode vse bolj pomembno. Zanimivo je, da zahteve po čistosti vode za industrijsko uporabo pogosto presegajo zahteve za človeško čistost poraba . Na primer, voda, ki se uporablja v visokotlačnih kotlih, mora biti najmanj 99,999998 odstotkov čista. Ker vsebuje morska voda velike količine raztopljenih soli, jo je treba razsoliti za večino uporab, vključno s prehrano ljudi.
Hooverjev jez Hooverjev jez na reki Kolorado na meji Nevade in Arizone prikazuje, kako je mogoče naravne vire izkoristiti za različne namene, vključno s prehrano ljudi, namakanjem in industrijo. Robert Glušič / Getty Images
diagram sistema za čiščenje vode Sistemi za čiščenje vode so pomembni za razsoljevanje morske vode, zato se lahko uporablja za prehrano ljudi in za prečiščevanje vode za industrijsko uporabo. Enciklopedija Britannica, Inc.
Ta članek opisuje molekularno strukturo vode ter njene fizikalne in kemijske lastnosti. Za druge večje obdelave vode glej podnebje ; okoljska dela; hidrosfera; led; in onesnaževanje.
Molekula vode je sestavljena iz dveh atomov vodika, ki sta povezana z eno samo kemično vezjo na atom kisika. Večina atomov vodika ima jedro, sestavljeno samo iz protona. Dve izotopski obliki, devterij in tritij, v katerih atomska jedra vsebujejo tudi eno in dve nevtroni v majhni meri najdemo v vodi. Devterij oksid (DdvaO), imenovana težka voda, je pomembna pri kemijskih raziskavah in se uporablja tudi kot a nevtron moderator v nekaterih jedrskih reaktorjih.
molekula vode Molekula vode je sestavljena iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika. En sam atom kisika vsebuje v svoji zunanji lupini šest elektronov, ki lahko sprejmejo skupaj osem elektronov. Ko sta dva atoma vodika vezana na atom kisika, se zunanja elektronska lupina kisika napolni. Enciklopedija Britannica, Inc.
Priča poskusu, ki pojasnjuje, zakaj imata sladka voda in morska voda različna ledišča. Naučite se, zakaj imajo sladka voda in morska voda različna ledišča. Contunico ZDF Enterprises GmbH, Mainz Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Čeprav njegova formula (HdvaO) se zdi preprosto, voda ima zelo zapletene kemijske in fizikalne lastnosti. Na primer, njegovo tališče, 0 ° C (32 ° F) in vrelišče, 100 ° C (212 ° F), sta veliko višje, kot bi pričakovali v primerjavi z analogno spojine , kot sta vodikov sulfid in amoniak. V svoji trdni obliki je led manj gosta kot tekoča, kar je še ena nenavadna lastnost. Koren teh anomalije leži v elektronski strukturi molekule vode.
Molekula vode ni linearna, ampak upognjena na poseben način. Oba atoma vodika sta vezana na atom kisika pod kotom 104,5 °.
Razdalja O ― H (dolžina vezi) je 95,7 pikometra (9,57 × 10−11metrov ali 3,77 × 10−9palcev). Ker ima atom kisika večjo elektronegativnost kot atom vodika, so vezi O ― H v molekuli vode polarne, pri čemer ima kisik delno negativni naboj (δ−), vodiki pa delno pozitiven naboj (δ +).
Atome vodika v molekulah vode privlačijo območja z visoko elektronsko gostoto in lahko tvorijo šibke vezi, imenovane vodikove vezi, s temi regijami. To pomeni, da atome vodika v eni molekuli vode privlačijo nevezani elektronski pari kisikovega atoma na sosednji molekula vode. Verjame se, da sestoji iz strukture tekoče vode agregati molekul vode, ki se neprestano tvorijo in ponovno oblikujejo. Tako imenovani vrstni red kratkega dosega predstavlja druge nenavadne lastnosti vode, na primer visoko viskoznost in površinsko napetost.
kapljice vode Voda je polarna molekula in jo privlačijo druge polarne molekule. Tako kapljice ali kroglice vode nastanejo na nepolarni površini, ker se molekule vode držijo skupaj, namesto da bi se prijele na površino. fotofuerst / Fotolia
cepitev vode Katalizator, ki vodo razcepi na vodik in kisik. American Chemical Society (založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Atom kisika ima v svoji zunanji (valentni) lupini šest elektronov, ki lahko sprejmejo skupaj osem elektronov. Ko atom kisika tvori enojno kemijsko vez, si deli en lastni elektron z jedrom drugega atoma in v zameno prejme delež elektrona od tega atoma. Ko je vezan na dva atoma vodika, se zunanja elektronska lupina kisikovega atoma napolni.
Razporeditev elektronov v molekuli vode lahko predstavimo na naslednji način.
maščobno je vrsta tkiva
Vsak par pik predstavlja par nerazdeljenih elektronov (tj. Elektroni prebivajo samo na atomu kisika). To situacijo lahko prikažemo tudi tako, da molekulo vode postavimo v kocko.
Vsak simbol ↑ represents predstavlja par nerazdeljenih elektronov. Ta elektronska struktura vodi do vodikove vezi.
