Вода (H2O) — определение, физични свойства, фази и значение за живота

Физикохимия на водата

Водата е течност. Водата е единственото химично вещество на Земята, което съществува в три състояния. Съществуват над 40 аномалии (странни неща) във водата. За разлика от повечето други течности, като алкохол или масло, когато водата замръзне, тя се разширява с около 9 %. Това разширяване може да доведе до счупване на тръби, ако водата в тях замръзне.

Водата е молекула, съставена от два водородни атома и един кислороден атом. Химичната ѝ формула е H₂ O. Подобно на другите течности, водата има повърхностно напрежение, така че малко вода може да направи капки върху повърхността, вместо винаги да се разпространява, за да намокри повърхността.

Нещата, свързани с водата, могат да имат в името си "hydro" или "aqua", например хидроенергия или аквариум, от гръцкото и латинското наименование на водата. Наричат я още "универсален разтворител", тъй като разтваря много други съединения.

В малки количества водата изглежда без цвят, но в големи количества (например в морета или езера) тя има много светлосин цвят.

 

Използване на водата

Растенията и животните (включително хората) са предимно от вода и трябва да я пият, за да живеят. Тя е среда за протичане на химични реакции и е основна част от кръвта. Тя поддържа еднаква телесна температура чрез изпотяване от кожата. Водата помага на кръвта да пренася хранителните вещества от стомаха до всички части на тялото, за да поддържа организма жив. Водата също така помага на кръвта да пренася кислород от белите дробове до тялото. Слюнката, която помага на животните и хората да храносмилат храната, е предимно вода. Водата помага за образуването на урина. Урината помага за премахването на лошите химикали от тялото. Човешкото тяло е съставено от 60 до 70 % вода, но тази стойност се различава в зависимост от възрастта; т.е. вътрешността на плода е 95 % вода.

Водата е основният компонент на напитки като мляко, сок и вино. Всеки вид напитка има и други елементи, които добавят вкус или хранителни вещества, като захар, плодове и понякога алкохол. Водата, която човек може да пие, се нарича "питейна вода" (или "вода за пиене"). Водата в океаните е солена, но в езерата и реките обикновено има несолена вода. Само около 3 % от цялата вода на Земята е сладка вода. Останалата част е солена вода.

На много места, включително в градовете и пустините, няма толкова много вода, колкото хората искат. Те строят акведукти, за да доставят вода там.

Въпреки че хората могат да оцелеят няколко месеца без храна, без вода те могат да оцелеят само ден-два. Няколко пустинни животни могат да си набавят достатъчно вода от храната си, но останалите трябва да пият. Водата няма мирис, вкус или цвят.

Водата се използва и за развлекателни цели, вж. списъка с водни спортове.

В повечето ядрени реактори водата се използва както като охладител, така и като неутронен забавител. Това може да бъде обикновена вода (наричана в ядрената индустрия лека вода) или тежка вода.

Водата се използва и за миене на много предмети. Стоки, услуги и хора се транспортират до други страни с плавателни съдове по водни басейни.

Водата се използва в химичните реакции като разтворител или реагент. Водата се използва и при гасене на пожари. Водата се използва и за готвене.

 
Капка вода, падаща от чешма.  

Пародия на дихидрогенния монооксид

Пародията на дихидрогенния монооксид се състои в това, че водата се нарича с непознатото химическо име "дихидроген монооксид" (DHMO) и се изброяват някои от вредните ѝ ефекти по тревожен начин. Някои примери включват говорене за това как "причинява изгаряне, задушаване и корозия", докато всъщност се говори само за гореща вода, удавяне и ръжда. Понякога пародиите призовават той да бъде забранен и/или обозначен като опасен.

Шегата е успешна, защото се възползва от неразбирането на хората. Наричането на водата с непознато име и оприличаването ѝ на вреден химикал може да накара хората да мислят, че тя е опасна.

"Диводороден оксид" е алтернативно химично наименование на водата, но никой не го използва. Думата "дихидроген" означава два водорода, а "моноксид" - един кислород. В химичната формула на водата има два водорода и един кислород.

Пародията придобива най-голяма популярност през 90-те години на миналия век, когато 14-годишният Нейтън Зонер събира петиции срещу DHMO в рамките на научен проект за доверчивостта. Зонер заблуждава много хора, което води до това, че проектът му се използва в уроци за критично мислене и научен метод.

Уебсайтът DHMO.org е шеговит уебсайт, който изброява вредните последици от водата (DHMO), отговаря на въпроси и призовава за нейната забрана, наред с други неща.

 

Произход на водата на Земята

Странностите на водата

В кратък материал на Би Би Си се обяснява, че всяка молекула на Земята съществува от милиарди години и всички те идват от друго място. Водата е извънземна, защото е пристигнала с астероиди и комети. Тя е втората най-разпространена молекула във Вселената. Защо не е газ? Тя е съставена от два много леки елемента. Ледът, плаващ върху водата, също е странност. Освен това горещата вода замръзва по-бързо от студената и никой не знае защо това е така. Молекулите на водата могат да се движат нагоре срещу силата на гравитацията (това се дължи на повърхностното сцепление).

Водата във Вселената

Голяма част от водата във Вселената се образува като страничен продукт при формирането на звездите. На 22 юли 2011 г. в доклад се описва откриването на гигантски облак от водни пари, съдържащ "140 трилиона пъти повече вода от всички земни океани, взети заедно", около квазар, разположен на 12 милиарда светлинни години от Земята. Според изследователите "откритието показва, че водата е била разпространена във Вселената почти през цялото ѝ съществуване".

Вода е открита в междузвездни облаци в нашата галактика - Млечния път. Вероятно водата съществува в изобилие и в други галактики. Нейните компоненти - водород и кислород - са сред най-разпространените елементи във Вселената. Повечето други планетни системи вероятно имат подобни съставки.

Произход на водата на Земята: Възможности

Не знаем как точно Земята е събрала толкова много вода. Тя е навсякъде във Вселената, но е необичайно да има толкова много на едно място. Изхождайки от първите принципи, всеки елемент, освен водорода, се е образувал в звездите. Следователно кислородът първоначално се е образувал в звезди. Образуването на водата не е проблем: то е екзотермично, така че формирането на молекулата от нейните атоми не се нуждае от външна енергия. Но да се обясни защо на Земята има толкова много в сравнение например с Марс, не е лесно. Това е нерешен проблем в планетарната геология.

За известно време хората смятаха, че водата на Земята не идва от района на планетата в протопланетния диск. Вместо това се смяташе, че водата и други летливи вещества трябва да са били доставени на Земята от външната Слънчева система на по-късен етап от нейната история. Но водородът вътре в Земята все пак е изиграл някаква роля при образуването на океана. Двете идеи може би са отчасти верни. Водата е била доставена на Земята чрез удари от ледени планети (астероиди) във външните краища на астероидния пояс. Не е известно какво количество.

Водни пари

Водните пари са газовата форма на водата и се намират в:

• Атмосферата на Слънцето: В нея има малки количества вода.
• Атмосфера на Меркурий: Тя е съставена от 3,4% вода. В екзосферата на Меркурий има големи количества вода.
• Атмосфера на Венера: Тя е съставена от 0,002% вода.
• Атмосферата на Земята: Състои се от 0,4% вода в цялата атмосфера. На повърхността на Земята обикновено има около 1-4% вода. Водни пари в малки количества се срещат и в изключително тънката атмосфера на Луната.
• Атмосферата на Марс: Състои се от 0,03% вода.
• Атмосфера на Церера.
• Атмосферата на Юпитер: Тя е съставена от 0,0004% лед. Вода има и в луната му Европа.
• Атмосферата на Сатурн: В нея има вода под формата на лед. Енцелад е съставен от 91% лед, а лед има и в екзосферата на Диона.
• Атмосфера на Уран: Лед се среща в малки количества.
• Атмосфера на Нептун: Лед се среща и дълбоко в атмосферата на Нептун.
• Атмосферата на извънслънчеви планети като HD 189733 b и HD 209458 b, Tau Boötis b, HAT-P-11b, XO-1b, WASP-12b, WASP-17b и WASP-19b.
• Звездни атмосфери: Водна пара се среща в гигантски горещи звезди като Бетелгейзе, Му Цефей, Антарес и Арктур.

Течна вода

На Земята се среща течна вода. Тя покрива около 71% от повърхността на Земята. Понякога течна вода се среща в малки количества и на Марс. Учените смятат, че течна вода има и в луните Енцелад, Титан, Европа и Ганимед.

Замръзнала вода

Замръзналата форма на водата (лед) се среща в:

• Марс: Воден лед е открит на северния и южния полюс на Марс.
• Земя и Луна: Намира се главно под формата на ледени покривки на Земята и в кратери и вулканични скали на Луната.
• Ceres
• Луните на Юпитер: Намира се на Европа, Ганимед и Калисто.
• Сатурн: Намира се в планетарните пръстени на Сатурн. Намира се и на Титан и Енцелад.
• Плутон и Харон
• Комети и други обекти в пояса на Кайпер и облака на Оорт.

 
Южната полярна ледена шапка на Марс през марсианското лято на 2000 г.  


Приемникът на ALMA от 5-та група е инструмент, специално проектиран за откриване на вода във Вселената.  

Свързани страници