Кім мектеп кезінен судың формуласын біледі? Әрине, бәрі. Бүкіл химия курсынан кейін оны арнайы оқымайтындардың көпшілігі үшін H2O формуласының нені білдіретінін білу ғана қалды. Бірақ қазір біз мүмкіндігінше егжей-тегжейлі және терең түсінуге тырысамыз, су дегеніміз не? Оның негізгі қасиеттері қандай және неге дәл онсыз Жер планетасында өмір сүру мүмкін емес.
Су зат ретінде
Су молекуласы, біз білетіндей, бір оттегі атомынан және екі сутегі атомынан тұрады. Оның формуласы былай жазылған: H2O. Бұл зат үш күйде болуы мүмкін: қатты - мұз түрінде, газ тәрізді - бу түрінде және сұйық - түсі, дәмі және иісі жоқ зат ретінде. Айтпақшы, бұл табиғи жағдайда бір мезгілде үш күйде де болуы мүмкін планетадағы жалғыз зат. Мысалы: Жердің полюстерінде – мұз, мұхиттарда – су, ал күн сәулесінің астында булану бу болып табылады. Бұл мағынада су аномальді.
Сонымен қатар су біздің денеміздегі ең көп таралған затпланета. Ол Жер планетасының бетін жетпіс пайызға дерлік қамтиды - бұл мұхиттар, көлдері бар көптеген өзендер мен мұздықтар. Жер шарындағы судың көп бөлігі тұзды. Ішуге де, егіншілікке де жарамсыз. Тұщы су планетадағы жалпы су мөлшерінің екі жарым пайызын ғана құрайды.
Су өте күшті және жоғары сапалы еріткіш. Осыған байланысты судағы химиялық реакциялар орасан зор жылдамдықпен жүреді. Дәл осы қасиет адам ағзасындағы зат алмасуға әсер етеді. Ересек адамның денесі жетпіс пайыз судан тұратыны белгілі. Балада бұл пайыздық көрсеткіш одан да жоғары. Қартайғанда бұл көрсеткіш жетпіс пайыздан алпыс пайызға дейін төмендейді. Айтпақшы, судың бұл қасиеті оның адам өмірінің негізі екенін анық көрсетеді. Денедегі су неғұрлым көп болса, соғұрлым ол сау, белсенді және жас болады. Сондықтан барлық елдердің ғалымдары мен дәрігерлері көп ішу керек екенін жалықпай қайталайды. Бұл шай, кофе немесе басқа сусындар түріндегі алмастырғыш емес, таза түрінде су.
Су планетадағы климатты қалыптастырады және бұл асыра айтқандық емес. Мұхиттағы жылы ағыстар бүкіл континенттерді қыздырады. Себебі, су күн жылуын көп сіңіреді де, суыта бастағанда береді. Сондықтан ол планетадағы температураны реттейді. Көптеген ғалымдар жасыл планетада судың көп мөлшері болмағанда Жер баяғыда суып, тасқа айналар еді дейді.
Судың қасиеттері
Судың көптеген қызықты қасиеттері бар.
Мысалы, су ауадан кейінгі ең қозғалмалы зат. Мектеп курсынан көптеген адамдар табиғаттағы су айналымы сияқты нәрсені есте сақтайды. Мысалы: ағын күн сәулесінің тікелей әсерінен буланып, су буына айналады. Әрі қарай, бұл бу жел арқылы бір жерге тасымалданады, бұлттарға жиналады, тіпті күн күркіреп, тауларға қар, бұршақ немесе жаңбыр түрінде түседі. Әрі қарай таулардан бұлақ қайтадан ағып, ішінара буланады. Осылайша - шеңберде - цикл миллиондаған рет қайталанады.
Сонымен қатар судың жылу сыйымдылығы өте жоғары. Осыған байланысты су объектілері, әсіресе мұхиттар жылы маусымнан немесе күннің суық мезгіліне ауысу кезінде өте баяу салқындайды. Керісінше, ауа температурасы көтерілгенде, су өте баяу қызады. Осының арқасында, жоғарыда айтылғандай, су бүкіл планетамыздағы ауа температурасын тұрақтандырады.
Сынаптан кейін су ең жоғары беттік керілуге ие. Тегіс жерге кездейсоқ төгілген тамшы кейде әсерлі даққа айналатынын байқамау мүмкін емес. Бұл судың икемділігін көрсетеді. Тағы бір қасиет температура төрт градусқа дейін төмендеген кезде көрінеді. Су осы белгіге дейін салқындаған кезде ол жеңілірек болады. Сондықтан мұз әрқашан су бетінде қалқып жүреді және жер қыртысында қатып, өзен-көлдерді жауып тұрады. Осының арқасында қыста қатып қалатын су қоймаларында балықтар қатпайды.
Су электр тогын өткізгіш ретінде
Біріншіден, электрөткізгіштік деген не екенін білу керек (соның ішінде су). Электрөткізгіштік – бұл a қабілетінемесе заттар өздері арқылы электр тогын өткізеді. Осыған сәйкес судың электр өткізгіштігі судың ток өткізу қабілеті болып табылады. Бұл қабілет сұйықтықтағы тұздар мен басқа қоспалардың мөлшеріне тікелей байланысты. Мысалы, тазартылған судың электр өткізгіштігі мұндай судың жақсы электр өткізгіштігі үшін өте қажет әртүрлі қоспалардан тазартылғандықтан дерлік азайтылады. Токтың тамаша өткізгіші теңіз суы болып табылады, онда тұздардың концентрациясы өте жоғары. Электр өткізгіштік судың температурасына да байланысты. Температура неғұрлым жоғары болса, судың электр өткізгіштігі соғұрлым жоғары болады. Бұл заңдылық физиктердің көптеген эксперименттерінің арқасында анықталды.
Судың электр өткізгіштігін өлшеу
Осындай термин бар - кондуктометрия. Бұл ерітінділердің электр өткізгіштігіне негізделген электрохимиялық талдау әдістерінің бірінің атауы. Бұл әдіс тұздардың немесе қышқылдардың ерітінділеріндегі концентрацияны анықтау үшін, сонымен қатар кейбір өнеркәсіптік ерітінділердің құрамын бақылау үшін қолданылады. Судың амфотерлік қасиеті бар. Яғни, шарттарға байланысты ол қышқылдық та, негіздік те қасиет көрсете алады – қышқыл ретінде де, негіз ретінде де әрекет ете алады.
Бұл талдау үшін пайдаланылатын құрылғының атауы өте ұқсас - кондуктометр. Кондуктометрдің көмегімен ерітіндідегі электролиттердің электр өткізгіштігі өлшенеді, оның талдауы жүргізілуде. Мүмкін, басқа терминді - электролитті түсіндіру керек. Бұл еріген немесе балқыған кезде,иондарға ыдырайды, соның арқасында кейіннен электр тогы өтеді. Ион - электрлік зарядталған бөлшек. Шындығында кондуктометр судың электр өткізгіштігінің белгілі бірліктерін негізге ала отырып, оның электр өткізгіштігін анықтайды. Яғни, ол бастапқы бірлік ретінде қабылданған судың белгілі бір көлемінің электр өткізгіштігін анықтайды.
Өткен ғасырдың жетпісінші жылдарының басына дейін электр тоғының өткізгіштігін көрсету үшін «мо» өлшем бірлігі қолданылған, ол басқа шаманың туындысы - кедергінің негізгі бірлігі болып табылатын Ом болатын.. Электр өткізгіштік - кедергіге кері пропорционал шама. Қазір ол Siemens-те өлшенеді. Бұл мән Германиядан келген физик Вернер фон Сименстің құрметіне аталды.
Siemens
Siemens (Cm және S деп белгілеуге болады) - электр өткізгіштігінің бірлігі болып табылатын Ом-ның кері шамасы. Бір см кедергісі 1 Ом болатын кез келген өткізгіштің электр өткізгіштігіне тең. Siemens формуласы арқылы өрнектеген:
Судың жылу өткізгіштігі
Енді жылуөткізгіштік дегеніміз не екенін айтайық. Жылу өткізгіштік – заттың жылу энергиясын беру қабілеті. Құбылыстың мәні берілген дененің немесе заттың температурасын анықтайтын атомдар мен молекулалардың кинетикалық энергиясының ауысуында жатыр.өзара әрекеттесу кезінде басқа дене немесе зат. Басқаша айтқанда, жылу өткізгіштік дегеніміз денелер, заттар, сондай-ақ дене мен зат арасындағы жылу алмасу.
Судың жылу өткізгіштігі де өте жоғары. Адамдар күнделікті судың бұл қасиетін байқамай пайдаланады. Мысалы, ыдысқа суық су құйып, ішіндегі сусындарды немесе тағамдарды салқындату. Суық су бөтелкеден, ыдыстан жылу алады, оның орнына салқындық береді, кері реакция да мүмкін.
Енді дәл осындай құбылысты планеталық масштабта оңай елестетуге болады. Мұхит жазда қызады, содан кейін - суық ауа райының басталуымен ол баяу салқындап, өз жылуын ауаға береді, сол арқылы материктерді жылытады. Қыста салқындағаннан кейін мұхит құрлықпен салыстырғанда өте баяу жылына бастайды және жазғы күннен әлсіреген континенттерге салқындығын береді.
Судың тығыздығы
Жоғарыда балықтардың қыста тоғанда өмір сүретіні, өйткені судың бүкіл бетінде қыртыспен қатып қалуы туралы айтылды. Су нөл градус температурада мұзға айнала бастайтынын білеміз. Судың тығыздығы мұздың тығыздығынан үлкен болғандықтан, мұз бетінде қалқып, қатып қалады.
Судың тотықсыздандырғыш қасиеті қандай
Сонымен қатар әртүрлі жағдайларда су тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш бола алады. Яғни, су өз электрондарын бере отырып, оң зарядталады және тотығады. Немесе ол электрондарды алады және теріс зарядталады, яғни ол қалпына келеді. Бірінші жағдайда су тотығады және өлі деп аталады. Ол иеленедіөте күшті бактерицидтік қасиеттерге ие, бірақ оны ішудің қажеті жоқ. Екінші жағдайда су тірі. Ол қуаттандырады, денені қалпына келтіруге ынталандырады, жасушаларға энергия әкеледі. Судың осы екі қасиетінің айырмашылығы «тотықсыздану потенциалы» терминімен көрсетілген.
Су немен әрекеттеседі
Су жер бетіндегі барлық дерлік заттармен әрекеттесуге қабілетті. Жалғыз нәрсе, бұл реакциялардың пайда болуы үшін қолайлы температура мен микроклиматты қамтамасыз ету керек.
Мысалы, бөлме температурасында су натрий, калий, барий сияқты металдармен жақсы әрекеттеседі - оларды белсенді деп атайды. Галогендер - фтор және хлор. Қыздырған кезде су темірмен, магниймен, көмірмен, метанмен жақсы әрекеттеседі.
Әртүрлі катализаторлардың көмегімен су амидтермен, карбон қышқылдарының күрделі эфирлерімен әрекеттеседі. Катализатор - компоненттерді өзара реакцияға итермелейтін және оны жеделдететін зат.
Жерден басқа жерде су бар ма?
Әзірге Жерден басқа Күн жүйесіндегі ешбір планетада су табылған жоқ. Иә, олар оның Юпитер, Сатурн, Нептун және Уран сияқты алып планеталардың серіктерінде болуын болжайды, бірақ әзірге ғалымдарда нақты деректер жоқ. Марс планетасындағы және Жер серігі – Айдағы жер асты сулары туралы әлі толық расталмаған тағы бір гипотеза бар. Марсқа қатысты бір кездері бұл планетада мұхит болған және оның ықтимал моделін тіпті ғалымдар жасаған деген бірқатар теориялар алға тартылды.
Күн жүйесінен тыс көптеген үлкенді-кішілі планеталар бар, онда ғалымдардың пікірінше, су болуы мүмкін. Бірақ әзірге бұған сенімді болудың ең кішкентай жолы жоқ.
Судың жылу және электр өткізгіштігін практикалық мақсатта қалай пайдалану керек
Судың жылу сыйымдылығы жоғары болғандықтан, жылу трассаларында жылу тасымалдағыш ретінде пайдаланылады. Ол өндірушіден тұтынушыға жылу беруді қамтамасыз етеді. Көптеген атом электр станциялары суды тамаша салқындатқыш ретінде пайдаланады.
Медицинада мұзды салқындату үшін, ал буды залалсыздандыру үшін пайдаланады. Мұз тамақтандыру жүйесінде де қолданылады.
Көптеген ядролық реакторларда су сәтті ядролық тізбекті реакция үшін модератор ретінде пайдаланылады.
Қысымды су тастарды жару, жару және тіпті кесу үшін қолданылады. Бұл туннельдер, жерасты құрылыстары, қоймалар, метро құрылыстарында белсенді қолданылады.
Қорытынды
Мақалада су өзінің қасиеттері мен қызметі бойынша жер бетіндегі ең алмастырылмайтын және таңғажайып зат екені шығады. Адамның немесе жер бетіндегі кез келген тіршілік иесінің өмірі суға тәуелді ме? Әрине иә. Бұл зат адамның ғылыми қызметіне ықпал ете ме? Иә. Судың электр өткізгіштігі, жылу өткізгіштігі және басқа пайдалы қасиеттері бар ма? Жауабы да иә. Тағы бір нәрсе, жер бетінде су азайып, одан да таза су бар. Біздің міндетіміз - оны (демек, бәрімізді де) сақтау және қорғаужоғалу.
