14. Вода - важнейшее химическое вещество..pptx
- Количество слайдов: 30
Эпиграф Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха. Тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты - сама жизнь. Ты самое большое богатство на свете. Антуан де Сент-Экзюпери
Вода – важнейшее химическое вещество Презентацию составил преподаватель Зинатулина Маргарита Римовна
Соленая вода ( вода Мирового океана) 97% всей воды на планете Минеральная вода (с повышенным содержанием минеральных компонентов) Пресная вода (около 2% - ледники около 7% - озера и реки около 0, 5% - грунтовые воды) Водопроводная вода ВИДЫ ВОДЫ Дистиллированная вода (производится искусственно) Колодезные воды и вода артезианс ких скважин. "Живая" и "Мертвая вода" (виды воды, произведенные с помощью электролиза ) Сточные воды • Бытовые стоки • Промышленные стоки
Виды воды Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях — жидком, газообразном и твёрдом и приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать друг с другом. Водяной пар и облака в небе, мор ская вода и айсберги, горные ледники и горные реки, водоносные слои в земле. Вода способна растворять в себе много веществ, приобретая тот или иной вкус. Из-за важности воды, «как источника жизни» , её нередко подразделяют на типы по различным принципам.
По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего: Мягкая вода и жёсткая вода — по содержанию катионов кальция и магния По изотопам молекулы: Лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной) Тяжёлая вода (дейтериевая) Сверхтяжёлая вода (тритиевая) Талая вода Пресная вода Дождевая вода Морская вода Подземные воды Минеральная вода Солоноватая вода Питьевая вода, Водопроводная вода Дистиллированная вода и деионизированная вода Сточные воды Ливневая вода или поверхностные воды Мёртвая вода и Живая вода — виды воды из сказок (со сказочными свойствами) Святая вода — особый вид воды согласно религиозным учениям Поливода Структурированная вода — термин, применяемый в различных неакадемических теориях.
Химические названия воды С формальной точки зрения вода имеет несколько различных корректных химических наз ваний: Оксид водорода Гидроксид водорода Монооксид дигидрогена Гидроксильная кислота англ. hydroxic acid Оксидан Дигидромонооксид
Физические свойства Вода в нормальных атмосферных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами. Это объясняется особыми характеристиками слагающих молекулы атомов и присутствием связей между ними. Атомы водорода присоединены к атому кислорода образуя угол 104, 45°, и эта конфигурация строго сохраняется. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды является активным диполем, где кислородная сторона отрицательна, а водородная положительна. В результате молекулы воды притягиваются своими противоположными полюсами, и образуют полярные связи, на разрыв которых требуется много энергии. В составе каждой молекулы Ион водорода (протон) не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, в результате чего он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома кислорода соседней молекулы, образуя водородную связь с другой молекулой.
Каждая молекула связана с четырьмя другими посредством водородных связей — две из них образует атом кислорода и две атомы водорода. Комбинация этих связей между молекулами воды — полярной и водородной и определяет очень высокую температуру её кипения и удельную теплоты парообразования. В результате этих связей в водной среде возникает давление в 15 -20 тыс. атмосфер, которое и объясняет причину трудносжимаемости воды, так при увеличении атмосферного давления на 1 бар, вода сжимается на 0, 00005 доли её начального объёма.
Вся деятельность человека связана с использованием воды и водных растворов. Разнообразными растворами пользовались с древних времен при изготовлении строительных материалов, красок, стекла, керамики, обладали искусством бальзамирования-все это растворы сложные по составу и умело приготовленные.
Вода - химически активное вещество и является универсальным растворителем.
Из-за того, что вода способна растворять другие вещества , она никогда не бывает чистой.
Если смешаем два вещества, что произойдет? В зависимости от природы веществ и условий может быть три случая: 1. Образуется механическая смесь 2. Произойдет химическая реакция 3. Образуется раствор
Что же такое раствор? Раствор – это химическая система, образованная несколькими веществами, между которыми нет границ раздела
Компоненты раствора Растворимое вещество (сахар) Растворитель (вода)
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ Вода – химически активное вещество. Вода реагирует при нормальных условиях: Ø с активными металлами Ø 2 Na+2 H 2 O 2 Na. OH+H 2 Ø с галогенами и межгалоидными соединениями Ø 2 F 2+H 2 O=4 HF+O 2 Ø с солями Ø Fe. SO 4+7 H 2 O=Fe. SO 4. 7 H 2 O+Q Ø с активными металлорганическими соединениями Ø с карбидами Ø Ca. C 2+2 H 2 O Ca(OH)2+C 2 H 2 При нагревании: Ø с Fe, Mg Ø Mg+2 H 2 O=Mg(OH)2+H 2
Жесткость воды. 1. Жёсткость воды с точки зрения химии — совокупность физических процессов в воде, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния, так называемых, «солей жесткости» . Присутствие ионов Са 2+ и Mg 2+ 2. Показатели жесткости воды • Белые хлопья в воде • Накипь и известковые отложения на бытовой технике • Пленка на чае 3
Образование жесткости воды в природе Подземные воды – подземные залежи известняков, гипса, доломитов жесткость воды. Поверхностные воды – сезонные колебания. Морская и океанская вода – высокая жесткость. Пресные природные водоемы – минимум жесткости в период паводка. 4
Типы жесткости воды. 5 Временная карбонатная жесткость, обусловлена присутствием в воде (при р. Н>8. 3) бикарбонатов кальция и магния - Са(HCO 3)2 и Mg(HCO 3)2. Постоянная –некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов. Ca. Cl 2; Ca. SO 4; Mg. Cl 2, Mg. SO 4 почти полностью устраняется при кипячении воды, поэтому называется временной жесткостью. соли кальция и магния при кипячении не устраняются (постоянная жесткость). Общая жесткость определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости
Устранение временной жесткости 6 I. Термоумягчение. (Кипячением воды. ) Ca(HCO 3)2 = Ca. CO 3↓ + CO 2 + H 2 O. II. Реагентное умягчение. 1. Добавлением кальцинированной соды. Ca(HCO 3)2 + Na 2 CO 3= Ca. CO 3↓ + 2 Na. HCO 3. 2. Добавлением гашеной извести. Ca(HCO 3)2 + Ca(OH)2 = 2 Ca. CO 3↓ + 2 H 2 O.
Устранение постоянной жесткости Реагентное умягчение. (Добавлением кальцинированной соды. ) I. Ca. Cl 2 + Na 2 CO 3= Ca. CO 3↓ + 2 Na. Cl. II. 2 Mg. SO 4 + 2 Na 2 CO 3 + H 2 O = =[Mg(OH)]2 CO 3↓ + CO 2↑ + 2 Na 2 SO 4. 7
8
Влияние жесткости воды на быт и здоровье человека. 9 • Сухость кожи • Ломкость волос • Шелушение, зуд • Горьковатый вкус воды и негативное воздействие на органы пищеварения • Плохие потребительские свойства • Способствует образованию мочевых камней • Перерасход на 30 -50% моющих средств Проблема секущихся кончиков волос
Влияние жесткости воды на 10 бытовые и промышленные системы Для современной бытовой техники, автономных систем горячего водоснабжения и отопления, новейших образцов сантехники жесткость воды – катастрофа!
Вода - универсальный растворитель, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Она растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций. Вода важна для живых организмов по двум причинам. Во-первых, она является необходимым компонентом живых клеток, и, во-вторых, для многих организмов она служит еще и средой обитания. Вода служит средой для транспорта различных веществ. Биологическое значение воды определяется тем, что она представляет собой один из необходимых метаболитов, т. е. участвует в метаболических реакциях. Вода используется, например, в качестве источника водорода при фотосинтезе, а также участвует в реакциях гидролиза. МОЛЕКУЛА ВОДЫ Молекула воды является активным диполем: кислородный полюс отрицательно заряжен, а водородный - положительно. Между молекулами воды образуются водородные связи. В составе воды 88, 81% кислорода и 11, 19% водорода (по массе).
Биологическая роль 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.
Интересные факты *В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды. *В составе мантии Земли воды содержится в 10 -12 раз больше, чем количество воды в Мировом океане. *При средней глубине в 3, 6 км Мировой океан покрывает около 71 % поверхности планеты и содержит 97, 6 % известных мировых запасов свободной воды. *Если бы на Земле не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю, и её толщина была бы 3 км. *Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 м и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой. *Морская вода при обычной её солёности 35 ‰ замерзает при температуре − 1, 91 °C. *Иногда вода замерзает при положительной температуре. *При определённых условиях (внутри нанотрубок) молекулы воды образуют новое состояние, при котором они сохраняют способность течь даже при температурах, близких к абсолютному нулю. *Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути. *Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света. *Синий цвет чистой океанской воды объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде. *С помощью капель воды из кранов можно создать напряжение до 10 киловольт, опыт называется «Капельница Кельвина» . *Существует следующая поговорка с использованием формулы воды — H 2 O: «Сапоги мои того — пропускают H 2 O» . Вместо сапог в поговорке может участвовать и другая дырявая обувь. *Вода — это одно из немногих веществ на Земле, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твёрдую (кроме воды, таким свойством обладают висмут, галлий, свинец и некоторые соединения и смеси). *Вода может гореть, если ее поместить в атмосферу с фтором, иногда даже со взрывом. При этом выделяется кислород. *Распространено мнение, что нежелательно смешивать кипячёную воду с некипячёной, якобы употребление такой воды может вызвать диарею. *Вода единственное вещество, которое может находиться на земле в трех агрегатных состояниях.
ПИТЬЕВАЯ ВОДА Питьевая вода – это вода не содержащая примесей, вредных для здоровья человека. Она должна быть без запаха и цвета и безопасна при длительном ее употреблении. Питьевая вода представляет собой сложный комплекс множества химических веществ. В воде присутствуют металлы: легкие (Li, Na, K, Mg, Ca), более тяжелые (Cr, Fe, Zn, Hg и др. ), металлоиды (углерод, фосфор, сера и др. ), газы (кислород, озон, фтор, хром), неорганические вещества (соли, кислоты, щелочи), органические вещества и нерастворенные до конца механические примеси (песок, ил, ржавчина, глина и т. д. ).
Методы очистки воды Физические • Отстаивание и фильтрация • мембранные методы • УФ излучение Химические Физико-химические • адсорбция • метод ионного обмена • электродиализ • окисление (хлорирование, озонирование, использование пероксида водорода) • осадительные методы (коагуляция, флокуляция, химическое осаждение)
• С проблемой качества воды мы сталкиваемся ежедневно. Человек использует воду в питьевом и техническом назначении, вода играет первостепенную роль в жизни любого живого организма. • Важнейшими показателями качества воды, определяющими ее пригодность при использовании для питья, в промышленности и энергетике, являются: содержание взвешенных веществ ; солесодержание ; р. Н; общая жесткость ; окисляемость ; общая щелочность ; содержание коррозионно-активных газов (О 2, СО 2). • Для многих процессов необходимо контролировать содержание в воде катионов натрия, анионов хлора, карбонатных, сульфатных и силикатных соединений, а также соединений железа и алюминия. Для питьевой воды жестко нормируется содержание ряда ионов, органических, биологических загрязнений и радионуклидов. • Требования к качеству воды постоянно повышаются, а степень загрязнения водных источников усиливается. Поэтому разработка новых способов водоподготовки и технологий очистки воды от различных примесей стала одной из важнейших научных практических проблем настоящего времени. Одним из наиболее современных и эффективных методов является метод ионного обмена.
14. Вода - важнейшее химическое вещество..pptx