Вода - одно из самых распространенных соединений на Земле. Она есть не только в реках и морях; во всех живых организмах тоже присутствует вода. Без нее невозможна жизнь. Вода - хороший растворитель (в ней легко растворяются разные вещества). животных и сок растений состоят преимущественно из воды. Вода существует вечно; она постоянно переходит из почвы в атмосферу и организмы и обратно. Более 70% земной поверхности покрыто водой.
Что такое вода
Круговорот воды
Вода рек, морей, озер постоянно испаряется, превращаясь в мельчайшие капли водяного пара. Капли собираются вместе, образуя , из которых вода проливается на землю в виде дождя. В этом состоит круговорот воды в природе. В облаках пар охлаждаемся и возвращается на землю в виде дождя, снега или града. Сточные воды из канализации и с заводов очищаются и затем сбрасываются в море.
Водонапорная станция
Речная вода обязательно содержит примеси, поэтому ее необходимо очищать. Вода поступает в водохранилища, где отстаивается и твердые частицы оседают на дно. Затем вода проходит через фильтры, задерживающие оставшиеся твердые частицы. Вода просачивается через слои чистого гравия, песка или активированного угля, где она очищается от грязи и твердых примесей. После фильтрации воду обрабатывают хлором, чтобы убить болезнетворные бактерии, после чего закачивают ее в резервуары и подают в жилые дома и на заводы. Прежде чем сточная вода уйдет в море, ее нужно очистить. На водоочистной станции ее пропускают через фильтры, задерживающие грязь, затем перекачивают в отстойники, где твердые частицы должны осесть на дно. Бактерии уничтожают остатки органических веществ, разлагая их на безвредные компоненты.
Очистка воды
Вода - хороший растворитель, поэтому она обычно содержит примеси. Очистить воду можно с помощью дистилляции (см. статью « »), но более эффективный метод очистки - деионизация (обессоливание). Ионы - это атомы или молекулы, утратившие или приобретшие электроны и в силу этого получившие положительный или отрицательный заряд. Для деионизации берется вещество, называемое ионитом . В нем есть положительно зараженные ионы водорода (Н +) и отрицательно заряженные ионы гидроксида (ОН —) Когда загрязненная вода проходит через ионит, ионы примесей заменяются ионами водорода и гидроксида из ионита. Ионы водорода и гидроксида соединяются, образуя новые молекулы воды. Вода, прошедшая через ионит, уже не содержит примесей.
Вода как растворитель
Вода - превосходный растворитель, очень многие вещества легко растворяются в ней (см. так же статью « «). Именно поэтому в природе редко встречается чистая вода. В молекуле воды электрические заряды слегка разделены, так как атомы водорода располагаются с одной стороны молекулы. Из-за этого ионные соединения (соединения, состоящие из ионов) так легко растворяются в ней. Ионы заряжены, и молекулы воды притягивают их.
Вода, как и все растворители, может растворить только ограниченное количество вещества. Раствор называется насыщенным, когда растворитель не может растворить дополнительную порцию вещества. Обычно количество вещества, которое способен растворить растворитель, возрастает при нагревании. В горячей коде сахар растворяется легче, чем в холодной. Шипучие напитки - это водные распоры углекислого газа. Чем выше , тем большее количество газа способен поглотить раствор. Поэтому когда мы открываем банку с напитком и тем самым, уменьшаем давление, из напитка вырывается углекислый газ. При нагревании растворимость газов уменьшается. В 1 литре речной и морской воды обычно растворено около 0,04 грамма кислорода. Этого хватит водорослям, рыбам и другим обитателям морей и рек.
Жесткая вода
В жесткой воде растворены минералы, попавшие туда из горных пород, по которым текла вода. 
В такой воде мыло плохо мылится, потому что оно вступает в реакции с минералами и образует хлопья. Существует жесткая вода двух видов; разница между ними в типе растворенных минералов. Тип минералов, растворенных в воде, зависит от типа горных пород, по которым течет вода (см. рис.). Временная жесткость воды возникает при реакции известняка с дождевой водой. Известняк - это нерастворимый карбонат кальция, а дождевая вода - слабый раствор угольной кислоты. Кислота вступает в реакцию с карбонатом кальция и образует гидрокарбонат, который растворяется в воде и придаст ей жесткость.
При кипении или испарении воды с временной жесткостью часть минералов выпадает в осадок, образуя накипь на дне чайника или сталактиты и сталагмиты в пещере. Вода с постоянной жесткостью содержит другие кальциевые и магниевые соединения, например гипс. Эти минералы при кипячении не выпадают в осадок.
Умягчение воды
Удалить минералы, делающие воду жесткой, можно путем добавления в раствор стиральной соды или путем ионного обмена - процесса, аналогичного деионизации воды при очистке. Вещество, содержащее ионы натрии, которые обмениваются с находящимися в воде ионами кальция и магния. В ионообменнике жесткая вода проходит через цеолит - вещество, содержащие натрий. В цеолите ионы кальция и магния замешаются на ионы натрия, которые не придают воде жесткости. Стиральная сода - это карбонат натрия. В жесткой воде она вступает в реакцию с соединениями кальция и магния. В результате получаются нерастворимые соединения, не образующие хлопьев.
Загрязнение воды
Когда неочищенная вода с заводов и из домов попадает в моря и реки, происходит загрязнение воды. Если в воде слишком много отходов, бактерии, разлагающие органические вещества, размножаются и поглощают почти весь кислород. В такой воде выживают только болезнетворные бактерии, способные жить в воде без кислорода. Когда уровень растворенного а воде кислорода снижается, рыбы и растения умирают. В воду также попадает мусор, пестициды и нитраты из удобрении, ядовитые - свинец, ртуть. Ядовитые вещества, в том числе металлы, попадают в организм рыб, а от них - в организмы других животных и даже человека. Пестициды убивают микроорганизмы и животных, нарушая тем самым природный баланс. Удобрения с полей и моющие средства, содержащие фосфаты, попадая в воду, вызывают усиленный рост растений. Растения и бактерии, питающиеся мертвыми растениями, поглощают кислород, снижая его содержание в воде.
Краткая характеристика роли воды для организмов
Вода - важнейшее неорганическое соединение, без которого невозможна жизнь на . Это вещество является и важнейшей частью , и играет большую роль как внешний фактор для всех живых существ.
На планете Земля вода встречается в трех агрегатных состояниях: газообразном (пары в , жидком (вода в и туманообразная в атмосфере) и твердом (вода в ледниках, айсбергах и т.д.). Формула парообразной воды - Н 2 О, жидкой (Н 2 О) 2 (при Т = 277 К) и (Н 2 O) n - для твердой воды (кристаллы льда), где n = 3, 4, … (зависит от температуры - чем ниже температура, тем больше величина n). Молекулы воды объединяются в частицы с формулой (Н 2 O) n в результате образования особых химических связей, называемых водородными; такие частицы называются ассоциатами; за счет образования ассоциатов возникают более рыхлые структуры, чем жидкая вода, поэтому при температуре ниже 277 К плотность воды, в отличие от других веществ, не увеличивается, а уменьшается, в результате лед плавает на поверхности жидкой воды и глубокие водоемы не промерзают до дна, тем более что вода имеет малую теплопроводность. Это имеет большое значение для организмов, живущих в воде, - они не погибают при сильных морозах и выживают во время зимних холодов до наступления более благоприятных температурных условий.
Наличие водородных связей обусловливает высокую теплоемкость воды, что делает возможным жизнь на поверхности Земли, так как наличие воды способствует уменьшению перепада температур днем и ночью, а также зимой и летом, ведь при охлаждении вода конденсируется и тепло выделяется, а при нагревании вода испаряется, на разрыв водородных связей затрачивается и поверхность Земли не перегревается.
Молекулы воды образуют водородные связи не только между собой, но и с молекулами других веществ (углеводов, белков, нуклеиновых кислот), что является одной из причин возникновения комплекса химических соединений, в результате образования которого и возможно существование особого вещества - живого вещества, образующего различные .
Экологическая роль воды огромна и имеет два аспекта: она является как внешним (первый аспект), так и внутренним (второй аспект) экологическим фактором. Как внешний экологический фактор вода входит в состав абиотических факторов (влажность, среда обитания, составная часть климата и микроклимата). Как внутренний фактор вода играет большую роль внутри клетки и внутри организма. Рассмотрим роль воды внутри клетки.
В клетке вода выполняет следующие функции:
1) среда, в которой располагаются все органоиды клетки;
2) растворитель как для неорганических, так и для органических веществ;
3) среда для протекания различных биохимических процессов;
4) катализатор для реакций обмена между неорганическими веществами;
5) реагент для процессов гидролиза, гидратации, фотолиза и т.д.;
6) создает определенное состояние клетки, например тургор, что делает клетку упругой и механически прочной;
7) выполняет строительную функцию, состоящую в том, что вода входит в состав различных клеточных структур, например мембран, и т. д.;
8) является одним из факторов, объединяющих все клеточные структуры в единое целое;
9) создает электрическую проводимость среды, переводя неорганические и органические соединения в растворенное состояние, вызывая электролитическую диссоциацию ионных и сильно полярных соединений.
В организме роль воды состоит в том, что она:
1) выполняет транспортную функцию, так как переводит вещества в растворимое состояние, а полученные растворы за счет различных сил (например, осмотического давления и др.) перемещаются от одного органа к другому;
2) осуществляет проводящую функцию за счет того, что в организме содержатся растворы электролитов, способные проводить электрохимические импульсы;
3) связывает воедино отдельные органы и системы органов за счет наличия в воде особых веществ (гормонов), осуществляя при этом гуморальную регуляцию;
4) является одним из веществ, которые регулируют температуру тела организма (вода в виде пота выделяется на поверхность тела, испаряется, за счет чего теплота поглощается и организм охлаждается);
5) входит в состав пищевых продуктов и т. д.
Значение воды вне организма охарактеризовано выше (среда для обитания, регулятор температуры внешней среды и т. д.).
Для организмов большую роль играет пресная вода (содержание солей менее 0,3%). В природе химически чистой воды практически не существует, наиболее чистой является дождевая вода сельской местности, удаленной от крупных населенных пунктов. Для организмов пригодна вода, содержащаяся в пресных водоемах - реках, прудах, пресных озерах.
Вода - универсальный растворитель, приспособленный к любому виду жизнедеятельности. Она растворяет почти любые вещества, в частности ионные и полярные соединения. Уникальные свойства воздействия характеризуются высокой диэлектрической проницаемостью. В природе вода содержит массу веществ и соединений, попавших в неё так или иначе.
Процесс растворения
На первый взгляд, процесс распада прост, но его суть гораздо сложнее, чем выглядит. Именно поэтому существуют вещества, растворимые в воде и нерастворимые в других жидкостях. Создание раствора связано с физическими процессами: диффузия описывает само разжижение частиц в результате размешивания. Гидратация является процессом, при котором образуются химические связи воды с добавленным веществом.
Растворение веществ характеризуется:
- произошедшей гидратацией;
- изменением цвета раствора;
- тепловыми эффектами (при некоторых условиях) и пр. факторами.
Доказательством произошедшего смешивания выступает изменение цвета раствора. Например, примесь сульфата меди (которая изначально белого цвета) окрашивает воду в интенсивный голубой цвет. Если за окраску отвечают химические свойства оснований, то выделение теплоты происходит из-за физических причин. Таким образом, это полностью физико-химический процесс.
Что такое раствор
Раствор - однородная смесь веществ с растворителем. Растворимые вещества распадаются под действием полярных молекул воды на мелкие частицы, в результате смешиваясь до полной однородности. Водные растворы бывают бесцветными и окрашенными, но неизменно одно - они прозрачные вне зависимости от цвета.
Не имеет значения, добавлять воду в какое-то вещество или сыпать его. Также процесс постепенно произойдет и без вмешательства (размешивания), в некоторых случаях образуется видимый осадок. В других случаях, раствор окрашивается в цвет добавленного вещества, но обязательно остается прозрачным на просвет.
Не растворившиеся вещества оседают на дно плотным слоем под давлением воды. Либо могут оставаться на поверхности в виде неравномерных частиц. Жидкости образуют слои, поскольку имеют разную плотность с водой. Например, растительное масло образует пленку на поверхности.
Какие вещества растворяются в воде, а какие - нет
Вода действительно универсальна и уникальна по своим свойствам. Иногда требуется сильнее перемешать, чтобы добиться полного разрушения частиц, но в большинстве своем вода размывает любые соединения. Однако есть вещества, которые не подвластны даже ей.
Существует условие, по которому количество воды должно быть превышающим, чтобы вещества именно разошлись, а не осели на дно. На примере пищевой соли: при добавлении большого количества, она перестает растворяется и образует плотный, напоминающий камень, слой.
Кроме того, от некоторых веществ жидкость можно очистить, от других - нет. Так, например, ртуть в воде растворяется и процесс очищения невозможен. Другие похожие вещества из встречаемых в быту: поваренная и морская соль, сахар любого типа, пищевая сода, крахмал. Они невидимые и склоны к окрашиванию воды, но частицы настолько мелкие, что они попросту проходят фильтрацию вместе с раствором. Сыпучие вещества вроде песка или глины не растворяются, потому воду можно отфильтровать.
Классификация способности по веществам:
- Хорошо растворимые (спирт, сахар, соль (она же натрий), большинство щелочей и нитратов металлов).
- Мало растворимые (гипс, бертолетова соль, бензол, метан, азот и кислород).
- Практически нерастворимые (драгоценные и полудрагоценные металлы, керосин, ряд масел, инертные газы, сульфид меди).
Отдельная группа - жирорастворимые и водорастворимые витамины. Они необходимы для здоровья человека, а за счет собственной способности растворяться, накапливаются в организме из-за содержания воды. К водорастворимому типу относятся витамины С, В1, В2, В3 (РР), В6, В12, фолиевая кислота, пантотеновая кислота и биотин.
Таким образом, вода как растворитель весьма уникальна. Список сложно и нерастворимых веществ достаточно короткий, чтобы говорить об универсальности воды в качестве растворителя.
Растворы играют ключевую роль в природе, науке и технике. Вода – основа жизни, всегда содержит растворенные вещества. Пресная вода рек и озер содержит мало растворенных веществ, в то время как морская вода содержит около 3,5% растворенных солей.
Первичный океан (во время зарождения жизни на Земле), по предположениям, содержал всего 1% растворенных солей.
«Именно в этой среде впервые развивались живые организмы, из этого раствора они черпали ионы и молекулы, которые необходимы для их дальнейшего роста и развития… Со временем живые организмы развивались и преображались, поэтому они смогли оставить водную среду и перебраться на сушу и затем подняться в воздух. Они получили эти способности, сохранив в своих организмах водный раствор в виде жидкостей, которые содержат жизненно важный запас ионов и молекул» – именно такими словами описывает роль растворов в природе знаменитый американский химик, лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг. Внутри каждого из нас, в каждой клетке нашего организма – содержатся воспоминания о первичном океане, месте в котором зародилась жизнь, - водном растворе, обеспечивающем саму жизнь.
В любом живом организме постоянно течет по сосудам – артериям, венам и капиллярам – необычный раствор, который составляет основу крови, массовая доля солей в нем такая же, как в первичном океане, – 0,9%. Сложные физико-химические процессы, протекающие в организме человека и животного, также взаимодействуют в растворах. Процесс усвоения пищи связан с переводом высокопитательных веществ в раствор. Природные водные растворы напрямую связаны с процессами почвообразования, снабжением растений питательными веществами. Такие технологические процессы в химической и многих других отраслях промышленности, например производство удобрений, металлов, кислот, бумаги, происходят в растворах. Современная наука занимается изучением свойств растворов. Давайте выясним, что же такое раствор?
Растворы отличаются от других смесей тем, что частицы составных частей располагаются в них равномерно, и в любом микрообъеме подобной смеси состав будет одинаков.
Именно поэтому под растворами понимали однородные смеси, которые состоят из двух или более однородных частей. Такое представление исходило из физической теории растворов.
Приверженцы физической теории растворов, которой занимались Вант-Гофф, Аррениус и Оствальд, считали, что процесс растворения является результатом диффузии.
Д. И. Менделеев и сторонники химической теории считали, что растворение является результатом химического взаимодействия растворенного вещества с молекулами воды. Таким образом, будет точнее определить раствор как однородную систему, которая состоит из частиц растворенного вещества, растворителя, а также продуктов их взаимодействия.
Вследствие химического взаимодействия растворенного вещества с водой образуются соединения – гидраты. Химическое взаимодействие обычно сопровождается тепловыми явлениями. К примеру, растворение серной кислоты в воде проходит с выделением такого колоссального количества тепла, что раствор может закипеть, именно поэтому кислоту льют в воду, а не наоборот. Растворение таких веществ как хлорид натрия, нитрат аммония, сопровождается поглощением тепла.
М. В. Ломоносов доказал, что растворы превращаются в лед при более низкой температуре, чем растворитель.
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Маргарита Халисова
Конспект занятия «Вода - растворитель. Очищение воды»
Тема : Вода – растворитель . Очищение воды .
Цель : закрепить понимание того, что вещества в воде не исчезают, а растворяются .
Задачи :
1. Выявить вещества, которые растворяются в воде и которые не растворяются в воде .
2. Познакомить со способом очистки воды – фильтрованием .
3. Создать условия для выявления и проверки различных способов очистки воды .
4. Закрепить знания о правилах безопасного поведения при работе с различными веществами.
5. Развивать логическое мышление путем моделирования проблемных ситуаций и их решения.
6. Воспитывать аккуратность и безопасное поведение при работе с различными веществами.
7. Воспитывать интерес к познавательной деятельности, экспериментированию.
Образовательные области :
Познавательное развитие
Социально – коммуникативное развитие
Физическое развитие
Словарная работа :
обогащение : фильтр, фильтрование
активизация : воронка
Предварительная работа : беседы о воде, её роли в жизни человека; проводили наблюдения за водой в детском саду, дома; опыты с водой; рассматривали иллюстрации на тему «Вода » ; знакомились с правилами безопасности во время исследования и экспериментирования; загадывание загадок о воде; чтение художественной литературы, экологические сказки; игры о воде.
Демонстрационно-наглядный материал : кукла в синем костюме «Капелька» .
Раздаточный материал : стаканы пустые, с водой; растворители : сахар, соль, мука, песок, пищевой краситель, растительное масло ; пластмассовые ложечки, воронки, марлевые салфетки, ватные диски, фартуки клеёнчатые, кружки с чаем, лимон, варенье, одноразовые тарелки, клеёнка на столы.
Ход НОД
Воспитатель : - Ребята, прежде чем начать с вами беседу, я хочу загадать вам загадку :
В морях и реках обитает
Но часто по небу летает.
А как наскучит ей летать
На землю падает опять. (вода )
Догадались, о чём будет беседа? Правильно, о воде. Мы уже знаем, что вода – это жидкость .
Давайте вспомним какие свойства воды мы с вами установили с помощью опытов на других занятиях . Перечислите.
Дети :
1. У воды нет запаха .
2. Нет вкуса.
3. Она прозрачная.
4. Бесцветная.
5. Вода принимает форму того сосуда, в который её наливают.
6. Имеет вес.
Воспитатель : - Правильно. А хотите опять поэкспериментировать с водой. Для этого нужно нам ненадолго превратиться в учёных и заглянуть в нашу лабораторию экспериментирования :
Вправо, влево повернись,
В лаборатории окажись.
(дети подходят к мини-лаборатории) .
Воспитатель : - Ребята, посмотрите, кто опять у нас в гостях? И что нового появилось в лаборатории?
Дети : - «Капелька» , внучка деда Зная и красивая коробка.
Хотите узнать что лежит в этой коробке? Отгадайте загадки :
1. Отдельно – я не так вкусна,
Но в пище – каждому нужна (соль)
2. Я бел как снег,
В чести у всех.
В рот попал –
Там и пропал. (сахар)
3. Из меня пекут ватрушки,
И оладьи, и блины.
Если делаете тесто,
Положить меня должны (мука)
4. Жёлтое, а не солнце,
Льётся, а не вода ,
На сковороде пенится,
Брызгается и шипит (масло)
Пищевой краситель – применяется в кулинарии для украшения тортов, покраски яиц.
Песок – для строительства, играть с ним в песочнице.
Дети рассматривают пробирки с веществами.
Воспитатель : - Все эти вещества принесла «Капелька» для того, чтобы мы помогли ей разобраться в том, что произойдёт с водой при взаимодействии с ними.
Воспитатель : - Что нам нужно для того, чтобы начать нашу работу с водой?
Дети : - Фартуки.
(дети надевают клеёнчатые фартуки и подходят к столу, где на подносе стоят стаканы с чистой водой).
Воспитатель : - Давайте вспомним правила, перед тем как начать работу с этими веществами :
Дети :
1. Нельзя пробовать вещества на вкус – есть возможность отравиться.
2. Нюхать надо осторожно, так как вещества могут быть очень едкими и можно обжечь дыхательные пути.
Воспитатель : - Данил покажет, как правильно это делать (направляя запах от стакана ладошкой) .
I. Исследовательская работа :
Воспитатель : - Ребята, как вы думаете, что изменится, если растворить эти вещества в воде ?
Выслушиваю предполагаемый результат детей до смешивания веществ с водой.
Воспитатель : - Давайте проверим.
Предлагаю детям взять каждому стакан с водой.
Воспитатель : - Посмотрите и определите, какая там вода ?
Дети : - Вода прозрачная , бесцветная, без запаха, холодная.
Воспитатель : - Возьмите пробирку с веществом, которое вы выбрали и растворите в стакане с водой , помешивая ложечкой.
Рассматриваем. Выслушиваю ответы детей. Правильно ли они предполагали.
Воспитатель : - Что произошло с сахаром, солью?
Соль и сахар быстро растворяются в воде , вода остаётся прозрачной , бесцветной.
Мука тоже растворяются в воде , но вода становится мутной .
Но после того как вода немного постоит , мука оседает на дно, но раствор продолжает оставаться мутным.
Вода с песком стала грязной, мутной, если больше не мешать, то песок опустился на дно стакана, его видно, т. е. он не растворился .
Порошок пищевого растворителя быстро изменил цвет воды , значит, растворяется хорошо .
Масло не растворяется в воде : оно либо растекается по её поверхности тонкой плёнкой, либо плавает в воде в виде жёлтых капелек.
Вода – растворитель ! Но не все вещества растворяются в ней .
Воспитатель : - Ребята, мы с вами поработали и «Капелька» предлагает нам отдохнуть.
(Дети садятся за другой стол и проводится игра.
Игра : «Угадай напиток на вкус (чай) ».
Чаепитие с разными вкусами : сахаром, вареньем, лимоном.
II Экспериментальная работа.
Подходим к 1 столу.
Воспитатель : - Ребята, а можно ли воду очистить от этих веществ, которые мы растворяли ? Вернуть ей прежнее состояние прозрачности, без осадка. Как это сделать?
Предлагаю взять свои стаканы с растворами и подойти ко 2 столу.
Воспитатель : - Можно её профильтровать. Для этого нужен фильтр. Из чего можно сделать фильтр? Мы сделаем его с помощью марлевой салфетки и ватного диска. Показываю (в воронку вкладываю марлевую салфетку, сложенную в несколько слоёв, ватный диск и ставлю её в пустой стакан).
Делаем фильтры с детьми.
Показываю способ фильтрования, а затем дети сами фильтруют воду с веществом, который они выбрали.
Напоминаю, чтобы дети не торопились, вливали маленькой струйкой раствор в воронку с фильтром. Говорю пословицу : «Поспешишь – людей насмешишь» .
Рассматриваем, что же произошло после фильтрования воды с разными веществами.
Масло удалось отфильтровать быстро, потому что оно не растворилось в воде , на фильтре хорошо видны следы масла. Так же произошло с песком. Практически не отфильтровались вещества, которые хорошо растворились в воде : сахар, соль.
Вода с мукой после фильтрования стала более прозрачной. Большая часть муки осела на фильтре, только совсем маленькие частицы проскользнули сквозь фильтр и оказались в стакане, поэтому вода не совсем прозрачная.
После фильтрования красителя цвет фильтра изменился, но отфильтрованный раствор тоже остался цветным.
Итог НОД :
1. Какие вещества растворяются в воде ? – сахар, соль, краситель, мука.
2. Какие вещества не растворяются в воде – песок , масло.
3. С каким способом очистки воды мы познакомились ? – фильтрование.
4. С помощью чего? – фильтра.
5. Все ли соблюдали правила безопасности? (один пример) .
6. Что интересного (нового) вы сегодня узнали?
Воспитатель : - Вы сегодня узнали что вода – растворитель , проверили какие вещества растворяются в воде и как можно очистить воду от разных веществ.
«Капелька» благодарит вас за оказанную помощь и дарит вам альбом для зарисовки опытов. На этом наши исследования закончены, возвращаемся из лаборатории в группу :
Вправо, влево повернись.
В группе снова очутись.
Литература :
1. А. И. Иванова Экологические наблюдения и эксперименты в детском саду
2. Г. П. Тугушева, А. Е. Чистякова Экспериментальная деятельность детей среднего и старшего дошкольного возраста СПб : Детство-Пресс 2010.
3. Познавательно исследовательская деятельность старших дошкольников - Ребёнок в детском саду №3,4,5 2003год.
4. Исследовательская деятельность дошкольника - Д/в №7 2001год.
5. Экспериментирование с водой и воздухом – Д/В №6 2008год.
6. Экспериментальная деятельность в детском саду – Воспитатель ДОУ №9 2009год.
7. Игры – экспериментирования младшего дошкольника – Дошкольная педагогика №5 2010год.
Самым распространенным растворителем на нашей планете является вода. Тело среднего человека мас–сой 70 кг содержит примерно 40 кг воды. При этом около 25 кг воды приходится на жидкость внутри клеток, а 15 кг составляет внеклеточная жидкость, в которую входят плазма крови, межклеточная жидкость, спинно-моз-говая жидкость, внутриглазная жидкость и жидкое содержимое желудочно-кишечного тракта. У животных и растительных организмов вода составляет обычно бо–лее 50%, а в ряде случаев содержание воды достигает 90-95%.
Вследствие своих аномальных свойств вода – уни–кальный растворитель, прекрасно приспособленный для жизнедеятельности.
Прежде всего вода хорошо растворяет ионные и мно–гие полярные соединения. Такое свойство воды связа–но в значительной мере с ее высокой диэлектрической проницаемостью (78,5).
Другой многочисленный класс веществ, хорошо раст–воримых в воде, включает такие полярные органиче–ские соединения, как сахара, альдегиды, кетоны, спир–ты. Их растворимость в воде объясняется склонностью молекул воды к образованию полярных связей с поляр–ными функциональными группами этих веществ, на–пример с гидроксильными группами спиртов и сахаров или с атомом кислорода карбонильной группы альдеги–дов и кетонов. Ниже приведены примеры водородных связей, важных для растворимости веществ в биологи–ческих системах. Вследствие высокой полярности во–да вызывает гидролиз веществ.
Так как вода составляет основную часть внутренней среды организма, то она обеспечивает процессы всасывания, передвижения питательных веществ и продуктов обмена в организме.
Необходимо отметить, что вода является конечным продуктом биологического окисления веществ, в частно–сти глюкозы. Образование воды в результате этих про–цессов сопровождается выделением большого коли–чества энергии – приблизительно 29 кДж/моль.
Важны и другие аномальные свойства воды: высо–кое поверхностное натяжение, низкая вязкость, высо–кие температуры плавления и кипения и более высокая плотность в жидком состоянии, чем в твердом.
Для воды характерно наличие ассоциатов – групп молекул, соединенных водородными связями.
В зависимости от сродства к воде функциональные группы растворяемых частиц подразделяются на гид–рофильные (притягивающие воду), легко сольватируе-мые водой, гидрофобные (отталкивающие воду) и ди-фильные.
К гидрофильным группам относятся полярные функ–циональные группы: гидроксильная -ОН, амино -NH 2 , тиольная -SH, карбоксильная -СООН. К гидрофоб–ным – неполярные группы, например углеводородные радикалы: СНз-(СН 2) п -, С 6 Н 5 -. К дифильным отно–сят вещества (аминокислоты, белки), молекулы кото–рых содержат как гидрофильные группы (-ОН, -NH 2 , -SH, -СООН), так и гидрофобные группы: (СН 3 – (СН 2) п,- С 6 Н 5 -).
При растворении дифильных веществ происходит изменение структуры воды как результат взаимодей–ствия с гидрофобными группами. Степень упорядо–чения молекул воды, близко расположенных к гидро–фобным группам, увеличивается, и контакт молекул воды с гидрофобными группами сводится к миниму–му. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталки–вают молекулы воды из области своего расположения.
Методы очистки воды - способы отделения воды от нежелательных примесей и элементов. Существуют несколько методов очистки и все они входят в три группы методов:
· механические
· физико-химические
· биологические
Наиболее дешевая - механическая очистка - применяется для выделения взвесей. Основные методы: процеживание, отстаивание и фильтрование. Применяются, как предварительные этапы.
Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение растворенных соединений,обесцвечивание и обеззараживание стоков.
Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсионных частиц, коллоидных примесей, растворенных соединений. Высокопроизводительный, но в то же время дорогой способ очистки.
Биологические методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения.
В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68 % всех стоков, физико-химической- 3 %, биологической - 29 %. В перспективе предполагается повысить долю очистки биологическим методом до 80 %, что улучшит качество очищаемой воды.
Основным методом повышения качества очистки вредных выбросов предприятиям при рыночной экономике является система штрафов, а также система плат за пользование очистными сооружениями.
Галоге́ны (от греч. ἁλός - соль и γένος - рождение, происхождение; иногда употребляется устаревшее название гало́иды ) - химические элементы 17-й группы периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева (по устаревшей классификации - элементы главной подгруппы VII группы) .
Реагируют почти со всеми простыми веществами, кроме некоторых неметаллов. Все галогены - энергичные окислители, поэтому встречаются в природе только в виде соединений. С увеличением порядкового номера химическая активность галогенов уменьшается, химическая активность галогенид-ионов F − , Cl − , Br − , I − , At − уменьшается.
К галогенам относятся фтор F, хлор Cl, бром Br, иод I, астат At, а также (формально) искусственный элемент унунсептий Uus.
Все галогены - неметаллы. На внешнем энергетическом уровне 7 электронов, являются сильными окислителями. При взаимодействии с металлами возникает ионная связь, и образуются соли. Галогены, (кроме F) при взаимодействии с более электроотрицательными элементами, могут проявлять и восстановительные свойства вплоть до высшей степени окисления +7.
Особенности химии фтора
самый электроотрицательный элемент в таблице менделеева, в атмосфере фтора горит все даже кислород!
С вободный фтор представляет собой зеленоватожелтый газ с характерным резким и неприятным запахом. Его плотность по воздуху равна 1,13, температура кипения –187 °С, температура плавления –219 °С. Относительная атомная масса фтора равна 19. Во всех своих соединениях фтор одновалентен. Атомы фтора соединяются между собой в двухатомные молекулы.
Фтор образует соединения, прямо или косвенно, со всеми другими элементами, включая некоторые инертные газы.
С водородом фтор соединяется даже при –252 °С. При этой температуре водород превращается в жидкость, а фтор затвердевает, и все же реакция протекает с таким сильным выделением тепла, что происходит взрыв. Долгое время не было известно соединение фтора с кислородом, но в 1927 г. французским химикам удалось получить дифторид кислорода, образующийся при действии фтора на слабый раствор щелочи:
2F 2 + 2NаОН = 2NаF + OF 2 + H 2 O.
С азотом фтор непосредственно не соединяется, но косвенным путем известному специалисту по фтору Отто Руффу удалось получить в 1928 г. трифторид азота NF 3 . Известны и другие азотсодержащие соединения фтора. Сера под его действием при доступе воздуха воспламеняется. Древесный уголь загорается в атмосфере фтора при обычной температуре.
Самое простое средство тушения пожаров – вода – горит в струе фтора светло-фиолетовым пламенем.
Все металлы при тех или иных условиях взаимодействуют со фтором. Щелочные металлы воспламеняются в его атмосфере уже при комнатной температуре. Серебро и золото на холоде взаимодействуют с фтором очень медленно, а при накаливании сгорают в нем. Платина при обычных условиях не реагирует с фтором, но сгорает в нем при нагревании до 500–600 °С.
Из соединений других галогенов с металлами фтор вытесняет свободные галогены, становясь на их место. Кислород также легко вытесняется фтором из большинства кислородных соединений. Так, например, воду фтор разлагает с выделением кислорода (с примесью озона):
Н 2 O + F 2 = 2НF + O.
Соединяясь с водородом, фтор образует газообразное соединение – фтороводород НF. Водные растворы фтороводорода называют плавиковой кислотой. Газообразный НF – бесцветный газ с резким запахом, очень вредно действующий на дыхательные органы и слизистые оболочки. Обычный способ его получения - действие серной кислоты на плавиковый шпат СаF 2:
СаF 2 + Н 2 SО 4 = СаSO 4 + 2НF.
Для молекул фтороводорода характерна способность к их ассоциации (соединению). При температуре около 90 °С получается простая молекула НF с относительной молекулярной массой 20, но при понижении температуры до 32 °С измерения приводят к удвоенной формуле Н 2 F 2 . При температуре кипения фтороводорода, равной 19,4 °С, появляются ассоциаты Н 3 F 3 и Н 4 F 4 . При более низких температурах состав ассоциатов фтороводорода еще сложнее.
Плавиковая кислота действует на все металлы, за исключением золота и платины. На медь и серебро плавиковая кислота действует очень медленно. Слабые растворы ее совершенно не действуют на олово, медь и бронзу.
Устойчив к плавиковой кислоте и свинец, который покрывается слоем фторида свинца, предохраняющим металл от дальнейшего разрушения. Поэтому свинец и служит материалом для аппаратуры в производстве плавиковой кислоты.
Склонность молекул НF к ассоциации приводит к тому, что кроме средних солей фтороводородной кислоты известны и кислые, например КНF 2 (из нее электролизом получают фтор). В этом заключается ее отличие от других галогеноводородных кислот, дающих только средние соли.
Характерная особенность плавиковой кислоты, отличающая ее от всех других кислот, – чрезвычайно легкое ее действие на кремнезем SiO 2 и соли кремниевой кислоты:
SiO 2 + 4НF = SiF 4 + 2H 2 O.
Тетрафторид кремния SiF 4 – газ, улетучивающийся при реакции.
Действуя на кремнезем, входящий в состав стекла, плавиковая кислота разъедает стекло, поэтому хранить ее в стеклянных сосудах нельзя.
Из органических веществ плавиковая кислота действует на бумагу, дерево, пробку, обугливая их. На пластик действует слабо, совершенно не действует на парафин, чем и пользуются при хранении плавиковой кислоты в сосудах, сделанных из этого материала.
Ф тор довольно распространен в природе. Процентное содержание его в земной коре приближается к содержанию таких элементов, как азот, сера, хром, марганец и фосфор. Промышленное значение имеют, однако, только два фтористых минерала - плавиковый шпат и криолит. Кроме того, фтор входит в сравнительно небольшом количестве в состав апатитов. При переработке природных фосфатов на искусственные удобрения в качестве побочных продуктов получают фтористые соединения.
Плавиковый шпат, называемый иначе флюоритом, или плавиком, является по своему составу фторидом кальция CaF 2 .В природе плавиковый шпат может встречаться как в виде отдельных кристаллов, так и в сплошных массах. Образование месторождений плавикового шпата геологи объясняют следующим образом. При остывании некогда жидкой массы земной коры внутри нее образовались трещины и пустоты. Когда в такие пустоты, возникшие внутри пород, содержащих в своем составе кальций, проникали растворы или вулканические газы, содержащие фтор, происходило взаимодействие между кальцием породы и фтором раствора или газа. В результате такого взаимодействия пустоты заполнялись массой фторида кальция. Таково происхождение плавикового шпата.
Замечательно разнообразие окраски плавикового шпата: он может быть совершенно бесцветным (прозрачным), белым, розовым, голубым, зеленым, красным, фиолетовым. Наиболее часто встречающиеся его окраски - зеленая и фиолетовая.
Мощные залежи плавикового шпата находятся в американских штатах Иллинойс, Кентукки, Колорадо.
Элементарный фтор в настоящее время нашел пока единственное широкое применение: в деле обеззараживания питьевой воды. Но в отличие от своего аналога хлора, который служит для той же цели непосредственно, фтор используется здесь косвенным путем. Действием фтора на воду получают озон, который и применяется для стерилизации питьевой воды.
С питьевой водой, кстати, фтор поступает в наш организм. При недостатке фтора уменьшается устойчивость эмали зубов против содержащихся в пище кислот.
Многие фторсодержащие вещества очень важны для современной науки и техники. Большое значение получили соединения фтора с углеродом, называемые фторуглеродами. В природе они не встречаются и получаются исключительно искусственно. Фторуглероды обладают рядом ценных свойств: они не горят, не подвергаются коррозии, гниению и т.д. Возможности их практического применения все время расширяются. Например, фторхлорпроизводные простейших углеводородов (СН 4 и др.) – так называемые фреоны – широко применяются как хладагенты в холодильных установках на судах, железнодорожных вагонах, в бытовых холодильниках и т.п.
Молекулярный хлор и его основные соединения
