§ 26. Вода

Майже 3/4 поверхні Землі вкрито водою. Вона наповнює моря та океани, ріки та озера, у вигляді льоду та снігу покриває гірські вершини, входить до складу мінералів та гірських порід, є у ґрунті. Щоденно з земної поверхні випаровуються мільйони тонн води, які згодом випадають у вигляді дощу та снігу. Без води неможливе життя — адже вода міститься у кожному живому організмі. Вміст води у тілі людини сягає 68%, а деякі морські губки майже повністю складаються з води.

Багато сухих на перший погляд речовин у порах і на поверхні містять досить багато води, наприклад, висушена на повітрі деревина містить до 15% води. Для її видалення речовини витримують протягом кількох годин при температурі майже 100 °С. Висушені речовини рекомендують зберігати у щільно закритих банках, пакетах з поліетилену чи цупкого паперу. Речовини, які поглинають вологу з повітря, називають гігроскопічними. До них належать, наприклад, кухонна сіль та цукор. Якщо поруч із мішком сухого цукру поставити відро води, то через деякий час частину її поглине цукор, він стане вологим. Кухонна сіль в солонці при тривалому зберіганні злежується — збирається у тверді грудки, це пояснюється її гігроскопічністю.

Формула води (оксиду Гідроґену) відома кожному — Н₂О. За кімнатної температури вода — безколірна рідина, при атмосферному тиску і температурі 0 °С вона перетворюється на лід, а при 100 °С — кипить. Густина води дорівнює 1 г/см 3 (при 4 °С). Чиста вода практично не проводить електричного струму і погано проводить теплоту, вона має високу теплоємність, тобто повільно нагрівається та повільно охолоджується. Тому поблизу морів та океанів клімат значно м’якший, ніж у центрі континенту: вдень вода поглинає сонячне тепло, а вночі повільно його віддає, нагріваючи сушу.

На відміну від більшості інших речовин, вода розширюється при замерзанні, і густина льоду менша від густини рідкої води. Тому взимку водойми покриваються шаром льоду, а не промерзають наскрізь; внизу під шаром льоду залишається вода у рідкому стані. Навесні під час льодоходу крижини не тонуть, а пливуть по поверхні води.

Природну воду з хімічної точки зору не можна назвати чистою, оскільки вона містить розчинені речовини, переважно солі. Саме тому морська вода солона, а дощова за смаком відрізняється від річкової. У тому, що природна вода містить солі, можна переконатися на досліді. У порцеляновій чашці випаруємо трохи річкової чи водопровідної води. Коли вона вся випарується, на дні чашки залишиться твердий наліт. Це і є солі, які містились у воді. При випаровуванні морської води виділяється більше солей. Таким чином можна переконатися, що найчистішою у природі є дощова вода — при її випаровуванні майже не залишається твердого залишку.

Подекуди на поверхню землі виходять води, багаті на солі, котрих мало в річковій чи джерельній воді.

Воду, в 1 л якої міститься понад 1 г розчинених солей, називають мінеральною. Склад мінеральних вод різноманітний, багато з них мають лікувальні властивості. У деяких містах України (Моршин, Трускавець, Гусятин, Сатанів) налагоджено їх спеціалізоване виробництво.

Якщо хочете знати хімію глибше.

Молекули води можуть входити до складу кристалогідратів.

Кристалогідрати — це речовини, що містять у своєму складі кристалізаційну воду.

До кристалогідратів належать, наприклад:

– залізний купорос FeSO₄ • 7H₂O;

– кристалічна сода Na₂CO3 • 10H₂O;

– гірка сіль, або англійська сіль MgSO₄ • 7H₂O.

Кристалогідрати за звичайних умов — тверді кристалічні речовини, які під час нагрівання втрачають кристалізаційну воду і перетворюються на безводні солі, наприклад:

• . якби всю воду Землі розподілити рівномірним шаром по її поверхні, то утворився б Світовий океан глибиною 4 км.
• . у Старому Заповіті описано агрегатні стани води: газоподібний: «І пара з Землі підіймалась, і напувала всю Землю» та твердий: «Як камінь, тужавіють води».

• Хімічна формула води — Н₂О.
• Вода — найбільш поширена на Землі речовина.
• Чиста вода — безбарвна рідина, без смаку і запаху, кипить при температурі 100 °С, а замерзає при 0 °С.
• При 4 °С густина води становить 1 г/см 3 .

Початковий рівень

• 1. Напишіть хімічну формулу води.
• 2. До простих чи складних речовин належить вода?
• 3. Опишіть фізичні властивості води.

Середній рівень

• 4. Чому річкова, джерельна і тала вода має різний смак? Яка з них найчистіша з хімічної точки зору?

Достатній рівень

Високий рівень

• 6. Якщо заповнену водою пробірку нагрівати лише у її верхній частині так, щоб вода закипіла, то нижня частина буде ледь теплою. Який висновок можна зробити про теплопровідність води?
• 7. Визначте масове відношення хімічних елементів у воді.

Додаткове завдання

§ 31. Вода, склад її молекули, поширеність у природі, фізичні властивості. Вода — як розчинник

Без води не існує життя. Вона втамовує спрагу, загартовує тіло, зволожує ґрунт, живить рослини. Доросла людина щодня споживає її близько трьох літрів. Тож недаремно український народ звеличує воду у приказках і прислів’ях: «Земля багата, вода сильна», «Хліб — батько, вода — мати». Образ води є невід’ємним у побажанні «Будьте здорові, як вода, а багаті, як земля!»

Назвіть інші відомі вам приказки і прислів’я, у яких згадується вода.

СКЛАД МОЛЕКУЛИ ВОДИ. У попередніх параграфах ви неодноразово мали справу з інформацією про воду і вже набули знань, щоб самостійно скласти характеристику цієї речовини за її хімічною формулою.

Запишіть у зошиті для цієї речовини: 1) хімічну формулу і валентність хімічних елементів у ній; 2) якісний склад; 3) кількісний склад; 4) відносну молекулярну масу; 5) масову частку Гідрогену й Оксигену у сполуці.

За кількісним складом вода є бінарною сполукою неметалічного елемента Гідрогену з Оксигеном. А такі сполуки, як вам відомо, називають оксидами. Отже, можна цілком правильно назвати її гідроген оксидом. Проте ця назва в науці не прижилася.

Відновіть у пам’яті

Які водойми називають океанами, морями, ріками, озерами? Наведіть приклади.

На малюнку 96 змодельовані молекули води. Таких молекул у склянці об’ємом 200 мл близько 7 • 10 24 .

Мал. 96. Модель молекул води

ПОШИРЕНІСТЬ ВОДИ У ПРИРОДІ. Вода — найпоширеніша речовина на Землі (мал. 97).

Наведіть приклади перебування води у природі в різних агрегатних етанах.

Дві третини поверхні Землі вкриті водою. Якщо поглянути на карту України, то помітимо, як багато на території нашої країни різних водойм.

Наведіть приклади відомих вам водойм України, а також вашого регіону.

Мал. 97. Поширення води у природі

• На Землі вода є найпоширенішою складною речовиною, 3/4 її припадає на води Світового океану, решта входить до складу тіл живої природи.

У газуватому стані вода перебуває в атмосфері. Об’ємна частка водяної пари в повітрі коливається від 0,04 до 4 %.

Як вам відомо з природознавства і біології, організми містять значну кількість води. Вона необхідна їм для життєво важливих процесів, а для багатьох є середовищем життя. Для нашого організму вода рівноцінна кисню, без неї людина жити не зможе. Відомо, що тіло людини майже на дві третини складається з води.

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ. На малюнку 98 указані фізичні властивості води. Більшість із них вам відомі.

Особливими властивостями води є висока теплоємність і розширення при охолодженні.

Під теплоємністю води розуміють кількість теплоти, необхідної для того, щоб нагріти чи охолодити 1 г води на 1 °С.

Мал. 98. Схема фізичних властивостей води

При замерзанні вода розширюється, а не стискається, як усі інші речовини й тіла. Тому небезпечно залишати воду в закритій скляній посудині на морозі — замерзаючи, вода її зруйнує. Подібним чином відбувається руйнування гірських порід водою, яка потрапляє в їх тріщини.

Густина води при її замерзанні зменшується, тому лід плаває на поверхні водойм і захищає воду глибинних шарів від промерзання та втрат тепла.

Воду, яка не містить домішок інших речовин, називають хімічно чистою. Така вода погано проводить тепло й електричний струм. Та за наявності навіть невеликої кількості розчинених речовин (а вони завжди наявні у природній воді) ці властивості води проявляються по-іншому. Вода, яку ви використовуєте щодня, не позбавлена інших розчинених у ній речовин, тому добре проводить електричний струм. Тож слід обережно поводитися з електроприладами, якщо у вас мокрі руки.

ВОДА — РОЗЧИННИК. Однією з властивостей води є здатність розчиняти в собі різні речовини. Тому в природі немає води, яка б не містила розчинених сполук. Так, солі, розчинені в морській воді, надають їй солоно-гіркого смаку. З параграфа 21 ви знаєте, що повітря погано розчиняється у воді, але у водоймах є невеликі кількості ного компонентів (кисню, азоту, вуглекислого газу). У складі мулу, пилу, мінералів можуть бути речовини, що розчиняються у природних водах. Найменше розчинених речовин містять сніг і дощова вода.

Вода річок, озер і деяких джерел містить розчинених речовин менше 1 г в 1 літрі (позначають 1 г/л), тому її називають прісною. Вміст солей у воді морів і океанів значно більший. Так, у Чорному морі їх близько 18 г/л, а в Червоному — близько 41 г/л. Таку воду називають солоною, або морською.

Розчинені речовини й гази входять до складу підземних вод. Чимало з них мають лікувальні властивості й відомі вам під назвою мінеральні води, наприклад «Миргородська», «Моршинська», «Поляна квасова», «Трускавецька» та інші.

• Здатністю води розчиняти різні неорганічні та органічні речовини пояснюється брак у природі чистої води.

Здатність води розчиняти речовини має широке практичне застосування (мал. 99).

Мал. 99. Використання людиною здатності води розчиняти речовини

Скарбничка ерудита

Як ви знаєте з природознавства, однією з умов життя на Землі є наявність води в рідкому агрегатному стані. Тому на нашій планеті існує життя, а на інших його немає, незважаючи на те, що вода поширена у Сонячній системі. Так, в атмосфері Венери виявлено небагато водяної пари, а у вигляді льоду вода входить до складу багатьох астероїдів і комет, деяких супутників Юпітера й Сатурна.

У 2009 р. вперше були отримані достовірні свідчення про наявність на Місяці льоду у великій кількості. Але температура на цих небесних тілах не дає утворитися водному середовищу, придатному для життя. Тому однією з важливих проблем освоєння Космосу людиною є забезпеченість питною водою.

1. Поясніть кількісний та якісний склад молекули води.

2. Назвіть фізичні властивості води.

3. Поміркуйте, чому водойми зазвичай не промерзають до дна?

4. Для яких із явищ природи й повсякденного життя значущими є властивості води?

5. Який хімічний елемент у складі води має більшу масову частку?

6. Наведіть приклади використання здатності води розчиняти речовини, що не повторюють приклади, вміщені в підручнику.

7. Укажіть, яку густину має вода у твердому агрегатному стані:

8. Із наведеного переліку фізичних властивостей виберіть ті, що належать чистій речовині воді

• 1 не має запаху
• 2 кипить за температури -183 °С
• 3 має різкий специфічний запах
• 4 кипить за температури 100 °С
• 5 не проводить електричний струм
• 6 непрозора
• 7 розширюється при охолодженні

9. Утворіть логічні пари із тіл, зазначених зліва, та варіантів агрегатного стану.

10. Складіть казку чи оповідання про воду.

• Підготуйте і проведіть змагання на кращого знавця фізичних властивостей і поширеності води у природі

• Виконайте навчальний проект на тему «Вода у творчості художників і поетів».