Вода является самым распространенным веществом на Земле, без которого невозможно существование ни одного живого организма. Две трети поверхности нашей планеты заполнено этой живительной влагой. Да и любой организм как минимум на 70 процентов состоит из нее. Имея незатейливую химическую формулу (Н2О), данная стихия является фундаментом существования не только человека и животных, но и низших форм жизни. Давайте более подробно осветим вопрос: где в природе встречается вода и в каком виде она представлена.
Н2О является уникальным веществом, которое в зависимости от внешних условий (температуры окружающего воздуха, давления) может выглядеть по-разному:
• в виде жидкости;
• в газообразной форме;
• являться твердым телом, имеющим внутреннюю кристаллическую решетку.
Именно благодаря этому свойству живительной влаги в мире и существует важнейший процесс гидрологического цикла – круговорот воды в природе.
Давайте разберем поподробнее на примерах, где в природе встречается вода в каждом из трех агрегатных состояний.
Всем известно, что водная молекула образована двумя атомами водорода и одним кислорода, связанных друг с другом невидимыми ковалентными нитями. Фактом является и то, что никакие из элементов системы Менделеева при объединении друг с другом не могут образовать жидкость. Только одна вода обладает этим свойством.
Смотрим, где встречается в природе жидкое состояние воды:
• мировые запасы океана;
• реки;
• озера;
• моря;
• болота;
• ручьи и родники;
• подземные грунтовые водяные пласты;
• атмосферные осадки на примере дождя.
Свойства воды таковы, что она является отличным растворителем. Структурирование ее атомов обусловлено наличием различных растворителей. При температуре окружающей среды, приближающейся к точке перехода (0°С), молекулы Н2О группируются почти как в кристаллической решетке, при кипении – располагаются вдали друг от друга.
В жидкой фазе могут возникать структуры, состоящие из атомов и молекул, так называемые кластеры. Поведение кластеров динамично: они постоянно изменяют форму и размер.
Разбираем, где встречается в природе газообразное состояние воды – пар:
• над поверхностью водоемов: морей, океанов, рек, озер, болот;
• при кипении жидкой среды над горячими источниками – гейзерами;
• во время сублимации льда.
Водяной пар представлен бесцветным газом, нейтральным на вкус и запах. «Источник жизни» в газообразном виде, сохраняя все свойства жидкости, приобретает и свойства газов. Водяной пар может быть как сухим ненасыщенным, не содержащим капельки влаги, так и влажным насыщенным, состоящим из мельчайших водяных частичек.
Газообразная фаза изучаемого вещества в основном содержится в тропосфере – нижнем слое атмосферы. Там, при понижении температуры, пар конденсируется и переходит в жидкий агрегатный вид.
Водная стихия в твердой форме на нашей планете представлена в виде мировых ледников, айсбергов, а также осадков: снега, града, инея. Лед имеет структуру решетчатого каркаса.
К необычным свойствам льда относится и то, что он легче жидкого агрегатного состояния. Это легко объяснимо тем, что атомы и молекулы внутри кристалла льда располагаются друг от друга на большем расстоянии, нежели молекулы жидкости. Во время таяния активность частиц Н2О увеличивается, они сближаются, и общая объемная масса воды увеличивается.
Круговорот водной стихии в природной среде и интересные свойства всем известного вещества.
То, что живительная влага присутствует практически во всех уголках нашей планеты – общеизвестный факт. Основная заслуга этого явления – существование в мире гидрологического цикла, называемого круговоротом воды в природе.
Н2О в жидком агрегатном состоянии под действием солнечного излучения испаряется и, превращаясь в водяной пар, поднимается в атмосферу. Там температура окружающего воздуха снижается, и частички влаги в газе конденсируются, выпадая на землю в виде осадков.
Наличие трех агрегатных состояний «живительной влаги» и обеспечивает существование гидрологического мирового цикла, без которого не смогла бы поддерживаться жизнь на Земле.
Ниже приведены некоторые уникальные факты и свойства вещества в разных формах:
• лед легче воды и, соответственно, не погружается в жидкость;
• большая часть загрязнителей вымораживается при переходе в твердую форму;
• большая часть (75 %) запасов пресных водоемов в мире хранится в ледниках;
• жидкость при замерзании увеличивается в объеме, поэтому ведра для нее изготавливаются конусообразной формы, которая легче сдерживает давление;
• Н2О в виде жидкости является регулятором температуры в окружающей среде, пар уравновешивает влажность воздуха;
• горячая жидкость замерзает быстрее холодной;
• температура кипения изучаемого вещества зависит от давления: высоко в горах «водная стихия» закипает при более низкой температуре, порядка 80 0°С;
• мировой океан изучен не более 8-9 процентов.
Н2О, являясь незаменимым источником жизни, распространена по всему земному шару. Формируя климат на планете, участвуя в фотосинтезе, гидрологическом мировом цикле, она, поистине, - уникальное вещество на Земле.