ใครรู้สูตรน้ำตั้งแต่สมัยเรียนบ้าง? แน่นอนทุกอย่าง เป็นไปได้ว่าจากหลักสูตรเคมีทั้งหมด สำหรับหลายคนที่ไม่ได้เรียนเฉพาะทาง สิ่งเดียวที่เหลือก็คือความรู้ของสูตร H2O ย่อมาจากอะไร แต่ตอนนี้เราจะพยายามทำความเข้าใจให้ละเอียดที่สุดเท่าที่จะทำได้และอย่างลึกซึ้งว่าน้ำคืออะไร? คุณสมบัติหลักของมันคืออะไร และเหตุใดหากปราศจากมันบนดาวเคราะห์โลกจึงเป็นไปไม่ได้
น้ำเป็นสาร
อย่างที่ทราบกันดีว่าโมเลกุลของน้ำประกอบด้วยออกซิเจน 1 อะตอมและไฮโดรเจน 2 อะตอม สูตรของมันเขียนดังนี้: H2O. สารนี้สามารถมีได้สามสถานะ: ของแข็ง - ในรูปของน้ำแข็ง, ก๊าซ - ในรูปของไอน้ำและของเหลว - เป็นสารที่ไม่มีสี, รสและกลิ่น อย่างไรก็ตาม นี่เป็นสารชนิดเดียวในโลกที่สามารถมีอยู่ในทั้งสามสถานะพร้อมๆ กันในสภาพธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น: ที่ขั้วโลกของโลก - น้ำแข็ง, ในมหาสมุทร - น้ำและการระเหยภายใต้แสงอาทิตย์คือไอน้ำ ในแง่นี้น้ำเป็นสิ่งผิดปกติ
น้ำยังเป็นสารที่พบบ่อยที่สุดของเราดาวเคราะห์. ครอบคลุมพื้นผิวโลกเกือบเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นมหาสมุทร และแม่น้ำหลายสายที่มีทะเลสาบและธารน้ำแข็ง น้ำส่วนใหญ่บนโลกนี้มีรสเค็ม ไม่เหมาะสมสำหรับการดื่มและการทำการเกษตร น้ำจืดคิดเป็นสองเปอร์เซ็นต์ครึ่งของปริมาณน้ำทั้งหมดบนโลก
น้ำเป็นตัวทำละลายที่แรงและมีคุณภาพสูงมาก ด้วยเหตุนี้ ปฏิกิริยาเคมีในน้ำจึงเกิดขึ้นด้วยความเร็วมหาศาล คุณสมบัติเดียวกันนี้ส่งผลต่อการเผาผลาญในร่างกายมนุษย์ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าร่างกายของผู้ใหญ่เป็นน้ำร้อยละเจ็ดสิบ ในเด็ก เปอร์เซ็นต์นี้ยิ่งสูงเข้าไปอีก เมื่ออายุมากขึ้น ตัวเลขนี้จะลดลงจากเจ็ดสิบเป็นหกสิบเปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะของน้ำนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเป็นพื้นฐานของชีวิตมนุษย์ ยิ่งมีน้ำในร่างกายมากเท่าไร - สุขภาพดีขึ้น กระฉับกระเฉงขึ้น และอ่อนกว่าวัย ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์และแพทย์ของทุกประเทศจึงย้ำอย่างไม่เหน็ดเหนื่อยว่าคุณต้องดื่มมาก เป็นน้ำในรูปแบบบริสุทธิ์ และไม่ทดแทนในรูปของชา กาแฟ หรือเครื่องดื่มอื่นๆ
น้ำหล่อเลี้ยงสภาพอากาศบนโลกใบนี้ และนี่ไม่ใช่การพูดเกินจริง กระแสน้ำอุ่นในมหาสมุทรทำให้ทั้งทวีปร้อนขึ้น เนื่องจากน้ำดูดซับความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้มาก แล้วปล่อยออกไปเมื่อเริ่มเย็นตัวลง ดังนั้นมันจึงควบคุมอุณหภูมิบนโลกใบนี้ นักวิทยาศาสตร์หลายคนกล่าวว่าโลกจะเย็นลงและกลายเป็นหินไปนานแล้ว หากไม่มีน้ำมากบนดาวเคราะห์สีเขียว
คุณสมบัติของน้ำ
น้ำมีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากมาย
ตัวอย่างเช่น น้ำเป็นสารที่เคลื่อนที่ได้มากที่สุดหลังอากาศ จากหลักสูตรของโรงเรียน หลายคนจำสิ่งนี้ได้อย่างแน่นอน วัฏจักรของน้ำในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่นกระแสระเหยภายใต้อิทธิพลของแสงแดดโดยตรงกลายเป็นไอน้ำ นอกจากนี้ ไอน้ำนี้ถูกพัดพาไปที่ไหนสักแห่งในสายลม รวมตัวกันเป็นเมฆ และแม้แต่ในเมฆฝนฟ้าคะนอง และตกลงบนภูเขาในรูปของหิมะ ลูกเห็บหรือฝน นอกจากนี้ จากภูเขา ลำธารไหลลงมาอีกครั้ง ระเหยไปบางส่วน ดังนั้น - ในวงกลม - วัฏจักรซ้ำหลายล้านครั้ง
น้ำยังมีความจุความร้อนสูงมาก เป็นเพราะเหตุนี้แหล่งน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในมหาสมุทร จะเย็นลงช้ามากในช่วงเปลี่ยนจากฤดูร้อนหรือช่วงเวลาของวันเป็นช่วงที่อากาศหนาวเย็น ในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น น้ำก็จะร้อนขึ้นช้ามาก ด้วยเหตุนี้ น้ำจึงทำให้อุณหภูมิของอากาศทั่วโลกคงที่
หลังจากปรอท น้ำมีแรงตึงผิวสูงสุด เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่สังเกตว่าหยดที่หกโดยไม่ได้ตั้งใจบนพื้นผิวเรียบบางครั้งกลายเป็นจุดที่น่าประทับใจ แสดงถึงความเหนียวของน้ำ คุณสมบัติอื่นปรากฏขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลงถึงสี่องศา ทันทีที่น้ำเย็นลงถึงจุดนี้จะจางลง ดังนั้น น้ำแข็งจึงลอยอยู่บนผิวน้ำเสมอและกลายเป็นน้ำแข็งในเปลือกโลก ปกคลุมแม่น้ำและทะเลสาบ ด้วยเหตุนี้ ปลาจึงไม่แข็งตัวในแหล่งน้ำที่กลายเป็นน้ำแข็งในฤดูหนาว
น้ำเป็นตัวนำไฟฟ้า
อันดับแรก คุณควรเรียนรู้ว่าค่าการนำไฟฟ้าคืออะไร (รวมน้ำ) การนำไฟฟ้าคือความสามารถของaหรือสารนำไฟฟ้าผ่านตัวมันเอง ดังนั้นค่าการนำไฟฟ้าของน้ำคือความสามารถของน้ำในการนำกระแสไฟฟ้า ความสามารถนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณเกลือและสิ่งเจือปนอื่นๆ ในของเหลวโดยตรง ตัวอย่างเช่น ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำกลั่นเกือบลดลงเนื่องจากความจริงที่ว่าน้ำดังกล่าวถูกทำให้บริสุทธิ์จากสารเติมแต่งต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการนำไฟฟ้าที่ดี ตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมคือน้ำทะเลซึ่งมีความเข้มข้นของเกลือสูงมาก ค่าการนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำด้วย ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเท่าไร ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น รูปแบบนี้ถูกเปิดเผยด้วยการทดลองหลายครั้งของนักฟิสิกส์
วัดค่าการนำไฟฟ้าของน้ำ
มีคำนี้อยู่ - conductometry นี่คือชื่อวิธีหนึ่งในวิธีการวิเคราะห์ไฟฟ้าเคมีตามค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย วิธีนี้ใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นในสารละลายของเกลือหรือกรด ตลอดจนเพื่อควบคุมองค์ประกอบของสารละลายทางอุตสาหกรรมบางชนิด น้ำมีคุณสมบัติแอมโฟเทอริก กล่าวคือสามารถแสดงทั้งคุณสมบัติที่เป็นกรดและด่างได้ ขึ้นอยู่กับสภาวะ - โดยทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและด่าง
อุปกรณ์ที่ใช้ในการวิเคราะห์นี้มีชื่อคล้ายกันมาก - เครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้า การใช้เครื่องวัดความนำไฟฟ้าจะวัดค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ในสารละลายซึ่งกำลังดำเนินการวิเคราะห์ บางทีมันก็คุ้มค่าที่จะอธิบายคำศัพท์อื่น - อิเล็กโทรไลต์ เป็นสารที่เมื่อละลายหรือละลายแล้วแตกตัวเป็นไอออน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าตามมา ไอออนเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ที่จริงแล้ว เครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้าซึ่งใช้หน่วยการนำไฟฟ้าของน้ำเป็นพื้นฐานเป็นตัวกำหนดค่าการนำไฟฟ้าของมัน นั่นคือจะกำหนดการนำไฟฟ้าของปริมาตรจำเพาะของน้ำที่ใช้เป็นหน่วยเริ่มต้น
ก่อนต้นทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ผ่านมา หน่วยวัด "โม" ถูกใช้เพื่อระบุค่าการนำไฟฟ้า มันคืออนุพันธ์ของปริมาณอื่น - โอห์ม ซึ่งเป็นหน่วยความต้านทานหลัก. ค่าการนำไฟฟ้าคือปริมาณที่แปรผกผันกับความต้านทาน ตอนนี้วัดในซีเมนส์ ค่านี้ได้รับชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์จากเยอรมนี - Werner von Siemens
ซีเมนส์
ซีเมนส์ (ใช้แทนด้วย Cm และ S) เป็นส่วนกลับของโอห์ม ซึ่งเป็นหน่วยการนำไฟฟ้า หนึ่งซม. เท่ากับค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำใดๆ ที่มีความต้านทาน 1 โอห์ม แสดงโดยซีเมนส์ผ่านสูตร:
การนำความร้อนของน้ำ
ตอนนี้ เรามาพูดถึงค่าการนำความร้อนกัน การนำความร้อนคือความสามารถของสารในการถ่ายโอนพลังงานความร้อน สาระสำคัญของปรากฏการณ์นี้อยู่ที่พลังงานจลน์ของอะตอมและโมเลกุลที่กำหนดอุณหภูมิของร่างกายหรือสารที่กำหนดร่างกายหรือสารอื่นในระหว่างการมีปฏิสัมพันธ์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การนำความร้อนคือการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างร่างกาย สาร และระหว่างร่างกายกับสาร
ค่าการนำความร้อนของน้ำก็สูงมากเช่นกัน ผู้คนทุกวันใช้คุณสมบัติของน้ำนี้โดยไม่ได้สังเกต ตัวอย่างเช่น เทน้ำเย็นลงในภาชนะและนำเครื่องดื่มหรืออาหารแช่เย็นลงในภาชนะ น้ำเย็นใช้ความร้อนจากขวด ภาชนะ แทนที่จะให้ความเย็น ปฏิกิริยาย้อนกลับก็เป็นไปได้
ตอนนี้สามารถจินตนาการปรากฏการณ์เดียวกันนี้ได้อย่างง่ายดายในระดับดาวเคราะห์ มหาสมุทรจะร้อนขึ้นในช่วงฤดูร้อน และจากนั้น - เมื่อเริ่มมีอากาศหนาว มหาสมุทรจะค่อยๆ เย็นลงและปล่อยความร้อนออกไปในอากาศ ซึ่งจะทำให้ทวีปร้อนขึ้น หลังจากเย็นตัวลงในฤดูหนาว มหาสมุทรเริ่มอุ่นขึ้นช้ามากเมื่อเทียบกับพื้นดิน และละทิ้งความเย็นให้กับทวีปต่างๆ ที่อิดโรยจากดวงอาทิตย์ในฤดูร้อน
ความหนาแน่นของน้ำ
มีการกล่าวไว้ข้างต้นว่าปลาจะอาศัยอยู่ในสระน้ำในฤดูหนาวเนื่องจากน้ำกลายเป็นน้ำแข็งโดยมีเปลือกปกคลุมทั่วทั้งพื้นผิว เรารู้ว่าน้ำเริ่มกลายเป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิศูนย์องศา เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำมากกว่าความหนาแน่นของน้ำแข็ง น้ำแข็งจึงลอยตัวและกลายเป็นน้ำแข็งบนผิวน้ำ
คุณสมบัติรีดอกซ์ของน้ำคืออะไร
ภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน น้ำสามารถเป็นได้ทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ นั่นคือน้ำที่ปล่อยอิเลคตรอนออกไปจะมีประจุบวกและออกซิไดซ์ หรือได้อิเล็กตรอนมาและมีประจุเป็นลบ ซึ่งหมายความว่าได้รับการฟื้นฟู ในกรณีแรกน้ำออกซิไดซ์และเรียกว่าตาย เธอครอบครองคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่ทรงพลังมาก แต่คุณไม่จำเป็นต้องดื่ม ในกรณีที่สอง น้ำยังมีชีวิตอยู่ มันเติมพลัง กระตุ้นร่างกายให้ฟื้นตัว นำพลังงานมาสู่เซลล์ ความแตกต่างระหว่างคุณสมบัติของน้ำทั้งสองนี้แสดงอยู่ในคำว่า "ศักย์รีดอกซ์"
น้ำทำปฏิกิริยากับอะไรได้
น้ำสามารถทำปฏิกิริยากับสารเกือบทั้งหมดที่มีอยู่บนโลกได้ สิ่งเดียวคือสำหรับการเกิดปฏิกิริยาเหล่านี้ คุณต้องจัดเตรียมอุณหภูมิและปากน้ำที่เหมาะสม
ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิห้อง น้ำจะทำปฏิกิริยากับโลหะได้ดี เช่น โซเดียม โพแทสเซียม แบเรียม ซึ่งเรียกว่าแอคทีฟ ฮาโลเจนคือฟลูออรีนและคลอรีน เมื่อถูกความร้อน น้ำจะทำปฏิกิริยาได้ดีกับเหล็ก แมกนีเซียม ถ่านหิน มีเทน
ด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ น้ำทำปฏิกิริยากับเอไมด์ เอสเทอร์ของกรดคาร์บอกซิลิก ตัวเร่งปฏิกิริยาคือสสารที่ดูเหมือนว่าจะผลักส่วนประกอบให้มีปฏิกิริยาซึ่งกันและกันโดยเร่งให้เร็วขึ้น
มีน้ำที่อื่นนอกจากโลกไหม
จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีน้ำบนดาวเคราะห์ดวงใดในระบบสุริยะ ยกเว้นโลก ใช่ พวกเขาถือว่ามันอยู่บนดาวเทียมของดาวเคราะห์ยักษ์เช่นดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวเนปจูน และดาวยูเรนัส แต่จนถึงขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีข้อมูลที่แน่นอน มีสมมติฐานอื่นที่ยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์เกี่ยวกับน้ำใต้ดินบนดาวอังคารและบนดาวเทียมของโลก - ดวงจันทร์ เกี่ยวกับดาวอังคาร มีหลายทฤษฎีที่เสนอว่าครั้งหนึ่งเคยมีมหาสมุทรบนโลกใบนี้ และแบบจำลองที่เป็นไปได้ของมันถูกออกแบบโดยนักวิทยาศาสตร์ด้วย
นอกระบบสุริยะมีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่และขนาดเล็กจำนวนมากซึ่งตามที่นักวิทยาศาสตร์อาจมีน้ำ แต่จนถึงตอนนี้ยังไม่มีวิธีใดที่จะแน่ใจได้อย่างแน่นอน
วิธีการใช้การนำความร้อนและไฟฟ้าของน้ำเพื่อการใช้งานจริง
เนื่องจากน้ำมีความจุความร้อนสูง จึงถูกใช้เป็นท่อความร้อนเป็นตัวพาความร้อน ให้การถ่ายเทความร้อนจากผู้ผลิตสู่ผู้บริโภค โรงไฟฟ้านิวเคลียร์หลายแห่งยังใช้น้ำเป็นสารหล่อเย็นที่ดีเยี่ยมด้วย
ในยา น้ำแข็งใช้สำหรับทำความเย็น และไอน้ำใช้สำหรับฆ่าเชื้อ น้ำแข็งยังถูกใช้ในระบบการจัดเลี้ยง
ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หลายๆ เครื่อง น้ำถูกใช้เป็นตัวกลางสำหรับปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่ประสบความสำเร็จ
ใช้แรงดันน้ำในการผ่า เจาะ และแม้กระทั่งตัดหิน มีการใช้อย่างแข็งขันในการก่อสร้างอุโมงค์ สิ่งอำนวยความสะดวกใต้ดิน คลังสินค้า รถไฟใต้ดิน
สรุป
ต่อจากบทความที่ว่าน้ำในคุณสมบัติและหน้าที่ของน้ำเป็นสารที่ไม่สามารถถูกแทนที่และน่าอัศจรรย์ที่สุดในโลก ชีวิตของบุคคลหรือสิ่งมีชีวิตอื่นใดบนโลกขึ้นอยู่กับน้ำหรือไม่? แน่นอนใช่ สารนี้มีส่วนช่วยในกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ของมนุษย์หรือไม่? ใช่. น้ำมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้า การนำความร้อน และคุณสมบัติที่มีประโยชน์อื่นๆ หรือไม่? คำตอบก็คือใช่ อีกสิ่งหนึ่งคือมีน้ำบนโลกน้อยลงและน้ำสะอาดมากยิ่งขึ้น และหน้าที่ของเราคือรักษาและรักษาความปลอดภัย (และด้วยเหตุนี้พวกเราทุกคน) จากการหายตัวไป
