Вода

Чтобы найти объяснение этим аномальным свойствам воды, мы должны рассмотреть структуру ее молекулы. Атом водорода в молекуле воды имеет две общие электронные пары с атомом кислорода. Результатом этого является возникновение положительного электронного облака вблизи каждого атома водорода и отрицательного - вблизи атома кислорода. Четыре ковалентные связи атома кислорода имеют трехмерную тетраэдную форму с углами между ними 120°. В молекуле воды отрицательные заряды двух неподеленных электронных пар кислорода взаимно отталкиваются, что приводит к сближению тех ковалентних связей, в которых электронные пары поделены с атомом водорода. Поэтому валентный угол НОН уменьшается до 105°. Электроны, образующие связи О—Н, смещены к более электроотрицательному атому кислорода, в результате чего атомы водорода приобретают эффективные положительные заряды. Таким образом, там, где сосредоточены атомы водорода, молекула воды имеет небольшой избыток положительного заряда, а другая сторона несет слабый отрицательный заряд. При этом между молекулами возникают силы притяжения, и они объединяются в частично упорядоченные группы или структуры. Этот процесс называется полимеризацией. Связи между молекулами воды называются водородными связями.

Когда температура воды увеличивается, энергия молекул также возрастает, и они оказываются в состоянии разорвать водородные связи и отделиться от образованных групп. После этого молекулы располагаются между группами и, следовательно, занимают меньше места, что приводит к увеличению плотности воды. Создается впечатление, что баланс между этим эффектом и нормальным расширением вещества, которое происходит с увеличением температуры, достигается в пресной воде при 4°С. Ниже 4°С превалирует этот эффект, а при температуре выше 4°С основную роль играет обычное термическое расширение. Точно так же уменьшение вязкости с увеличением давления при низких температурах означает, что вода при этих температурах обладает структурой, которая препятствует течению, но которую можно разрушить, повышая давление.

Вода - весьма эффективный растворитель, и это ее свойство, по крайней мере, частично, можно объяснить присутствием электрических зарядов на молекулах воды. Имеющиеся в растворе отдельные ионы, например в растворе хлористого натрия катион натрия Na + или анион C1- , притягивают противоположные заряды молекул воды. Однако это разрушает структуру воды и изменяет некоторые ее физические свойства: точка замерзания понижается (данное свойство используется тогда, когда обледенелые дороги, чтобы растаял лед, посыпают солью), меньше становится и температура, при которой достигается максимальная плотность.

Когда содержание солей в воде достигает примерно 25 г/кг, температура воды максимальной плотности и точка замерзания совпадают в области около — 1,3°С. Если же содержание солей в воде еще выше (например, в океане), плотность воды будет возрастать с уменьшением температуры, пока не достигнет точки замерзания.

Другими особыми и весьма важными свойствами воды являются высокие величины ее поверхностного натяжения, удельной теплоемкости и скрытой теплоты плавления и кипения.

Больше по географии:

Роль Бразилии в мировом хозяйстве
Бразильская экономика, обладая высокоразвитым сельским хозяйством, добывающей промышленностью (она занимает первое место в мире по добыче железной руды, апатитов, второе - по добыче бериллия, третье - по добыче бокситов, четвертое - по добыче золота, асбеста, олова) и сектором услуг, является самой ...

Наука и финансы
Денежная единица КНР – юань, который делится на 10 цзяо и 100 фэней. Золотое содержание юаня не установлено. Объем денежной массы в обращении превышает 122 млрд. юаней. В последние годы возрастающая денежная эмиссия имеет в значительной степени инфляционный характер. Современная банковско-кредитная ...

Черное море (структура водных слоев)
Дно Черного моря от прибоя и до глубины 120-200 метров представляет собой, за небольшим исключением, пологий склон. Это так называемый шельф. Мы все ныряем в самой мелководной части шельфа, где имеются скалы и песок. Глубже на дне шельфа залегает ил. Шельф обрывается в районе Кавказа сравнительно к ...