Voda

Voda , tvar koja se sastoji od kemijskih elemenata vodika i kisika i postoji u plinovitom, tekućem i krutom stanju. Jedan je od najobilnijih i najbitnijih spojevi . Tekućina bez okusa i mirisa na sobnoj temperaturi ima važnu sposobnost otapanja mnogih drugih tvari. Doista, svestranost vode kao otapalo je bitan za žive organizme. Vjeruje se da je život nastao u vodenim rješenjima svjetskog oceana , a živi organizmi ovise o vodenim otopinama, poput krvi i probavnih sokova, za biološke procese. Voda postoji i na drugim planetima i mjesecima unutar i izvan Sunčevog sustava. U malim količinama voda djeluje bezbojno, ali voda zapravo ima unutarnji plava boja uzrokovana laganim upijanjem svjetlosti na crvenim valnim duljinama.

vodeni brzaci, slapovi Niagara, Kanada

vodeni brzaci, slapovi Niagara, Kanada Voda je najbrojniji spoj na Zemlji i bitna je za život. Iako su molekule vode jednostavne građe (HdvaO), fizikalna i kemijska svojstva vode izuzetno su složena. SKatzenberger / iStock.com



Najpopularnija pitanja

Odakle dolazi voda?

Voda se sastoji od vodika i kisika, a postoji u plinovitom, tekućem i krutom stanju. Voda je jedna od najobilnijih i najneophodnijih spojevi , koja se pojavljuje kao tekućina na površini Zemlje u normalnim uvjetima, što je čini neprocjenjivom za ljudsku upotrebu i kao biljka i životinja stanište . Budući da se voda lako mijenja u paru (plin), ona može putovati atmosferom iz oceana u unutrašnjosti, gdje kondenzira i njeguje život.



Zašto se boce s hladnom vodom i boce s bezalkoholnim pićima znoje?

Čini se da boca hladne vode znoj jer je to izvor hlađenja vodene pare u sloju zraka koji okružuje bocu. Relativno topao zrak može zadržati više vodene pare od hladnijeg zraka. Kad se uvede boca s hladnom vodom, topli zrak u blizini boce ohladi se i dio vodene pare kondenzira u tekuću vodu koja se zatim taloži na vanjskoj strani boce.

Kada voda ključa?

Do vrenja dolazi kada se unutar tekućine stvore mjehurići koji označavaju promjenu tekuće ili krute faze tvari u plin. Normalno vrelište je temperatura kod kojih tekućina tlak pare jednaka je standardnoj razini mora atmosferski pritisak (760 mm [29,92 inča] žive). Na razini mora, atmosferski je tlak visok, a voda ključa na 100 ° C (212 ° F); na većim nadmorskim visinama je niža, pa voda ključa na nižoj temperaturi.



Zašto je voda plava?

Voda se čini plavom iz dva važna razloga. U malim količinama voda djeluje bezbojno, ali voda zapravo ima unutarnju plavu boju uzrokovanu blagim apsorpcija svjetlosti kod crvene valne duljine . Za veće vodene površine - bare, rijeke, jezera i oceani - voda se za vedrih dana čini plavom jer odražava plavetnilo neba. Za oblačnih dana veća vodna tijela izgledaju sivo.

Kada je voda najgušća?

Gustoća vode najveća je na oko 4 ° C (39,2 ° F), u tekućoj fazi. Led, čvrsta faza vode, poletniji je, pa nastaje na površini vodnih tijela i ledi se prema dolje. Jezera i rijeke rijetko se potpuno smrzavaju, a tekuća voda odozdo može postati zimsko utočište za vodeni život. Kad se led topi u proljeće, polako se zagrijavajuća površinska voda topi, istiskujući vodu ispod i miješajući hranjive tvari kroz vodeni stupac.

kemija vode

kemija vode Pregled kemijske građe molekula vode. Američko kemijsko društvo (izdavački partner Britannice) Pogledajte sve videozapise za ovaj članak



Iako su molekule vode jednostavne građe (HdvaO), fizikalna i kemijska svojstva spoj su izuzetno složeni i nisu tipični za većinu tvari koje se nalaze na Zemlji. Primjerice, iako je pogled na kockice leda koje plutaju u čaši ledene vode uobičajen slučaj, takvo ponašanje neobično je za kemijske entitete. Za gotovo svaki drugi spoj kruto je stanje gušće od tekućeg; tako bi krutina potonula na dno tekućine. Činjenica da led pluta po vodi izuzetno je važna u prirodnom svijetu, jer led koji nastaje na ribnjacima i jezerima u hladnim dijelovima svijeta djeluje kao izolacijska barijera koja štiti vodeni život ispod. Da je led gušći od tekuće vode, led koji se formira na ribnjaku tonuo bi, izlažući time više vode hladnoj temperaturi. Tako bi se ribnjak na kraju smrzavao, ubijajući sve prisutne oblike života.

u kojoj su šupljini bubrezi
polarni medvjed na ledenici

polarni medvjed na ledenoj bjelini Polarni medvjed na ledenoj ploči u arhipelagu Svalbard. Pogled na led koji pluta po vodi uobičajen je, ali pokazuje neobično kemijsko ponašanje vode koja je manje gusta poput krutine nego u svojoj tekućoj fazi. SeppFriedhuber — E + / Getty Images

Voda se u normalnim uvjetima pojavljuje kao tekućina na površini Zemlje, što je čini neprocjenjivom za prijevoz, rekreaciju i kao stanište bezbroj od bilje i životinje . Činjenica da se voda lako mijenja u paru (plin) omogućuje joj transport kroz atmosferu iz oceana u kopnena područja gdje se kondenzira i, kao kiša , njeguje biljka i životinjski život. ( Vidjeti hidrosfera: hidrološki ciklus za opis ciklusa kojim se voda prenosi preko Zemlje.)



dijagram hidrološkog ciklusa vode

dijagram hidrološkog ciklusa vode U hidrološkom ciklusu voda se prenosi između površine kopna, oceana i atmosfere. Brojevi na strelicama označavaju relativni protok vode. Encyclopædia Britannica, Inc.

Zbog svoje istaknutosti, voda je dugo imala važnu religioznu i filozofsku ulogu u ljudskoj povijesti. U 6. stoljećubce, Tales iz Mileta, ponekad zaslužan za pokretanje grčke filozofije, smatrao je vodu jedinim temeljnim gradivnim dijelom materije:



Voda je ta koja u različitim oblicima, čini zemlja, atmosfera, nebo, planine, bogovi i ljudi, zvijeri i ptice, trava i drveće i životinje do crva, muha i mrava. Sve su to različiti oblici vode. Meditirajte na vodi!

Dvjesto godina kasnije, Aristotel je vodu smatrao jednim od četiri temeljna elementa, uz zemlju, zrak i vatru. Uvjerenje da je voda temeljna tvar postojalo je više od 2000 godina sve dok eksperimenti u drugoj polovici 18. stoljeća nisu pokazali da je voda spoj koji se sastoji od elemenata vodika i kisika.



filmovi i TV emisije donalda glovera
sakupljanje vode

prikupljanje vode Istraživači su izumili uređaj koji može ubirati pitku vodu iz pustinjskog zraka. Prikazuje se uz dopuštenje regenta sa Sveučilišta u Kaliforniji. Sva prava pridržana. (Izdavački partner Britannice) Pogledajte sve videozapise za ovaj članak

Voda na površini Zemlje nalazi se uglavnom u njezinim oceanima (97,25 posto) i polarnim ledenim kapama i ledenjacima (2,05 posto), s ravnotežom u slatkovodnim jezerima, rijekama i podzemnim vodama. Kako Zemljina populacija raste, a potražnja za slatkom vodom raste, pročišćavanje i recikliranje vode postaju sve važniji. Zanimljivo je da zahtjevi za čistoćom vode za industrijsku upotrebu često premašuju one za ljude potrošnja . Primjerice, voda koja se koristi u visokotlačnim kotlovima mora biti najmanje 99,999998 posto čista. Budući da morska voda sadrži velike količine otopljenih soli, mora se desalinizirati za većinu namjena, uključujući prehranu ljudi.



Hooverova brana

Brana Hoover Brana Hoover na rijeci Colorado na granici Nevade i Arizone pokazuje kako se prirodni resursi vode mogu iskoristiti u razne svrhe, uključujući ljudsku potrošnju, navodnjavanje i industriju. Robert Glušić / Getty Images

dijagram sustava za pročišćavanje vode

dijagram sustava za pročišćavanje vode Sustavi za pročišćavanje vode važni su za desalinizaciju morske vode, tako da se može koristiti za prehranu ljudi i za pročišćavanje vode za industrijsku upotrebu. Encyclopædia Britannica, Inc.

Ovaj članak opisuje molekularnu strukturu vode kao i njena fizikalna i kemijska svojstva. Za ostale glavne tretmane vode, vidjeti klima ; ekološki radovi; hidrosfera; led; i zagađenje.

Struktura vode

Tekuća voda

Molekula vode sastoji se od dva atoma vodika, od kojih je svaki povezan kemijskom vezom s atomom kisika. Većina atoma vodika ima jezgru koja se sastoji samo od protona. Dva izotopska oblika, deuterij i tritij, u kojima atomske jezgre također sadrže jedan i dva neutronima , odnosno nalaze se u malom stupnju u vodi. Deuterij oksid (D.dvaO), koja se naziva teška voda, važna je u kemijskim istraživanjima i koristi se i kao neutron moderator u nekim nuklearnim reaktorima.

molekula vode

molekula vode Molekula vode sastoji se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. Jedan atom kisika sadrži šest elektrona u svojoj vanjskoj ljusci, koji mogu sadržavati ukupno osam elektrona. Kad su dva atoma vodika vezana za atom kisika, vanjska elektronska ljuska kisika se puni. Encyclopædia Britannica, Inc.

Svjedočite eksperimentu koji objašnjava zašto slatka i morska voda imaju različite točke ledišta

Svjedočite eksperimentu koji objašnjava zašto slatka voda i morska voda imaju različite točke ledišta. Saznajte zašto slatka voda i morska voda imaju različite točke ledišta. Contunico ZDF Enterprises GmbH, Mainz Pogledajte sve videozapise za ovaj članak

Iako je njegova formula (HdvaO) čini se jednostavnim, voda pokazuje vrlo složena kemijska i fizička svojstva. Na primjer, njegova temperatura topljenja, 0 ° C (32 ° F) i točka vrenja, 100 ° C (212 ° F), mnogo su veće nego što bi se očekivalo u usporedbi s analogan spojevi , kao što su sumporovodik i amonijak. U svom čvrstom obliku, led, voda je manje gusta nego kad je tekuća, još jedno neobično svojstvo. Korijen tih anomalije leži u elektroničkoj strukturi molekule vode.

Molekula vode nije linearna već je savijena na poseban način. Dva atoma vodika vezana su za atom kisika pod kutom od 104,5 °.

struktura molekule vode koja prikazuje dva atoma vodika vezana za atom kisika pod kutom od 104,5 stupnjeva.

Udaljenost O ― H (duljina veze) je 95,7 pikometra (9,57 × 10−11metara, odnosno 3,77 × 10−9inča). Budući da atom kisika ima veću elektronegativnost od atoma vodika, O ― H veze u molekuli vode su polarne, pri čemu kisik nosi djelomični negativni naboj (δ−), a vodikovi imaju djelomični pozitivni naboj (δ +).

struktura molekule vode koja pokazuje naboje atoma vodika i kisika

Atomi vodika u molekulama vode privlače područja visoke elektronske gustoće i s tim područjima mogu stvoriti slabe veze, nazvane vodikovim vezama. To znači da atome vodika u jednoj molekuli vode privlače nevezani elektronski parovi atoma kisika na susjedni molekula vode. Vjeruje se da se sastoji od strukture tekuće vode agregati molekula vode koji se kontinuirano formiraju i ponovno oblikuju. Ovaj poredak kratkog dometa, kako ga još nazivaju, objašnjava i druga neobična svojstva vode, poput visokog viskoznost i površinski napon.

kapljice vode

kapljice vode Voda je polarna molekula i privlače je druge polarne molekule. Dakle, kapljice ili kuglice vode nastaju na nepolarnoj površini, jer se molekule vode lijepe zajedno, umjesto da prianjaju na površinu. fotofuerst / Fotolia

cijepanje vode

cijepanje vode Katalizator koji cijepa vodu na vodik i kisik. Američko kemijsko društvo (izdavački partner Britannice) Pogledajte sve videozapise za ovaj članak

Atom kisika u svojoj vanjskoj (valentnoj) ovojnici ima šest elektrona, koji mogu držati ukupno osam elektrona. Kad atom kisika tvori jednostruku kemijsku vezu, on dijeli jedan vlastiti elektron s jezgrom drugog atoma i zauzvrat prima udio elektrona od tog atoma. Kad je vezan za dva atoma vodika, vanjska elektronska ovojnica atoma kisika se puni.

Elektronski raspored u molekuli vode može se predstaviti na sljedeći način.

struktura molekule vode koja pokazuje elektronski raspored

što je bilo srednje ime Adolfa Hitlera

Svaki par točaka predstavlja par nepodijeljenih elektrona (tj. Elektroni se nalaze samo na atomu kisika). Ta se situacija može prikazati i stavljanjem molekule vode u kocku.

Molekula vode u kocki koja prikazuje nepodijeljene elektrone. Vodikova veza.

Svaki simbol ↑ represents predstavlja par nepodijeljenih elektrona. Ova elektronička struktura dovodi do veze vodika.

struktura molekule vode koja pokazuje nepodijeljene elektrone, što dovodi do vodikove veze