Вода — головна складова всього живого на Землі. Вона є і середовищем існування організмів, і головним елементом в їх будові, а, отже, і джерелом життя. Її застосовують у промисловості всіх напрямків. Тому уявити собі життя з відсутністю води вельми непросто.

Що входить до складу води

Все чудово обізнані про те, що вода складається з водню і кисню. Це дійсно так. Але крім цих двох елементів, вода в своєму складі має ще величезний перелік хімічних компонентів.


З чого складається вода? Їй властиво перетворюватися, проходячи при цьому гідрологічний цикл: випаровування, конденсації і випадання у вигляді опадів. В процесі протікання цих явищ вода стикається з безліччю сполук органічної природи, з металами, газами, в результаті чого рідина доповнюється різними елементами. Елементи, що входять до складу води, підрозділяються на 6 категорій:

Іони. До них відносяться: катіони Na, K, Mg, Ca, аніони: Cl, HCO 3 і SO 4. Ці компоненти перебувають у воді найбільшу, порівняно з іншими, кількості. У рідину вони надходять з грунтових шарів, природних мінералів, гірських порід, а також як елементи розпаду продуктів промислової діяльності.

Розчинені гази: кисень, азот, сірководень, вуглекислий газ та інші. Кількість кожного газу у воді залежить від її температури.

Біогенні елементи. Головними з них є фосфор і азот, які надходять в рідину з опадів, і сільськогосподарських стічних вод.

Мікроелементи. Їх налічується близько 30 видів. Показники їх у складі води дуже малі і коливаються від 01 до мікрограма на 1 літр. До них відносяться: бром, селен, мідь, цинк і т. д.

Органічні речовини, розчинені у воді, і азотовмісні речовини. Це спирти, вуглеводи, альдегіди, феноли, пептиди та інше.

Токсини. Це в основному важкі метали і продукти нафтопереробки.

Молекула води

Отже, з яких молекул складається вода? Формула води тривіальна — Н 2 О. І вона показує, що молекула води складається з атомів водню і кисню. Між ними встановлено стійкий зв'язок. Маса молекули дорівнює 18016 г/моль, де на частку водню доводиться 1119%, а кисню - 8881%. Молекула води є полярною, оскільки вона не має конкретного центру, навколо якого зосереджені позитивні і негативні заряди, а має два протилежно заряджених полюса.

Вода складається з атомів, кут між якими змінюється в залежності від агрегатного стану рідини. Так, коли вона знаходиться в стані газу, кут між воднем і киснем становить 104 про у твердому стані - 109 про . На ці показники, а також на відстань між атомами впливають також присутні компоненти.

Будова молекули

Раніше було рассмотренно, з яких атомів складається вода. Це водень і кисень. Головну роль виконує кисень. Навколо цього елемента розміщені негативно заряджені електрони, а позитивно заряджені протони зосереджені поблизу атомів водню. Таке співвідношення полюсів молекули впливає на характер молекулярної зв'язку - вона полярна.

Оскільки два атома водню є однойменно зарядженими, то, відповідно, вони один від одного віддаляються. Це впливає на утворений кут між атомами кисню і водню, він становить 1045 про . З-за різноіменності полюсів молекула води називається диполем. Це її властивість обумовлює незвичайні характеристики молекули. Як же виглядає молекула води в просторі? Щоб визначити форму молекули, з'єднують прямими лініями центри атомів, в результаті чого вимальовується об'ємна фігура - тетраедр. Така будова води. Форма молекули води здатна змінюватися в залежності від її агрегатного стану. Для газоподібного стану характерний кут між атомами кисню і водню в 10427 про для твердого стану - 1095 про для рідкого - 10503 про . Ті молекули, з яких складається вода, займають певний об'єм в просторі, при цьому їх оболонки вкриті електронним хмара у вигляді вуалі. Вид водної молекули, розглянутої в площині, порівнюють з Х-образної хромосомою, яка служить для передачі генетичної інформації, а, отже, дає початок нового життя. Від такої форми проводиться аналогія хромосоми і води як джерел життя. У просторі молекула виглядає як об'ємний трикутник, тетраедр. Така форма є дуже стійкою і змінюється тільки з-за впливу на воду зовнішніх фізичних факторів. З чого складається вода? З тих атомів, які схильні до впливу Ван-дер-Ваальсових сил, образовиванию водневих зв'язків. У зв'язку з цим між киснем і воднем сусідніх молекул утворюються випадкові асоціати і кластери. Перші - це невпорядковані структури, другі - впорядковані асоціати. У звичному стані води кількість асоціатів становить 60%, кластерів - 40%. Між сусідніми водними молекулами можливі утворення водневих містків, які сприяють утворенню різних структур - кластерів. Кластери здатні взаємодіяти між собою за допомогою водневих зв'язків, а це призводить до появи структур нового порядку - шестигранників.

Електронна будова молекули води

Атоми - це те, з чого складається вода, і кожний атом має своє електронна будова. Так, графічна формула електронних рівнів виглядає так: 8 Про 1s 2 2s 2 2p 4 , 1 Н 1s 1 . Коли відбувається процес формування молекули води, відбувається перекривання електронних хмар: два неспарених електрона кисню перекриваються з 1 неспареним електроном водню. В результаті перекривання утворюється кут між атомами в 104 про .

Агрегатний стан води

Як вже говорилося, молекули води - це диполі, і цей факт впливає на незвичайні властивості речовини. Однією з таких властивостей є те, що вода може бути в природі в трьох агрегатних станах: рідкому, твердому і пароподібному. Перехід від одного стану в інший обумовлений наступними процесами:

Кипіння - з рідини в пару.

Конденсація - перехід їх пари в рідину (опади).

Кристалізація - коли рідина перетворюється в лід.

Плавлення - процес танення льоду та отримання рідини.

Сублімація - перетворення льоду в пароподібний стан.

Десублимация - зворотна реакція сублімації, тобто перехід пари в лід.

Від стану води залежить і будова її молекулярної решітки.

Висновок

Таким чином, можна сказати, що вода - це складна речовина з простим будовою, яке може змінюватися в залежності від її стану. І нам стало зрозуміло, з яких молекул складається вода.