§2. Удивительное вещество по имени "вода"
Гораздо больше, чем с водородом, мы знакомы с водой.
Казалось бы, что может быть проще, чем вода? Оказывается, всем нам известное вещество вода имеет такие необычные свойства, что ее с полным правом можно назвать чудом природы… Впрочем, давайте по порядку.
Почему глубокие озера, моря и океаны даже в самые лютые морозы не промерзают до дна? Ведь обычно при охлаждении вещества становятся тяжелее. Если бы это происходило и с водой, то лед опускался бы на дно водоема, и постепенно вся вода стала бы твердой. А кристаллическая вода (лед) плавает на поверхности в виде тонкой наледи, толстых льдин или громадных айсбергов: ведь лед легче жидкой воды. Почему же лед плавает на поверхности воды? К этому все так привыкли, что перестали считать такое поведение воды удивительным. А ведь веществ, которые в твердом состоянии легче, чем жидкие, очень мало.
Причина необычных свойств кристаллической воды - особая, "ажурная", структура льда, в которой, как в кружевах, много пустых мест; вот почему лед такой легкий.
При плавлении льда молекулы воды немного сближаются, и плотность жидкой воды при температуре плавления становится чуть-чуть выше, чем у льда. А наибольшее значение плотность воды приобретает при 4 °С, когда ледяные "кружева" полностью разрушаются. Именно такую температуру зимой имеет вода у дна непромерзающих пресноводных водоемов. Благодаря этому выживают в самые жестокие холода плавучие обитатели рек, озер и прудов. Что еще интересно: при 0 °С кристаллизуется чистая вода, так что, замораживая раствор солей (например, воду морскую), получают пресный лед! Вообще-то "метод вымораживания" может применяться для очистки воды от примесей.
Вода может просачиваться в мельчайшие трещины горных пород. Она прекрасно смачивает образующие их минералы, проникает во все поры. А потом, в холодное время года, замерзает, увеличиваясь в объеме. И это действует на камни, как холодный "взрыв"! Ведь в тонких щелочках возникает громадное - в тысячи атмосфер - давление, которое быстро разрушает горные породы, превращая гранит и базальт в глинистые и песчаные осыпи… Вот почему так разнообразен ландшафт нашей планеты!
Но вода - не только надежная защитница всего живого от лютого холода.
Она и прачка, и кухарка, и опытный лаборант-химик.
А все потому, что в воде происходит множество химических реакций, которые "всухую" провести либо трудно, либо вовсе невозможно. Недаром еще алхимики говаривали: "Вещества не реагируют друг с другом иначе, как только в жидком виде" (то есть в водном растворе).
Древнее правило было основано на опыте проведения разных реакций в водной среде. Современные химики сказали бы чуть-чуть иначе: "Раствори вещества в воде, и они будут взаимодействовать друг с другом быстрее и лучше". Ведь молекулы воды - полярные. Когда кристаллы растворяемого вещества попадают в воду, она разделяет их на мелкие частички - молекулы или ионы.
Более того, очень подвижные молекулы воды, отважно бросаясь на штурм кристаллической решетки, окружают каждую частичку растворяемого вещества, подобно муравьям, совместными усилиями волокущим толстую гусеницу! Получаются гидратированные частицы растворенного вещества, которые очень охотно участвуют в разных химических реакциях.
Задание 32. Вода
|
|
|