Дослідження фізико-хімічних властивостей питної води. Твердість води
На Землі є величезна кількість води, більша частина якої зосереджена в океанах, які вкривають поверхню планети на 71% і мають глибину в км. Ця вода випала у вигляді дощу після того, як під впливом високих температур внутрішніх зон молодої планети з гірських порід були витиснені атоми кисню і водню. Молекули води, що утворилися з них, виносилися на поверхню лавою, утворювали великі хмари, після охолодження планети, вода, що містилася у цих хмарах, випадала на Землю у вигляді дощу. Тобото, наші океани колись були складовою частиною гірських порід.
Властивістю води є те, що вона є рідиною при кімнатній температурі . Молекули води здатні утворювати хімічні зв’язки між молекулами, які називають водневими. Завдяки цим міжмолекулярним зв’язкам вода замерзає при незвичайно високій температурі. Всі три форми води-крига, рідка вода, водяна пара – є у достатній кількості на землі, але лише незначна доля цієї води придатна для пиття. Дійсно, 97% води містить багато солей, а 75% прісної води зосереджено на земних полюсах у вигляді криги. Ту воду, що залишилася можна пити (це ≈ 1% від її загальної кількості), але більшою частиною до неї не добратися, так як вона зосереджена на великих глибинах. Внаслідок цього людина безпосередньо може використовувати тільки воду річок та озер, що складає 0,05% від загальної її кількості. Незначну кількість грунтової води людина добуває з сердловини.Властивості води не обмежуються її різким станом при кімнатній температурі. При замерзанні густина більшості речовин збільшується, а густина криги при 0оС менша за густину води при тій самій температурі. Саме за цією причиною крига плаває на воді, утворює міцну корку на ріках і ставках. Ця корка захищає воду, яка знаходиться під нею від переохолодження на всю глибину. Завдяки цій обставині у водоймищах можуть зберігатися живі організми, навіть якщо їх поверхня вкрита кригою. Незвичайна зміна густини води при замерзанні знов-таки обумовлена водневими зв’язками, тому що при кристалізації молекули води не тільки зв’язуються, але й утримуються тими ж зв’язками одна біля іншої на певній відстані; кожна молекула тримає сусідню достатньо міцно. Тобто структура твердої криги більш впорядкована, ніж структура рідкої води, тому густина криги менша за густину води. Таким чином айсберги є доказом міцності водневих зв’язків.
Вода є чудовим розчинником. Вона легко змішується зі спиртом, наприклад, у спиртових напоях, так як молекули води можуть утворювати водневі зв'язки і з молекулами спирту. За цієї ж причини у воді розчиняється цукор. Багато твердих речовин також легко розчиняється у воді, солоність морської води обумовлена наявністю розчиненої солі та інших мінералів.
Вода є ідеальним середовищем для таких процесів, як транспорт поживних речовин у клітини і вимивання мінералів з гірських порід, внаслідок чого сформувалося багато із знайомих нам деталей ландшафту Землі. Вода необхідна для життя, оскільки вона створює всередині клітини таке середовище, яке сприяє міграції інших молекул. Вода може переносити молекули у клітини і забезпечувати їх рухомість всередині і транспортувати молекули з клітин до їх оточення. Вода може переносити необхідін для функціонування живих організмів речовини, наприклад, глюкозу. Більш цього, це відбувається при температурах живого організму, оскільки за даних умов вона є рідиною. На щастя, вона не розчиняє кальцій фосфат-, речовину, яка входить до складу кісток людини; тому скелет людини не розчиняється у рідинах свого ж організму і ми достатньо твердо тримаємося на ногах. Колір чистої води (на білому фоні шар товщиною 2м здається світло-блакитним) також обумовлений водневими зв’язками. Коли одна з молекул починає коливатися, починають коливатися і сусідні з нею молекули води, зв’язані водневими зв’язками. Такий самий світло-блакитний колір можна спостерігати і у товстому шарі криги.
Крім того, вода знаходиться у надрах Землі, насичує грунт і різні гірські породи, входить до складу багатьох мінералів, в особливості глини. Вона міститься в усіх живих організмах. Нормальний вміст води в тілі людини – 65% (кров містить 83% води, серце і мозок – 80%). При втраті 10-12% вологи людині загрожує загибель. Кожного дня людина споживає ≈ 2,5 л. води, що за 70 років складає ≈ 65 тонн. У великих містах на кожну людину приходиться по 300 л. води на добу. Воду використовують у різних галузях промисловості (для виплавки 1 т. сталі необхідно 25 т. води, для очищення 1 т. нафти треба витратити 18т. води) і сільського господарства.
Для знезаражування води застосовують гази – хлор і озон. У деяких випадках використовують хіміко-біологічний захист. Відстійники заселяють хлорелою – це одноклітинна водорість, що швидко розмножується і поглинає з води вуглекислий газ і деякі шкідливі речовини. Внаслідок цього вода очищується, а хлорену використовують для годівлі худоби. 25000 років тому давні перси користувалися срібним посудом для зберігання води під час військових походів (срібло вбиває мікроби).
Хімічні властивості води
Молекули води дуже стійкі проти нагрівання. Однак при температурах, вищих за 1000 С, водяна пара починає розкладатися на водень і кисень.