Вода обладает способностью растворять ионные. Всероссийская олимпиада школьников по биологии (3) - Документ

Однако самая удивительная особенность воды - ее способность растворять другие вещества. Способность веществ к растворению зависит от их диэлектрической постоянной. Чем она выше, тем больше способно вещество растворять другие. Так вот, для воды эта величина выше, чем для воздуха или вакуума в 9 раз. Поэтому пресные или чистые воды практически не встречаются в природе. В земной воде всегда что-то растворено. Это могут быть газы, молекулы или ионы химических элементов. Считается, что в водах Мирового океана могут быть растворены все элементы таблицы периодической системы элементов, по крайней мере, на сегодня их обнаружено более 80.

Жесткость воды, ее причина и способы устранения

Под жесткостью воды понимают свойство природной воды, определяемое присутствием в ней в основном растворенных солей кальция и магния. Жесткость воды подразделяется на карбонатную (присутствие гидрокарбонатов магния и кальция) и некарбонатную (присутствие хлоридов или сульфатов кальция и магния) . Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости определяет общую жесткость.

Необходимость в устранении жесткости воды вызвана прежде всего нежелательным действием, обусловленным ее свойствами.

Термическое воздействие на жесткую воду приводит к образованию накипи на стенках металлических конструкций (паровых котлов, труб и т. д.). Это явление связано с дополнительными энергозатратами, поскольку накипь является плохим проводником теплоты. В жесткой воде значительно быстрее происходят коррозионные процессы.

Жесткость воды выражается в миллимольэквивалентах вещества на 1 л воды - ммоль-экв/л. 1 ммоль-экв кальциевой или магниевой жесткости соответствует содержанию 20,4 мг Са 2+ и 12,11 мг Mg 2+ в 1 л воды.

Жесткость воды рассчитывается по формуле:

где m -масса вещества, определяющего жесткость воды или применяемого для устранения жесткости воды, мг;

Мэ - молярная масса эквивалентов этого вещества, г/моль;

V - объем воды, л.

Карбонатную жесткость называют временной, так как при длительном кипячении воды с такой жесткостью гидрокарбонат разлагается:

Са(НСО 3) 2 →СаСO 3 ↓ + СO 2 + Н 2 0

М g (НСO 3) 2 → М g (ОН) 2 ↓ + 2СO 2

Жесткость воды, обусловленная наличием хлоридов или сульфатов магния и кальция, называется постоянной. Постоянная жесткость может быть устранена химическим путем, например добавлением карбоната или гидроксида кальция:

СаS0 4 (р) + Nа 2 СO 3 (р) = СаСО э (т)↓ + Nа 2 SO 4 (р)

Са(НСО 3) 2 (р) + Са(ОН) 2 (р) = 2СаСО 3 (т) ↓ + 2Н 2 O

М g SO 4 (р) + Са (ОН) 2 (р) = Мg (ОН) 2 (т) ↓ + СаSO 4 (р)

Для удаления ионов Са 2+ и Мg 2+ применяют также фосфаты натрия, буру, карбонат калия и другие соли.

Вода. Методи пом’якшення води

Природна вода завжди містить розчинені в ній солі, які обумовлюють твердість води. Розрізняють тимчасову твердість води, яка обумовлена гідрокарбонатами кальцію і магнію (Са(НСО 3) 2 , Mg(НСО 3) 2 . Називається вона так тому, що при кип’ятінні її можна усунути, внаслідок розкладу гідрокарбонатів, які перетворюються в важко розчинені карбонати (СаСО 3 , MgСО 3), які випадають в осад, утворюється накип.

Постійна твердість води обумовлюється хлоридами і сульфатами кальцію і магнію (СаCl 2 , CaSO 4 , MgCl 2 , MgSO 4). Ця твердість води не усувається кип’ятінням і необхідно використовувати хімічні реактиви для її усунення.

Тимчасова і постійна твердість обумовлюють загальну твердість води, яка характеризується або вимірюється сумарною концентрацією іонів кальцію і магнію в міліграм-еквівалент на 1 кг води (мг-екв/кг). Міліграм-еквівалент - це кількість речовини, яка відповідає її відносній атомній масі. Так, 1 мг-екв/кг відповідає 0,02 мг Са і 0,012 мг магнію на 1 кг води. Для забезпечення довготривалої і безаварійної роботи сучасних судових паросилових установ необхідно застосовувати ряд заходів, пов’язаних із застосуванням різних хімічних реагентів. До них відносяться реагенти, які покращують якість котлових і поживних вод і регулюють внутрішньо-котлові фізико-хімічні процеси.

Підвищення концентрації розчину солей в котловій воді приводить до утворення накипу, в результаті чого гірше проводиться тепло, відбувається перегрів котла, що може призвести до вибуху. Під дією води, пара і пароводяної суміші металічна поверхня нагріву котла підлягає дії міжкристалітної корозії, такий метал зберігає форму і розміри, але при ударі руйнується. Своєчасно виявити цей вид корозії можна тільки за допомогою ультразвукових і магнітноскопічних дефектоскопів.

ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ

МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ЭТАП 2008 г.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ТУР

11 класс

Задание 1. Задание включает 50 вопросов, к каждому из них предложено 4 варианта ответа. На каждый вопрос выберите только один ответ, который вы считаете наиболее полным и правильным. Около индекса выбранного ответа поставьте знак "+". В случае исправления знак "+" должен быть продублирован.

Задание 2. Задание включает 20 вопросов, с несколькими вариантами ответа (от 0 до 5-ти). Около индексов выбранных ответов поставьте знаки "+". В случае исправлений знак "+" должен быть продублирован.

а) анализирующими;
б) возвратными;
в) насыщающими;
г) реципрокными; +
д) прямыми и обратными. +

Задание 3. Задание на определение правильности суждений (поставьте знак "+" около номеров правильных суждений). (15 суждений).

Задание 4. Из предложенной информации выберите сведения о ракообразных и насекомых.

Ракообразные - _________________________ (01, 02, 04, 07, 09, 11, 12)

Насекомые - ____________________________ (01, 03, 04, 06, 09, 12, 14).

Задание 5 . Решите генетическую задачу.

Растение гомозиготное по двум парам рецессивных генов, имеет высоту 32 см, а гомозиготное по доминантным аллелям этих генов имеет высоту 60 см. Влияние отдельных доминантных генов на рост во всех случаях одинаково и их действие суммируется. В F 2 от скрещивания этих растений получено 208 потомков. Сколько из них будут иметь генетически обусловленный рост в 46 см?

По химическому составу большинство ферментов являются... поперечных размеров и невысоким ростом по типу телосложения относится к: а) ...

Способность воды растворять минеральные и органические вещества (мине-рализоваться) имеет чрезвычайно важное геологическое и гидрогеологическое значение.

Растворимость различных соединений в воде весьма разнообразна. Наиболее растворимы некоторые хлористые, азотнокислые и углекислые соли калия, натрия и хлори-стый магний. Максимальная насыщенность воды этими солями может достигнуть 50% по весу. Мало растворимы (средняя растворимость) сернокислые и еще менее угле-кислые соли кальция и магния. Их растворимость колеб-лется в пределах 0,10-0,001%. Наконец, силикаты и неко-торые другие минеральные соединения растворимы в столь малом количестве, что практически их растворимость может быть принята равной нулю. Растворимость солей нарастает с повышением температуры (имеются редкие исключения из этого правила) (см. рис. 13). Растворимость газов при этом условии падает. Природная вода всегда минерализована.

Следует отметить, что нахождение в растворе некоторых веществ может либо способствовать, либо препятствовать растворению других. Так, например, если в воде уже имеется в растворе углекислота, то растворимость в такой воде углекислой извести (известняка, мела) повышается почти втрое, а растворимость сернокислого кальция не изменяется. Наличие NaCl повышает растворимость CaS0 4 в воде почти вчетверо, а наличие сернокислого магния понижает растворимость его до нуля. В природной воде редко встречаются предельные насыщения солями и газами.

Растворенные в воде С0 2 или соли типа R 2 C0 3 спо-собствуют разложению алюмосиликатов

K 2 OAl 2 0 3 6 Si0 2 + C0 2 +10Н 2 0 = К 2 С0 3 + 4 Si(OH ) 4 + 2 H 2 О Al 2 0 3 2 Si0 2 .

Ортоклаз Каолин

Растворимость солей в воде (кг/л воды)

Растворимость газов в воде (см 3 /мл воды)

Растворенный в воде воздух богаче кислородом, чем воздух атмосферы. В его составе 33,7% кислорода и 66 % азота.

Все живые организмы на планете Земля состоят из воды. Эта жидкость встречается везде и без нее жизнь невозможна. Большая ценность воды обусловлена уникальными свойствами жидкости и простым составом. Чтобы разобраться во всех особенностях, рекомендуется детально ознакомиться со структурой молекулы воды.

Модель строения воды

Молекула воды включает два атома водорода (Н) и один атом кислорода (О). Элементы, из которых состоит жидкость, определяют всю функциональность и особенности. Модель молекулы воды имеет форму треугольника. Вершину этой геометрической фигуры представляет крупный элемент кислорода, а внизу находятся небольшие атомы водорода.

Молекула воды обладает двумя положительными и двумя отрицательными полюсами зарядов. Отрицательные заряды формируются из-за излишка электронной плотности у атомов кислорода, а положительные - из-за нехватки электронной плотности у водорода.

Неравномерное распределение электрических зарядов создает диполе, где диполярный момент составляет 1,87 дебай. Вода обладает способностью растворять вещества, поскольку ее молекулы пытаются нейтрализовать электрическое поле. Диполя приводят к тому, что на поверхности погруженных в жидкость веществ становятся слабее межатомные и межмолекулярные связи.

Вода отличает большой устойчивостью при растворении прочих соединений. В обычных условиях из 1 млрд молекул только 2 распадаются, а протон переходит в строение иона гидроксония (образуется при растворении кислот).

Вода не меняет свой состав при взаимодействии с другими веществами и не влияет на структуру этих соединений. Такая жидкость считается инертным растворителем, что особо важно для живых организмов. Полезные вещества поступают к различным органам через водные растворы, поэтому важно, чтобы их состав и свойства оставались неизменными. Вода сохраняет в себе память о растворенных в ней веществах и может применяться многократно.

Каковы особенности пространственной организации молекулы воды:

• Соединение проводится противоположными зарядами;
• Появляются межмолекулярные водородные связи, которые исправляют электронную неполноценность водорода с помощью дополнительной молекулы;
• Вторая молекула фиксирует водород по отношению к кислороду;
• Благодаря этому образуются четыре водородные связи, которые могут контактировать с 4 соседями;
• Такая модель напоминает бабочку и имеет углы равные 109 градусам.

Атомы водорода соединяются с атомами кислорода и образуют молекулу воды с ковалентной связью. Водородные соединения более сильные, поэтому, когда они разрываются, то молекулы присоединяются к другим веществам, способствуя их растворению.

Прочие химические элементы, в состав которых входит водород, замерзают при -90 градусах, а закипают при 70 градусах. Но вода становится льдом, когда температура достигает нуля, а закипает при 100 градусах. Чтобы объяснить такие отклонения от нормы, требуется разобраться, в чем особенность строения молекулы воды. Дело в том, что вода - это ассоциированная жидкость.

Это свойство подтверждается и большой теплотой парообразования, что делает жидкость хорошим энергоносителем. Вода - отличный регулятор температуры, способен нормализировать резкие перепады этого показателя. Теплоемкость жидкости повышается, когда ее температура 37 градусов. Минимальные показатели соответствуют температуре человеческого тела.

Относительная молекулярная масса воды составляет 18. Рассчитать этот показатель достаточно легко. Следует заранее ознакомиться с атомной массой кислорода и водорода, которая равна 16 и 1 соответственно. В химических задачах нередко встречается массовая доля воды. Этот показатель измеряется в проценте и зависит от формулы, которую требуется рассчитать.

Строение молекулы в различных агрегатных состояниях воды

В жидком состоянии молекула воды состоит из моногидроля, дигидроля и тригидроля. Количество этих элементов зависит от агрегатного состояния жидкости. Пар включает одну H₂O - гидроль (моногидроль). Две H₂O обозначают жидкое состояние - дигидроль. Три H₂O включает лед.

Агрегатные состояния воды:

• Жидкое. Между одиночными молекулами, которые связаны водородными связями, располагаются пустоты.
• Пар. Одиночные H₂O никак не соединяются между собой.
• Лед. Твердое состояние отличается прочными водородными связи.

При этом существуют переходные состояния жидкости, например, при испарении или замерзании. Для начала требуется разобраться, отличаются ли молекулы воды от молекул льда. Так замерзшая жидкость имеет кристаллическую структуру. Модель льда может иметь форму тетраэдр, тригональной и моноклинной сингонии, куба.

Обычная и замерзшая вода отличаются плотностью. Кристаллическая структура приводит к меньшей плотности и увеличению объема. Основное различие между жидким и твердым состоянием - это количество, сила и разновидность водородных связей.

Состав не меняется ни в одном агрегатном состоянии. Отличается строение и движение составных частей жидкости, сила связей водорода. Обычно молекулы воды слабо притягиваются друг к другу, размещаются хаотично, поэтому жидкость такая текучая. Лед отличается более сильным притяжением, так как создается плотная кристаллическая решетка.

Многих интересует, одинаковы ли объемы и состав молекул холодной и горячей воды. Важно запомнить, что состав жидкости не меняется ни в одном из агрегатных состояний. Молекулы при нагревании или остывании жидкости отличаются расположением. В холодной и горячей воде разные объемы, так как в первом случае структура упорядоченная, а во втором - хаотичная.

Когда лед тает, то его температура не меняется. Только после того, как жидкость меняется свое агрегатное состояние, показатели начинают подниматься. Для таяния требуется определенное количество энергии, которое называется удельной теплотой плавления или лямбда воды. Для льда показатель равен 25000 Дж/кг.

Материал из архива журнала Uleyrus. Цены, нормы и модели техники меняются: перед покупкой и работами сверяйтесь с инструкцией производителя и официальными источниками. Нашли ошибку - напишите на admin@uleyrus.cc.