Ո՞վ գիտի ջրի բանաձևը դպրոցական օրերից: Իհարկե, ամեն ինչ։ Հավանական է, որ քիմիայի ամբողջ դասընթացից շատերի համար, ովքեր այն հետո այն մասնագիտորեն չեն ուսումնասիրում, մնում է միայն իմանալ, թե ինչ է նշանակում H2O բանաձևը: Բայց հիմա մենք կփորձենք հնարավորինս մանրամասն և խորը հասկանալ, թե ինչ է ջուրը: Որո՞նք են նրա հիմնական հատկությունները և ինչու հենց առանց դրա անհնար է կյանքը Երկիր մոլորակի վրա։
Ջուրը որպես նյութ
Ջրի մոլեկուլը, ինչպես գիտենք, բաղկացած է մեկ թթվածնի ատոմից և երկու ջրածնի ատոմից։ Դրա բանաձեւը գրված է այսպես՝ H2O: Այս նյութը կարող է ունենալ երեք վիճակ՝ պինդ՝ սառույցի տեսքով, գազային՝ գոլորշու տեսքով և հեղուկ՝ որպես առանց գույնի, համի և հոտի նյութ։ Ի դեպ, սա մոլորակի միակ նյութն է, որը բնական պայմաններում կարող է միաժամանակ գոյություն ունենալ բոլոր երեք նահանգներում։ Օրինակ՝ Երկրի բևեռներում՝ սառույց, օվկիանոսներում՝ ջուր, իսկ արևի ճառագայթների տակ գոլորշիացումը գոլորշի է։ Այս առումով ջուրը անոմալ է։
Նաև, ջուրը մեզանում ամենատարածված նյութն էմոլորակ. Այն ծածկում է Երկիր մոլորակի մակերեսը գրեթե յոթանասուն տոկոսով. սրանք օվկիանոսներ են և բազմաթիվ գետեր լճերով և սառցադաշտեր: Մոլորակի ջրի մեծ մասը աղի է։ Հարմար չէ խմելու և գյուղատնտեսության համար։ Քաղցրահամ ջուրը կազմում է մոլորակի ջրի ընդհանուր քանակի ընդամենը երկուսուկես տոկոսը։
Ջուրը շատ ուժեղ և որակյալ լուծիչ է։ Դրա շնորհիվ ջրի մեջ քիմիական ռեակցիաները տեղի են ունենում հսկայական արագությամբ։ Այս նույն հատկությունը ազդում է մարդու օրգանիզմում նյութափոխանակության վրա։ Հայտնի փաստ է, որ չափահաս մարդու մարմինը յոթանասուն տոկոսով ջուր է։ Երեխայի մոտ այս տոկոսը նույնիսկ ավելի բարձր է: Ծերության ժամանակ այս ցուցանիշը յոթանասունից իջնում է վաթսուն տոկոսի։ Ի դեպ, ջրի այս հատկանիշը հստակ ցույց է տալիս, որ դա մարդկային կյանքի հիմքն է։ Որքան շատ ջուր կա մարմնում, այնքան ավելի առողջ է, ավելի ակտիվ և երիտասարդ: Ուստի բոլոր երկրների գիտնականներն ու բժիշկները անխոնջ կրկնում են, որ պետք է շատ խմել։ Դա ջուր է իր մաքուր տեսքով և ոչ թե թեյի, սուրճի կամ այլ ըմպելիքների տեսքով փոխարինողներ։
Ջուրը ձևավորում է մոլորակի կլիման, և դա չափազանցություն չէ: Օվկիանոսում տաք հոսանքները տաքացնում են ամբողջ մայրցամաքները: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ջուրը կլանում է արեգակնային շատ ջերմություն, իսկ հետո այն տալիս է, երբ սկսում է սառչել: Այսպիսով, այն կարգավորում է մոլորակի ջերմաստիճանը: Շատ գիտնականներ ասում են, որ Երկիրը վաղուց կսառչեր ու քար կվերածվեր, եթե կանաչ մոլորակի վրա այդքան շատ ջուր չլիներ։
Ջրի հատկությունները
Ջուրն ունի շատ հետաքրքիր հատկություններ։
Օրինակ՝ ջուրը օդից հետո ամենաշարժունակ նյութն է։ Դպրոցական դասընթացից շատերը, հաստատ, հիշում են այնպիսի բան, ինչպիսին է բնության մեջ ջրի շրջապտույտը։ Օրինակ՝ առվակը գոլորշիանում է արևի ուղիղ ճառագայթների ազդեցության տակ, վերածվում ջրի գոլորշու։ Ավելին, այս գոլորշին ինչ-որ տեղ տանում է քամու միջոցով, հավաքվում է ամպերի մեջ և նույնիսկ ամպրոպի մեջ և ընկնում լեռներում ձյան, կարկուտի կամ անձրևի տեսքով: Այնուհետև սարերից առուն նորից իջնում է ցած՝ մասամբ գոլորշիանալով։ Եվ այսպես, շրջանագծի մեջ ցիկլը կրկնվում է միլիոնավոր անգամներ։
Նաև ջուրն ունի շատ բարձր ջերմունակություն։ Հենց դրա պատճառով է, որ ջրային մարմինները, հատկապես օվկիանոսները, շատ դանդաղ են սառչում տաք սեզոնից կամ օրվա ժամին ցուրտին անցնելու ժամանակ: Եվ հակառակը, երբ օդի ջերմաստիճանը բարձրանում է, ջուրը շատ դանդաղ է տաքանում։ Դրա շնորհիվ, ինչպես նշվեց վերևում, ջուրը կայունացնում է օդի ջերմաստիճանը մեր ամբողջ մոլորակում։
Սնդիկից հետո ջուրն ունի ամենաբարձր մակերեսային լարվածությունը: Անհնար է չնկատել, որ հարթ մակերեսի վրա պատահաբար թափված կաթիլը երբեմն դառնում է տպավորիչ բծ։ Սա ցույց է տալիս ջրի ճկունությունը: Մեկ այլ հատկություն դրսևորվում է, երբ ջերմաստիճանը նվազում է մինչև չորս աստիճան: Հենց ջուրը սառչում է մինչև այս նշագիծը, այն դառնում է ավելի թեթև։ Ուստի սառույցը միշտ լողում է ջրի մակերեսին և սառչում է ընդերքի մեջ՝ ծածկելով գետերն ու լճերը։ Դրա շնորհիվ ձկները չեն սառչում ջրային մարմիններում, որոնք սառչում են ձմռանը։
Ջուրը որպես էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչ
Նախ, դուք պետք է իմանաք, թե ինչ է էլեկտրական հաղորդունակությունը (ներառյալ ջուրը): Էլեկտրական հաղորդունակությունը ակամ նյութերն իրենց միջոցով էլեկտրականություն են փոխանցում: Ըստ այդմ, ջրի էլեկտրական հաղորդունակությունը ջրի հոսանք անցկացնելու ունակությունն է: Այս ունակությունը ուղղակիորեն կախված է հեղուկի աղերի և այլ կեղտերի քանակից: Օրինակ, թորած ջրի էլեկտրական հաղորդունակությունը գրեթե նվազագույնի է հասցվել այն պատճառով, որ այդպիսի ջուրը մաքրվում է տարբեր հավելումներից, որոնք այնքան անհրաժեշտ են լավ էլեկտրական հաղորդունակության համար: Հոսանքի գերազանց հաղորդիչ է ծովի ջուրը, որտեղ աղերի կոնցենտրացիան շատ բարձր է։ Էլեկտրական հաղորդունակությունը նույնպես կախված է ջրի ջերմաստիճանից։ Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է ջրի էլեկտրական հաղորդունակությունը: Այս օրինաչափությունը բացահայտվել է ֆիզիկոսների բազմաթիվ փորձերի շնորհիվ։
Ջրի էլեկտրական հաղորդունակության չափում
Գոյություն ունի այսպիսի տերմին՝ հաղորդունակություն։ այսպես է կոչվում լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության վրա հիմնված էլեկտրաքիմիական անալիզի մեթոդներից մեկը։ Այս մեթոդը օգտագործվում է աղերի կամ թթուների լուծույթներում կոնցենտրացիան որոշելու, ինչպես նաև որոշ արդյունաբերական լուծույթների բաղադրությունը վերահսկելու համար։ Ջուրն ունի ամֆոտերային հատկություն։ Այսինքն՝ կախված պայմաններից, այն կարողանում է դրսևորել և՛ թթվային, և՛ հիմնային հատկություններ՝ հանդես գալ և՛ որպես թթու, և՛ որպես հիմք։
Այս վերլուծության համար օգտագործվող սարքն ունի շատ նման անվանում՝ հաղորդիչ: Հաղորդիչի միջոցով չափվում է լուծույթում էլեկտրոլիտների էլեկտրական հաղորդունակությունը, որի անալիզը կատարվում է։ Թերեւս արժե մեկ այլ տերմին բացատրել՝ էլեկտրոլիտ։ Սա մի նյութ է, որը լուծարվելիս կամ հալվելիս.տրոհվում է իոնների, ինչի պատճառով հետագայում էլեկտրական հոսանք է անցկացվում։ Իոնը էլեկտրական լիցքավորված մասնիկ է։ Փաստորեն, հաղորդչաչափը, հիմք ընդունելով ջրի էլեկտրական հաղորդունակության որոշակի միավորներ, որոշում է դրա էլեկտրական հաղորդունակությունը։ Այսինքն՝ այն որոշում է ջրի որոշակի ծավալի էլեկտրական հաղորդունակությունը՝ որպես սկզբնական միավոր։
Նույնիսկ մինչև անցյալ դարի յոթանասունականների սկիզբը էլեկտրաէներգիայի հաղորդունակությունը ցույց տալու համար օգտագործվում էր «mo» չափման միավորը, այն մեկ այլ մեծության ածանցյալ էր՝ Օհմ, որը դիմադրության հիմնական միավորն է։. Էլեկտրական հաղորդունակությունը մեծություն է, որը հակադարձ համեմատական է դիմադրությանը: Այժմ այն չափվում է Siemens-ում։ Այս արժեքը ստացել է իր անվանումը ի պատիվ գերմանացի ֆիզիկոս Վերներ ֆոն Զիմենսի։
Siemens
Siemens-ը (կարելի է նշանակել ինչպես Cm-ով, այնպես էլ S-ով) Օհմի փոխադարձն է, որը էլեկտրական հաղորդունակության միավոր է: Մեկ սմ-ը հավասար է ցանկացած հաղորդիչի էլեկտրական հաղորդունակությանը, որի դիմադրությունը 1 օմ է: Արտահայտված է Siemens-ի կողմից՝բանաձևով
Ջրի ջերմային հաղորդունակություն
Այժմ եկեք խոսենք այն մասին, թե ինչ է ջերմահաղորդականությունը: Ջերմային հաղորդունակությունը նյութի ջերմային էներգիան փոխանցելու ունակությունն է։ Երևույթի էությունը կայանում է նրանում, որ ատոմների և մոլեկուլների կինետիկ էներգիան, որոնք որոշում են տվյալ մարմնի կամ նյութի ջերմաստիճանը, փոխանցվում է.մեկ այլ մարմին կամ նյութ նրանց փոխազդեցության ընթացքում: Այլ կերպ ասած, ջերմային հաղորդունակությունը ջերմափոխանակությունն է մարմինների, նյութերի, ինչպես նաև մարմնի և նյութի միջև:
Ջրի ջերմահաղորդականությունը նույնպես շատ բարձր է։ Մարդիկ ամեն օր օգտագործում են ջրի այս հատկությունը՝ չնկատելով դա։ Օրինակ՝ տարայի մեջ սառը ջուր լցնելը և դրա մեջ ըմպելիքները կամ մթերքները զովացնելը: Սառը ջուրը շշից, տարայից ջերմություն է վերցնում, փոխարենը սառը տալիս, հնարավոր է նաև հակադարձ ռեակցիա։
Այժմ նույն երեւույթը հեշտությամբ կարելի է պատկերացնել մոլորակային մասշտաբով։ Օվկիանոսը տաքանում է ամառվա ընթացքում, իսկ հետո՝ ցուրտ եղանակի սկսվելուն պես, այն դանդաղ սառչում է և իր ջերմությունը տալիս օդին՝ դրանով իսկ տաքացնելով մայրցամաքները: Ձմռանը սառչելուց հետո օվկիանոսը սկսում է շատ դանդաղ տաքանալ՝ համեմատած ցամաքի հետ և իր զովությունը զիջում է ամառային արևից թուլացող մայրցամաքներին:
Ջրի խտություն
Վերևում ասվեց, որ ձկները ձմռանը ապրում են լճակում, քանի որ ջուրը սառչում է ընդերքով նրանց ամբողջ մակերեսի վրա: Մենք գիտենք, որ ջուրը սկսում է սառույցի վերածվել զրոյական աստիճանի ջերմաստիճանում: Շնորհիվ այն բանի, որ ջրի խտությունը ավելի մեծ է, քան սառույցի խտությունը, սառույցը լողում է և սառչում է մակերեսի վրա։
Ինչպիսի՞ն է ջրի ռեդոքս հատկությունները
Նաև տարբեր պայմաններում ջուրը կարող է լինել և՛ օքսիդացնող, և՛ վերականգնող նյութ: Այսինքն՝ ջուրը, հրաժարվելով իր էլեկտրոններից, դրական լիցքավորված է և օքսիդացված։ Կամ այն ձեռք է բերում էլեկտրոններ և լիցքավորվում է բացասական, ինչը նշանակում է, որ այն վերականգնվել է։ Առաջին դեպքում ջուրը օքսիդանում է և կոչվում է մեռած։ Նա տիրապետում էշատ հզոր մանրէասպան հատկություն, սակայն այն խմել պետք չէ։ Երկրորդ դեպքում ջուրը կենդանի է։ Այն աշխուժացնում է, խթանում է օրգանիզմը վերականգնելու, էներգիա է բերում բջիջներին։ Ջրի այս երկու հատկությունների տարբերությունն արտահայտվում է «օդոքս պոտենցիալ» տերմինով։
Ինչի հետ կարող է արձագանքել ջուրը
Ջուրն ունակ է արձագանքել Երկրի վրա գոյություն ունեցող գրեթե բոլոր նյութերի հետ: Միակ բանն այն է, որ այս ռեակցիաների առաջացման համար անհրաժեշտ է ապահովել համապատասխան ջերմաստիճան և միկրոկլիմա։
Օրինակ, սենյակային ջերմաստիճանում ջուրը լավ է փոխազդում մետաղների հետ, ինչպիսիք են նատրիումը, կալիումը, բարիումը. դրանք կոչվում են ակտիվ: Հալոգենները ֆտորն ու քլորն են։ Ջուրը տաքացնելիս լավ փոխազդում է երկաթի, մագնեզիումի, քարածխի, մեթանի հետ։
Տարբեր կատալիզատորների օգնությամբ ջուրը փոխազդում է ամիդների, կարբոքսիլաթթուների էսթերների հետ։ Կատալիզատորն այն նյութն է, որը, կարծես, հրում է բաղադրիչները փոխադարձ ռեակցիայի՝ արագացնելով այն:
Կա՞ ջուր ուրիշ տեղ, բացի Երկրից:
Առայժմ Արեգակնային համակարգի ոչ մի մոլորակի վրա ջուր չի հայտնաբերվել, բացի Երկրից: Այո, նրանք ենթադրում են դրա առկայությունը այնպիսի հսկա մոլորակների արբանյակների վրա, ինչպիսիք են Յուպիտերը, Սատուրնը, Նեպտունը և Ուրանը, բայց մինչ այժմ գիտնականները ստույգ տվյալներ չունեն: Կա ևս մեկ վարկած՝ դեռ ամբողջությամբ չստուգված, Մարս մոլորակի ստորերկրյա ջրերի և Երկրի արբանյակի՝ Լուսնի մասին։ Մարսի վերաբերյալ մի շարք տեսություններ են առաջ քաշվել, որ ժամանակին այս մոլորակի վրա եղել է օվկիանոս, և դրա հնարավոր մոդելը նույնիսկ նախագծվել է գիտնականների կողմից:
Արեգակնային համակարգից դուրս շատ մեծ ու փոքր մոլորակներ կան, որտեղ, ըստ գիտնականների, կարող է լինել ջուր։ Բայց մինչ այժմ չկա դրանում հաստատ համոզվելու ամենափոքր միջոցը։
Ինչպես օգտագործել ջրի ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությունը գործնական նպատակներով
Շնորհիվ այն բանի, որ ջուրն ունի բարձր ջերմունակություն, այն օգտագործվում է ջեռուցման ցանցերում որպես ջերմային կրիչ։ Այն ապահովում է ջերմության փոխանցում արտադրողից սպառողին: Շատ ատոմակայաններ ջուրն օգտագործում են նաև որպես հիանալի հովացուցիչ նյութ։
Բժշկության մեջ սառույցը օգտագործվում է հովացման համար, իսկ գոլորշինը՝ ախտահանման համար։ Սառույցը օգտագործվում է նաև սննդի համակարգում։
Շատ միջուկային ռեակտորներում ջուրն օգտագործվում է որպես միջուկային հաջող շղթայական ռեակցիայի մոդերատոր:
Ճնշման ջուրն օգտագործվում է քարերը ճեղքելու, ճեղքելու և նույնիսկ կտրելու համար: Սա ակտիվորեն օգտագործվում է թունելների, ստորգետնյա օբյեկտների, պահեստների, մետրոների կառուցման մեջ։
Եզրակացություն
Հոդվածից հետևում է, որ ջուրն իր հատկություններով և գործառույթներով ամենաանփոխարինելի և զարմանալի նյութն է Երկրի վրա։ Երկրի վրա մարդու կամ որևէ այլ կենդանի էակի կյանքը ջրից է կախված: Անշուշտ այո։ Արդյո՞ք այս նյութը նպաստում է մարդու գիտական գործունեությանը: Այո՛։ Ջուրն ունի՞ էլեկտրական հաղորդունակություն, ջերմահաղորդություն և այլ օգտակար հատկություններ: Պատասխանը նույնպես այո է։ Ուրիշ բան, որ Երկրի վրա ավելի ու ավելի քիչ ջուր կա, և առավել ևս մաքուր ջուր: Եվ մեր խնդիրն է պահպանել և ապահովել այն (և հետևաբար՝ բոլորիս) դրանիցանհետացում.
