Каждый живой организм на Земле состоит из воды более, чем наполовину. На самой планете 70% поверхности занимает Мировой океан. И эта цифра не включает источники рек, озер, подземных вод и льда. Вода необходима для нормальной жизнедеятельности человека, животных и растений. При этом ее природный круговорот позволяет говорить о неисчерпаемости ресурса. Однако современные ученые всерьез озабочены проблемой загрязнения питьевой воды. Проводятся многочисленные опыты с целью получить идеально чистую воду. К сожалению, даже полученная дистиллированная вода при открывании сосуда сразу же превращается в раствор, вбирая в себя газы из атмосферы и мельчайшую пыль, содержащуюся в воздухе.
Казалось бы, что может быть загадочного в этом веществе? Однако ее физические и химические свойства не дают покоя великим умам уже много десятилетий. Способность пребывать в трех агрегатных состояниях, дезинфицировать или заряжать энергией, закипать при 100 градусах и замерзать при 0, отлично проводит электричество и почти не проводит тепло, но одна из самых удивительных ее способностей – растворять в себе практически любые элементы, то есть вода представляет универсальный растворитель.
О том, каково значение воды, как растворителя, лучше всего расскажет функция, которую она выполняет в живых существах. Вода, составляющая значительную часть внутренних условий организмов, участвует в протекании всасывания и перемещения питательных веществ или продуктов распада. При окислении глюкозы вода становится конечным элементов ее распада с выделением большого количества энергии, необходимой для совершения каких-либо действий.
В организме человека содержится около 20 аминокислот, которые принимают участие в процессе метаболизма. Эти аминокислоты растворимы в воде по-разному. Например, являющиеся солями обладают хорошей растворимостью, такой раствор имеет нейтральную реакцию.
Что такое раствор
По определению раствором является однородная смесь, в которой присутствуют молекулы растворителя и растворяемого вещества. При их взаимодействии возникают химические и физические процессы.
Растворы могут находится в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. По количеству растворяемого вещества выделяют концентрированные и разбавленные системы. Существует еще одна классификация растворов, зависящая от долей субстанции, которые растворяются в воде: ненасыщенные, насыщенные и перенасыщенные.
Как это происходит
Как происходит растворение веществ в воде можно рассмотреть на кулинарном примере. Соль, высыпанная в кипящую воду, тает быстро, тогда как специя, помещенная в воду с комнатной температурой, поддается растворению с трудом. Химическая наука объясняет это тем, что при попадании в жидкость верхние молекулы соляных кристаллов образуют водородные связи с молекулами воды, причем на 1 молекулу растворяемого вещества приходится несколько частиц растворителя. Тепловое движение ускоряет этот процесс.
Подобным же образом происходит растворение других веществ, если они обладают каким-либо цветом, жидкость вберет его в себя, вот почему мутнеет вода – от растворенных в ней непрозрачных веществ.
Какие вещества растворяются в воде, а какие нет
В большинстве случаев растворимость веществ в воде очень хорошая. В идеально чистой на вид жидкости растворены атмосферные газы: азот, аргон, углекислота, азот и другие. В водах Мирового океана по данным ученых содержится почти более 80 химических элементов периодической таблицы, включая некоторые радиоактивные. Среди них называют бром, калий, натрий, хлор, магний, сера, кальций, углерод, стронций, бор и даже золото!
Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными, то есть теми, что «любят» жидкость. Хлорид натрия, или кухонная соль, сахар, крахмал, сода, сок из вишни – примеры субстанций, которые нельзя отделить из раствора с помощью фильтра. Кроме твердых и жидких веществ в воде могут растворяться газы: хлористый водород или аммиак.
Довольно легко определить, какие вещества не растворяются в воде из личного опыта. Среди них можно назвать песок, глину, цемент, стекло, драгоценные и обычные металлы, жидкости – растительное масло и керосин, некоторые инертные газы. Такие материи носят название гидрофобных.
Между двумя полюсами располагается «золотая середина» – субстанции малорастворимые: гипс, бертолетова соль, сульфаты, бензол и некоторые другие.
Во время растворения кристаллогидратов в воде происходит выделение тепла. Объясняется это тем, что на первом этапе взаимодействия материй образуются новые связи, но, когда начинается разрушение кристалла, эта энергия используется для разрывания молекулярных соединений. Таким образом, в зависимости от того, на каком этапе нужно больше энергии, раствор на выходе может или нагреться, или, наоборот, остыть. Обычно изменение температуры проходит без видимых признаков из-за малого количества опытных образцов, но в некоторых случаях эффект заметен без измерительного прибора: вода закипает или сосуд покрывается холодными капельками.
Вода считается полярным растворителем поскольку обладает следующими положительными характеристиками:
- высокой диэлектрической проницаемостью, когда в растворе противоположно заряженные ионы притягиваются в 78 раз меньше;
- образует водородные соединения;
- обладает высокой температурой кипения.
Вода, как растворитель имеет важное значение не только в природе, но и в организмах живых существ и органах растений. Совершая свое движение в природе, как в кровеносной системе, жидкость участвует в процессе растворения и распределения необходимых для роста и развития веществ и газов. Без нее не было бы жизни на земле, она играет роль в химико-физических процессах практически в любой области жизнедеятельности. Поэтому понятен интерес ученых к ее удивительным свойствам и их стремление создать идеально чистую воду.
(Пока оценок нет)
Загрузка...