Смысл, Цель и Суть жизни человека

Они оцениваются по прозрачности воды, которая, в свою очередь, зависит от длины волны излучения, проходящего через воду. Вследствие поглощения оранжевых и красных компонентов света вода приобретает голубоватую окраску. Вода прозрачна только для видимого света и сильно поглощает инфракрасное излучение, поэтому на инфракрасных фотографиях водная поверхность всегда получается чёрной. Ультрафиолетовые лучи легко проходят через воду, поэтому растительные организмы способны развиваться в толще воды и на дне водоёмов, инфракрасные лучи проникают только в поверхностный слой. Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег – около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света.

Изотопные модификации

И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов водорода, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды:

• лёгкая вода (основная составляющая привычной людям воды) Н₂О;

• тяжёлая вода (дейтериевая) D₂O;

• сверхтяжёлая вода (тритиевая) Т₂О;

• тритий-дейтериевая вода TDO;

• тритий-протиевая вода ТНО;

• дейтерий-протиевая вода DHO.

Последние три вида возможны, так как молекула воды содержит два атома водорода. Протий – самый лёгкий изотоп водорода, дейтерий имеет атомную массу 2,0141017778 а.е.м., тритий – самый тяжёлый, атомная масса 3,0160492777 а.е.м. В воде из-под крана тяжелокислородной воды (Н₂О¹⁷ и Н₂О¹⁸) содержится больше, чем воды D₂O¹⁶: их содержание, соответственно, 1,8 кг и 0,15 кг на тонну[124].

Хотя тяжёлая вода часто считается мёртвой водой, так как живые организмы в ней жить не могут, некоторые микроорганизмы могут быть приучены к существованию в ней[125].

По стабильным изотопам кислорода ¹⁶О, ¹⁷О и ¹⁸О существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 различных молекул воды. В действительности любая вода содержит все разновидности молекул.

Химические свойства

Вода является наиболее распространённым растворителем на планете Земля, во многом определяющим характер земной химии, как науки. Большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ.

Воду иногда рассматривают как амфолит – и кислоту и основание одновременно (катион Н⁺ анион ОН^-). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония), рК_а = р (1,8-10^-16) ~ 15,74. Вода – химически активное вещество. Сильно полярные молекулы воды сольватируют ионы и молекулы, образуют гидраты и кристаллогидраты. Сольволиз, и, в частности, гидролиз, происходит в живой и неживой природе, и широко используется в химической промышленности.

Воду можно получать:

• В ходе реакций -

2Н₂О₂ → 2Н

₂О + О₂↑

NaHCO₃ + СН₃СООН → CH₃COONa + Н₂О + СО₂↑

2СН₃СООН + СаСО₃ → Са(СН₃СОО)₂ + Н₂О + СО₂↑

• В ходе реакций нейтрализации -

H₂SO₄ + 2КОН → K₂SO₄ + 2Н₂О

HNO₃ + NH₄OH → NH₄NO₃ + Н₂О

2СН₃СООН + Ва(ОН)₂ Ва(СН₃СОО)₂

+ 2Н₂О

• Восстановлением водородомаоксидов металлов -

CuO + Н₂ → Си + Н₂О

Под воздействием очень высоких температур или электрического тока (при электролизе)[126], а также под воздействием ионизирующего излучения, как установил в 1902 году[127] Фридрих Гизель при исследовании водного раствора бромида радия[128], вода разлагается на молекулярный кислород и молекулярный водород:

2Н₂О → 2Н₂1 + О₂↑

Вода реагирует при комнатной температуре:

• с активными металлами (натрий, калий, кальций, барий и др.)

2Н₂О + 2Na → 2NaOH + Н₂↑

• со фтором и межгалоидными соединениями

2Н₂О + 2F₂ → 4HF + О₂

Н₂О + F₂ HF + HOF (при низких температурах)

3Н₂О + 2IF₅ → 5HF + НЮ

₃

9Н₂О + 5BrF₃ → 15HF + Вг₂ – 3НВгО₃

• с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз

Al₂S₃ + 6Н₂О → 2Al(ОН)₃↓ + 3H₂S↑

• с ангидридами и галогенангидридами карбоновых и неорганических кислот;

• с активными металлорганическими соединениями (ди-этилцинк, реактивы Гриньяра, метилнатрий и т. д.);

• с карбидами, нитридами, фосфидами, силицидами, гидридами активных металлов (кальция, натрия, лития и др.);

• со многими солями, образуя гидраты;

• с боранами, силанами;

• с кетенами, недоокисью углерода;

• с фторидами благородных газов.

Вода реагирует при нагревании:

4Н₂О + 3Fe → Fe₃O₄ + 4Н₂

• с железом, магнием;

• с углём, метаном;

• с некоторыми алкилгалогенидами.

Вода реагирует в присутствии катализатора:

Н₂О + С ⇄ CO + H₂

• с амидами, эфирами карбоновых кислот;

• с ацетиленом и другими алкинами;

• с алкенами;

• с нитрилами.

Волновая функция основного состояния воды

В валентном приближении электронная конфигурация молекулы Н₂О в основном состоянии: (1a₁)¹ (1b₂)² (1b₁)² (2b₂)⁰ (3a₁)⁰.

Молекула имеет замкнутую оболочку, неспаренных электронов нет. Заняты электронами четыре молекулярные орбитали (МО φ_i) – по два электрона на каждой МО φ_i, один со спином α, другой со спином β, или 8 спин-орбиталей ψ.