ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.09.2020
Просмотров: 1251
Скачиваний: 6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане, а также в виде пара. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.
Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений.
Благодаря водородной связи, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время.
Воды Земли образуют эрозионно-гидрографическую сеть с ее элементами: водоемами, водотоками, подземными водами.
2. Распространение воды на земле. Происхождение гидросферы.
Мировой океан содержит более 97,54 % земной воды, подземные воды — около 0,63 %, ледники — 1,81 %, реки и озера — 0,009 %, материковые солёные воды — 0,007 %, атмосфера — 0,001 %
Мировой океан занимает 71 % поверхности планеты. В нем сосредоточено 96,5 % воды. Минерализация вод Мирового океана 34 - 36 о/оо . на соленую воду приходится 97,2 - 97,5 % всей земной воды. Ресурсы пресной воды составляют лишь около 2,5 %, основные запасы которой приходятся на снега и ледники (1,7 - 2 %) и на подземные воды (0,7 %). Доля поверхностных вод, наиболее используемых человеком, ничтожна мала: реки - 0,0001 %, пресные озера - 0,009 %. Но даже и эта вода распространена крайне неравномерно.
Существуют две основные гипотезы, объясняющие происхождение воды на Земле. Согласно одной из них, так называемой гипотезе «холодного» начала, гидросфера образовалась при нагреве и расплавлении первичного холодного пылевого облака.
Гипотеза «горячего» начала предполагает, что первоначально Земля состояла из вещества, нагретого до высокой температуры. Охлаждаясь, первичное вещество разделилось на жидкую и газообразную фазы, а дальнейшее понижение температуры привело к выделению из газообразной фазы гидросферы и атмосферы.
3. Распределение и круговорот воды на земном шаре.Ми….
Распространение воды по поверхности планеты связано с процессами большого и малого круговорота воды в природе. Под действием солнечных лучей вода испаряется с поверхности океана или другого водного объекта, и в виде пара поднимается вверх, образуя облака, ветер переносит их на значительные расстояния. Находясь в облаках, вода достигает стадии конденсации, и в зависимости от температуры превращается либо в дождь, либо в снег и выпадает на землю, просачиваясь через почву и земную кору, вода частично впитывается, атмосферная влага образует грунтовые воды, частично стекает по поверхности в другие водоемы. Некоторое количество почвенной влаги поглощается растениями и снова испаряется в атмосферу, другая часть снова стекает в реки. Реки, питающие водой из ручьев и грунтовых вод несут влагу в Мировой океан, восполняя ее убыль. Вода испаряясь с его поверхности, снова оказывается в атмосфере и круговорот замыкается. Такое движение воды между всеми компонентами природы и всеми участками земной поверхности продолжается непрерывно многие миллионы лет. Круговорот воды не полностью замкнут. Часть воды, попадая, в верхние слои атмосферы разлагается под воздействием солнечных лучей на ионы кислорода и водорода и уходит в космос. Но эти незначительные потери постоянно восполняются за счет вулканических извержений, в результате которых вода поступает из недр Земли.
Количественно
круговорот воды характеризуется водным
балансом.
Все составляющие вод баланса можно
разбить на две части: приходную и
расходную. В целом для земного шара
приходную часть водного баланса
составляют одни атмосферные осадки.
Приток водяных паров из глубоких слоев
земли и их конденсация играют ничтожную
роль. Расходная часть для земного шара
в целом состоит только из испарения.
Ежегодно с поверхности земного шара
испаряется 577 тыс. км3 воды.
В течение
года в Мировом влагообороте принимает
участие всего 0,037% общей массы гидросферы.
Так как скорость переноса отдельных
видов воды неодинакова, то и время их
расходования и возобновления
различно. Наиболее быстро возобновляются
биологические воды, входящие в состав
растений и живых организмов. Смена
атмосферной влаги и запасов воды в
руслах рек осуществляется за несколько
дней. Запасы воды в озерах возобновляются
в течение 17 лет, в крупных озерах этот
процесс может длиться несколько сот
лет.
4.Строение и изотопный состав воды.
Формула воды Н2О. Молекула воды несимметрична: три ядра образуют равнобедренный треугольник с ядрами водорода в основании и ядром кислорода в вершине. Вода имеет 3 агрегатных состояния: твёрдое, жидкое и газообразное. В природной воде присутствует хлорид ион, сульфат ион, гидрокабонат. Вода существует в интервале температур от 0 °С до 100 °С, лед — при температуре ниже 0 °С. При температуре выше 100 ºС и нормальном атмосферном давлении молекулы воды существуют только в газообразном состоянии — в виде водяного пара. Вода состоит из одного атома кислорода, который наделен отрицательным электрическим зарядом, и двух атомов водорода, наделенных положительным электрическим зарядом. Вся молекула имеет множество мест для крепления других атомов и обладает очень сильным притягивающим зарядом. Является универсальным растворителем. Изотопный состав воды — процент содержание молекул с различной изотопной массой (изотопологов) в воде. Так как молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Водород воды имеет три изотопа: протий 1Н (протон + электрон), дейтерий 2Н или Д (протон + нейтрон + электрон), тритий 3Н или Т (протон + два нейтрона + электрон), с массовыми числами соответственно 1, 2 и 3. Протий и дейтерий – стабильные изотопы. Тритий – бета радиоактивен. У кислорода обнаружены шесть изотопов: О14, О15, О16 О17, О18 и О19. Три из них: О16, О17 и О18 - стабильные, а О14, О15 и О19 являются радиоактивными изотопами. Стабильные изотопы кислорода содержатся во всех природных водах. Тяжёлая вода состоит из тяжелых изотопов дейтерия и трития. Учитывая разнообразие изотопного состава водорода и кислорода, с большой долей достоверности можно утверждать о наличии 36 изотопных разновидностей природной воды.
5.Физические свойства.Вода как универсальный растворитель.
Чистая вода представляет собой бесцветную без вкуса запаха прозрачную жидкость. Вода при нормальных условиях находится в жидком состоянии, тогда как аналогичные водородные соединения других элементов являются газами (H2S, CH4, HF). Каждая молекула воды образует до четырёх водородных связей — две из них образует атом кислорода и две — атомы водорода. Количество водородных связей и их разветвлённая структура определяют высокую температуру кипения воды и её удельную теплоту парообразования.
При переходе в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, при этом объёмы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды падает, что и объясняет меньшую плотность (больший объём) воды в фазе льда. При испарении, напротив, все водородные связи рвутся. Разрыв связей требует много энергии, отчего у воды самая большая удельная теплоёмкость среди прочих жидкостей и твёрдых веществ. Для того чтобы нагреть один литр воды на один градус, требуется затратить 4,1868 кДж энергии. Благодаря этому свойству вода нередко используется как теплоноситель. Помимо большой удельной теплоёмкости, вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления и парообразования . Вода обладает также высоким поверхностным натяжением, уступая в этом только ртути. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями. Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества. Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности. Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов и гидроксильных ионов OH− составляет 10-7 моль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть присутствуют другие положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.
Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта.