Из чего состоит все вокруг или что такое молекула?

Из чего состоит вода

При обычных условиях вода выглядит как прозрачная жидкость. У нее отсутствуют вкус и запах. При небольшой толщине слоя не наблюдается даже цвета.

Вода является отличным растворителем. В природе в ней постоянно находятся растворенные газы и соли. При соединении атомов кислорода с водородом получается молекула воды. Поскольку более сильными являются водородные соединения, то, когда происходит их разрыв, они прикрепляются к иным веществам, помогая тем растворяться.

Из-за своего малого размера каждую молекулу растворенного вещества окружают очень много молекул воды. Благодаря этому в ней присутствуют отрицательные и положительные ионы.

Чистая вода является еще и хорошим изолятором с концентрацией протонов и гидроксильных ионов в количестве 10-7 моль/л, это позволяет ей проводить электричество. Именно по ее электропроводности можно оценивать чистоту жидкости.

При взаимодействии с другими веществами состав воды не изменяется, что играет особую роль в жизни любого живого организма

Ведь очень важно, чтобы жидкостные растворы, через которые в организм поступают полезные вещества, не изменялись

Кроме того, вода хорошо поглощает инфракрасное и микроволновое излучение, а также способна хранить в себе память о веществах, которые были в ней растворены.

Элементы

Проходя гидрологический цикл: испарение, конденсацию и выпадение в виде осадков вода может дополняться разными химическими элементами, которые можно разделить на 6 категорий. Рассмотрим информацию в таблице № 1.

Таблица № 1 «Элементы, которые могут входить в состав воды».

Ионы	Na, K, Mg, Ca, анионы: Cl, HCO3 и SO4. Эти компоненты находятся в воде в наибольшем, по сравнению с другими, количестве.
Растворенные газы	Кислород, азот, сероводород, углекислый газ и прочие. Количество каждого газа в воде напрямую зависит от ее температуры.
Биогенные элементы	Главными из них являются фосфор и азот, которые поступают в жидкость из осадков
Микроэлементы	Их насчитывается около 30 видов: бром, селен, медь, цинк и т. д. Показатели их в составе воды очень малы и колеблются от 0,1 до микрограмма на 1 литр.
Органические вещества	Спирты, углеводы, альдегиды, фенолы, пептиды и прочее.
Токсины	Тяжелые металлы и продукты нефтепереработки.

В настоящий момент доступны специальные методы очистки, которые эффективно борются с вредными химическими соединениями.

Вода также может содержать в себе магний и катионы кальция. В зависимости от этого ее подразделяют на мягкую и жесткую.

По изотопам водорода в молекуле воды можно говорить о легкой воде, тяжелой и сверхтяжелой воде.

Относительная молекулярная масса вещества

Под молекулярной массой вещества понимается масса молекулы, вычисленная через сумму всех атомных масс, входящих в нее атомов; измеряется, как и атомная масса, в а.е.м. Если молекулярную массу вещества вычислять через относительные атомные массы, то и называться масса молекулы будет относительной молекулярной массой вещества. Относительная молекулярная масса — величина безразмерная.

Пример 1: Какая относительная молекулярная масса у воды?

Решение: Заходим в таблицу Менделеева и выписываем относительные атомные массы водорода и кислорода, округляя до целого значения. У водорода = 1, а у кислорода = 16. Так как молекулярная формула воды имеет вид H₂O, то ее молекулярная масса равна:

1×2 + 16 = 18

Ответ: относительная молекулярная масса воды равна 18.

Пример 2: Вычислите молекулярную массу метанола (метилового спирта).

Решение: Молекулярная формула метанола СН₃ОН или СН₄O. Следовательно,

• 1 углерод: 1 × 12,011 а.е.м. = 12,011 а.е.м.
• 4 водорода: 4 × 1,008 а.е.м. = 4,032 а.е.м.
• 1 кислород: 1 × 15,999 а.е.м. = 15,999 а.е.м.

Ответ: Суммарная молекулярная масса равна 32,04 а.е.м.

В примере 2 следует обратить внимание на то, что естественная атомная масса углерода равна не 12,000, а 12,011 а.е.м., поскольку природный углерод представляет собой смесь, содержащую 98,89% углерода-12 и 1,11% углерода-13, а также следы углерода-14. Пример 3: Чему равна молекулярная масса чистого октана?Решение: Молекулярная формула октана С8Н18, поэтому его молекулярная масса равна

Пример 3: Чему равна молекулярная масса чистого октана?Решение: Молекулярная формула октана С₈Н₁₈, поэтому его молекулярная масса равна

(8 × 12,011) + (18 × 1,008) = 114,23 а.е.м.

Надеюсь урок 3 «Схема образования молекул» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Виды воды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях — жидком, газообразном и твёрдом и приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать друг с другом: водяной пар и облака в небе, морская вода и айсберги, ледники и реки на поверхности земли, водоносные слои в земле. Вода способна растворять в себе множество органических и неорганических веществ

Из-за важности воды, «как источника жизни», её нередко подразделяют на типы по различным принципам.

По особенностям происхождения, состава или применения, выделяют, в числе прочего:

Мягкая вода и жёсткая вода — по содержанию катионов кальция и магния

• По изотопам водорода в молекуле:
  • Лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной)
  • Тяжёлая вода (дейтериевая)
  • Сверхтяжёлая вода (тритиевая)

• Пресная вода
• Дождевая вода
• Морская вода
• Подземные воды

• Минеральная вода
• Солоноватая вода (en:Brackish water)

• Питьевая вода, Водопроводная вода
• Дистиллированная вода и деионизированная вода

• Сточные воды
• Ливневая вода или поверхностные воды
• Апирогенная вода
• Мёртвая вода и Живая вода — виды воды из сказок (со сказочными свойствами)
• Лёд-девять (вымышленный материал)
• Святая вода — особый вид воды согласно религиозным учениям
• Поливода
• Структурированная вода — термин, применяемый в различных неакадемических теориях.
• Талая вода

Химические названия воды

С формальной точки зрения вода имеет несколько различных корректных химических названий:

• Оксид водорода: бинарное соединение водорода с атомом кислорода в степени окисления −2
• Монооксид дигидрогена
• Гидроксид водорода: соединение гидроксильной группы OH- и катиона (H+)
• Гидроксильная кислота: воду можно рассматривать как соединение катиона H+, который может быть замещён металлом, и «кислотного остатка» OH-
• Оксидан
• Дигидромонооксид

Кому больше?

Однако бывают ситуации, когда организм нуждается в повышенном потреблении жидкости:

• запор (увеличение потребления жидкости поможет справиться с проблемой);
• физическая активность на жаре;
• цистит (помогает выводить патогенные микроорганизмы).

Жаркая погода, повышенная потливость, расстройство пищеварения, сопровождающееся рвотой и поносом, также являются причинами прибавить еще несколько стаканов воды к обычной суточной норме.

Позаботиться о дополнительной бутылке питьевой воды стоит и людям, чрезмерно потребляющим соль. После слишком соленой пищи всегда хочется пить. Таким образом организм сигнализирует о необходимости дополнительной воды, так как избыток соли меняет состав крови.

Суточная норма потребления жидкости также зависит от погодных условий. За окном высокая температура и пониженная влажность? Это идеальные условия для перегревания тела. Чтобы защититься от этого, тело начинает интенсивно покрываться потом

Поэтому во избежание обезвоживания важно регулярно восстанавливать утраченные организмом запасы влаги

Опасный монооксид дигидрогена

Опасность чрезмерного употребления воды зависит от степени превышения нормы и состояния здоровья. Человек, чьи почки функционируют исправно, способен быстро избавиться от избытка влаги. Однако стабильная гипергидратация (чрезмерное насыщение организма водой) опасна вымыванием полезных солей. В частности, некоторые спортсмены (особенно участники марафонских забегов), употребляющие слишком много воды, страдают острым дефицитом натрия. А вот для людей с почечными патологиями или сердечными проблемами избыток влаги в организме может стать серьезной проблемой – вызвать отеки стоп, лодыжек, лица.

Об избытке Н2О организм может свидетельствовать избыточным весом, отеками, обильным потоотделением и повышенным давлением. В особо тяжелых случаях возможны нарушения в работе сердца и легких.

Правильный водный баланс – важный аспект для здоровья и жизни человека. По этой причине природа наделила нас механизмами для регулирования уровня влаги в теле. Когда объем воды опускается ниже допустимого, мы ощущаем жажду.

Электрон уже не так однозначен

Изучение того же электрона продолжается и сегодня. Перед Наукой встал важный вопрос: существует ли электрон вообще? Ведь исходя из полевой теории элементарных частиц, электрон это лишь поляризованное переменное электромагнитное поле с постоянной составляющей. Массу электрона со скрипом удалось определить, а вот форма и размер — предметы спора. Однако, последние исследование всё же позволяют предполагать, что электрон «материален» в нашем понимании этого слова. Скажем, электрон оставляет след в пузырьковой камере. След могла бы оставить и энергия, но вопрос тогда в различимости границ такого следа.

Дальше возникает логичный вопрос из чего электрон состоит. Ведь он подобно более крупным структурным элементам должен состоять из каких-то более мелких частичек. Но пока выделить их не удалось. Потому электрон отнесли к лептонам. У него либо нет, либо пока не установлена внутренняя структура.

Но воду можно не только пить…

Рекомендация многих диетологов состоит в том, чтобы употреблять, как минимум, 8 стаканов жидкости в сутки. Для некоторых это может показаться слишком сложным. Но кто сказал, что всю норму надо выпивать? Часть из нее можно… кушать.

Лучшие материалы месяца

• Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться живым на наших дорогах?

Источниками примерно 20 % воды в обычном рационе являются фрукты и овощи. Многие из них более чем на 90 % состоят из жидкости, например арбуз. А вот груши содержат в себе примерно 84 % влаги, в бананах найдется не более 74 % воды. Но все фрукты – это еще и превосходные источники клетчатки. Это значит, что при потреблении минимума калорий легко достичь чувства сытости. То же самое можно сказать и про овощи.

Мясо и рыба, хоть и содержат в себе не так много воды, как растительная пища, но все же могут послужить источником Н2О. Например, камбала на 79 % состоит из воды, куриное мясо – на 69 %, а говяжий фарш содержит 63 % влаги. Что касается куриных яиц, то они являются водой на 75 %. Относительно высокое содержание монооксида дигидрогена – в йогуртах (примерно 89 %), молоке (87 %) и мороженом (61 %). А вот в сырах твердых сортов максимальный предел – 40 % влаги.

15 наиболее «водных» продуктов:

• огурец (содержание воды – 96,7 %);
• листовой салат (96,6%);
• сельдерей (95,4%);
• редис (95,3 %);
• томаты (94,5 %);
• зеленый перец (93,9 %) (в красных и желтых сортах содержание воды – 92%);
• цветная капуста (92,1 %)
• арбуз (91,5 %);
• шпинат (91,4 %);
• карамболь (91,4 %);
• клубника (91 %);
• брокколи (90,7%);
• грейпфрут (90,5%);
• молодая морковь (90,4%);
• дыня (90,2%).

Интересные факты о воде:

1. Согласно прогнозам ООН, 2/3 населения планеты столкнутся с дефицитом воды уже к 2025 году.
2. Употребление слишком большого количества монооксида дигидрогена может вызвать смерть (так называемая водная интоксикация).
3. Вода – наиболее распространенное вещество на планете.
4. Если бы все мировые запасы Н2О уместились в 4-литровом кувшине, количество жидкости, подходящей для использования человеком, равнялось бы 1 столовой ложке.
5. При некоторых условиях горячая вода может замерзать быстрее, чем холодная (Эффект Мпембы).
6. Каждый день человек выдыхает немного больше, чем стакан воды.
7. При замерзании вода расширяется на 9 %.
8. Наивысший процент Н2О – в огурцах и в теле медузы (около 95%).
9. Оксид водорода в жидком виде отражает 5% солнечных лучей, в то время как снег – более 85 %.
10. Морская вода замерзает при температуре примерно минус 2 градуса по Цельсию.
11. Если бы поверхность Земли была абсолютно ровной, Мировой океан поднялся бы над ней на 3 км.
12. Водные запасы в мантии нашей планеты в 10 раз превышают запасы Мирового океана.
13. Восьмая часть суши оказалась бы под водой, если бы растаяли все ледники.

И это, пожалуй, еще далеко не все, чем может удивить нас вода. Людям науки предстоит и дальше делать потрясающие открытия об этой необыкновенной субстанции. А пока человечество, как и сотни лет тому назад, наслаждается видом морских волн и каплями утренней росы и с замиранием сердца трепещет перед водной стихией во время наводнений и гроз, восхищаясь красотой и силой воды.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Дружикина Виктория Юрьевна

Специальность: терапевт, невролог.

Общий стаж: 5 лет.

Место работы: БУЗ ОО «Корсаковская ЦРБ».

Образование: Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками:

Виды воды

Морская вода

Вся вода делится на категории:

1. Солёная (моря, океаны)
2. Пресная (реки, озера, ледники, подземные воды)
3. Дождевая
4. Минеральная
5. Вода, обработанная человеком (водопроводная, канализационная, дистиллированная, искусственная)

У природных вод есть важный признак – прозрачность. От этого зависит, как глубоко смогут проникнуть солнечные лучи в толщу воды. Цветность определяется количеством растворенных органических соединений, которые окрашивают воду при прохождении её через торфяные и гумусные слои почвы.

Природная солёная вода содержит большое количество разных примесей минеральных и органических соединений. Количество этих веществ оказывает влияние на плотность воды. Самые плотные в природе это морская и минеральная воды. Самой плотной считается вода Мёртвого моря. По степени солёности вода делится на несколько категорий:

Таблица 1. Классификация воды по содержанию солей

Наименование	Концентрация солей	Где встречаются
Рассолы	Более 50 г/л	Мертвое море, Озеро Ретба, Пруд Гаэтале
С повышенной солёностью	10-35 г/л	Красное море, Средиземное море, Мировой океан
Солёные	3-10 г/л	Мраморное море, Черное море
Солоноватые	1-3 г/л	Азовское море, Белое море
С повышенной минерализацией	0,5-0,1 г/л	Минеральная вода Боржоми, Нарзан

В пресной воде тоже есть соли. В основном это кальций и магний. Для такой воды есть характеристика жёсткости. Чем больше содержание примесей, тем более жёсткой называют воду.

Человек для своих нужд изменяет воду. В водопроводе течет пресная вода из рек и водохранилищ. Она проходит 5 стадий очистки, обеззараживается. В канализацию попадает вода загрязнённая примесями и частицами от человеческой жизнедеятельности. Прежде чем выпустить такую воду в окружающую среду, стоки очищают на специальных очистных сооружениях.

Дистиллированную воду используют в разных областях, чаще в научной и технической. Получают её,  испаряя и затем  осаждая пар на холодной поверхности. Примеси остаются в перегонном сосуде. Такая вода является наиболее чистой из всех возможных.

Пресная вода на планете распространена неравномерно. Есть области, где существует сильная её нехватка. Для решения проблемы в таких районах строят водоопреснительные станции. На этих станциях морскую воду выпаривают и получают дистиллированную воду, которая тоже непригодна для использования человеком. Её насыщают минеральными солями до показателей природной пресной воды.

Особенности воды

Интересной особенностью воды является то, что при нагревании от 0 до 4 (3,98 — точно) °C вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

У воды есть и другие особенности: высокая температура и удельная теплота плавления и кипения (по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом); высокая теплоёмкость и низкая вязкость жидкой воды; вода, в отличие от других веществ, при замерзании расширяется. Вода практически несжимаема.

Все эти особенности обусловлены водородными связями. Поскольку в молекуле воды 2 атома водорода отдают по одному электрону атому кислорода, атом кислорода получает отрицательный заряд, а атомы водорода — положительный. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект слабее, чем обычное тепловое расширение; при испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

По сходным причинам вода является хорошим растворителем. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягиваются к атомам водорода, а отрицательно заряженные — к атомам кислорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворимого вещества.

Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде.[источник?] Поэтому вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Чистая вода была бы хорошим изолятором. Но благодаря тому, что вода — растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, что обуславливает наличие в воде различных положительных и отрицательных ионов, благодаря чему она проводит электрический ток. При температуре 647 K (374 °C или 705 °F) и давлении 22.064 MПa (3200 PSIA или 218атм) вода проходит критическую точку и не может оставаться в жидком состоянии.

Взаимодействия между молекулами

Когда несколько молекул воды находятся очень близко друг к другу, они могут установить сцепление между атомами кислорода в молекулах по отдельности. Это потому, что кислород имеет отрицательный частичный заряд, а один из атомов водорода имеет положительный частичный заряд. Следовательно, положительная часть одной молекулы воды притягивается к отрицательной части другой молекулы воды. Такой тип взаимодействия между молекулами называется источником водорода. В этих молекулах это происходит часто, поскольку они упорядочены таким образом, что каждая молекула воды способна присоединиться к еще 4 молекулам. Такое взаимодействие происходит со льдом.

Связи между атомами водорода происходят благодаря тому, что существует атом с отрицательным частичным зарядом и водород с положительным частичным зарядом. Это делает ссылки не уникальными для воды. Эти связи взаимодействия также встречаются в азоте, фторе и водороде в других молекулах, содержащих белки и ДНК.

Посмотрим, каковы физико-химические свойства молекулы воды. Среди этих свойств и характеристик можно выделить емкость и растворитель. Нельзя забывать, что универсальным растворителем считается вода. Другой характеристикой молекулы воды является ее высокая удельная теплоемкость и теплота испарения. Он также обладает отличной когезией и адгезией, аномальной плотностью и действует как химический реагент.

Если мы воспользуемся свойствами воды, мы увидим, что она способна диспергировать в ней большое количество соединений благодаря своему полярному характеру. Как мы уже упоминали ранее, хотя вся молекула нейтральна, тот факт, что у нее есть положительная и отрицательная части, — это то, что Он придает физико-химические свойства, ради которых вода так необходима для жизни. Таким образом, он работает с солями и другими ионными веществами, в которых молекула воды ориентирует свои полюса. Эта ориентация полюсов задается как функция зарядов двух ионов, при этом отрицательный полюс находится с одной стороны, а положительный — с другой. Например, с полярными веществами, такими как этанол, вода действует аналогичным образом. Он противопоставляет один полюс другому с противоположным знаком вещества.

Вода и…климат

Известно, что оксид водорода способен отдавать тепло, почти не снижая собственной температуры. Это один из факторов, от которых зависит климат на планете.

Земные рельефы формируются и за счет воды. Будучи вторым по подвижности (после воздуха) веществом на планете, монооксид дигидрогена способен перемещаться на большие дистанции, меняя поверхность почвы на своем пути.

…Космос

Но Земля – не единственное место «обитания» воды. Эта субстанция часто встречается в Космосе, правда, чаще в виде льдов или пара. И именно этот факт позволяет некоторым ученым предполагать, что жизнь на других планетах также возможна.

Исследователи Космоса считают, что некоторые кометы на 50 % состоят из воды (в виде льда). А в 2009 году сотрудники НАСА получили достоверные свидетельства того, что и на Луне присутствует лед, причем в достаточно большом количестве. Кроме того, вода-лед есть на спутниках Сатурна и Юпитера (Европа, Тефия, Энцелада, Ганимеда), в составе астероидов. Также предполагают, что Н2О есть и на транснептуновых объектах.

Атмосфера практически всех планет Солнечной системы (и Солнца в том числе) содержит в себе воду в виде пара. Больше всего таких запасов есть в атмосфере Меркурия – примерно, 3,4 %. Для сравнения: земная атмосфера над тропиками содержит около 3-4 % пара, а в Антарктике – всего 2х10−5 %.

Но на этом водные запасы Космоса не ограничиваются. Есть мнение, что вода в жидком виде – обычное явление на некоторых спутниках планет. Пока самые большие надежды ученые возлагают на спутник Юпитера – Европу.

…человек

Принято полагать, что человек на 2/3 состоит из воды. Но на самом деле, этот показатель не статический, и водный процент в составе нашего тела колеблется на протяжении всей жизни.

Больше всего влаги есть в человеческом эмбрионе. Зародыш будущего человека – это приблизительно 97 % воды. Немного меньше, в пределах 92 % жидкости, содержится в теле новорожденного. Подростки – это уже 80 % воды, а взрослые «наводнены» на 70-75 %.

Меньше всего Н2О в организме людей преклонного возраста – только 60 %. Не потому ли с годами человек теряет жизненные силы и начинает болеть?

Пожалуй, вода – единственное вещество, на отсутствие которого организм реагирует очень быстро и сразу же серьезными последствиями. Считается, что без пищи человек может продержаться несколько недель. Дефицит витаминов, микро- и макронутриентов вызовет негативные последствия также через некоторое время. Но достаточно всего на несколько дней отказаться от воды, чтобы организм дал понять: это катастрофа.

Терять запасы влаги мы начинаем уже при первых проявлениях жажды. Достаточно лишиться только 5 % жидкости, чтобы возникли трудности с глотательным синдромом, начались галлюцинации и обмороки, нарушились слух и зрение. Если вовремя не восстановить водный баланс, возможен летальный исход.

Функции воды в организме:

• выводит токсины, шлаки, соли и продукты жизнедеятельности;
• транспортирует полезные вещества ко всем органам;
• способствует сокращению мышц;
• играет роль смазки для суставов;
• регулирует кроветворение, артериальное давление;
• активирует работу мозга;
• ускоряет обменные процессы;
• поддерживает стабильную температуру тела;
• защищает органы от повреждений;
• прибавляет силу и энергию.

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества§ 8. Молекулы

Все вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки, — это предположение было доказано современной наукой. Частицы были названы молекулами (в переводе с латинского «маленькая масса»).

Молекула вещества — это мельчайшая частица данного вещества.

Например, самая маленькая частица воды — молекула воды. Наименьшей частицей сахара является молекула сахара.

Попытаемся представить себе, каковы размеры молекул.

Если бы можно было уложить в один ряд вплотную друг к другу 10 000 000 (или 107) молекул воды, то получилась бы ниточка длиной всего в 2 мм. Малый размер молекул позволяет получить тонкие плёнки различных веществ. Капля масла, например, может растекаться по воде слоем толщиной всего в 0,000002 м (или 2 • 10-6 м).

Электронный микроскоп позволяет получать изображения с увеличением до 106 раз

Даже небольшие тела состоят из огромного числа молекул. Так, например, в крупинке сахара содержится очень большое число молекул. Подсчитано, что в 1 см3 воздуха находится около 27 • 1O18 молекул. Чтобы понять, насколько велико это число, представим следующее. Через маленькое отверстие пропускают по миллиону молекул в секунду, тогда указанное количество молекул пройдёт через отверстие за 840 000 лет.

Из-за очень малых размеров молекулы невидимы невооружённым глазом или в обычные микроскопы. Ho при помощи специального прибора — электронного микроскопа — удаётся сфотографировать наиболее крупные из них

На рисунке 21 показано расположение молекул белка, являющегося важной частью питания организма человека и животных.

Рис. 21. Молекула белка под микроскопом

Окружающие нас тела, даже похожие на первый взгляд, будут различны. В природе вы не встретите двух совершенно одинаковых снежинок или песчинок, людей, животных и пр.

Учёные с помощью опытов доказали, что молекулы разных веществ отличаются друг от друга, а молекулы одного и того же вещества одинаковы. Например, воду, полученную из сока или молока, нельзя отличить от воды, полученной путём перегонки из морской воды. Молекулы воды одинаковы. Из таких молекул не может состоять никакое другое вещество.

Молекулы, в свою очередь, состоят из ещё более мелких частиц — атомов (в переводе с греческого «неделимый»).

Например, наименьшая частица воды — это молекула воды. Она состоит из трёх атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода. Из курса химии вы узнаете, что любое вещество имеет своё обозначение, так, воду обозначают H₂O, где H — атом водорода, О — атом кислорода.

Молекулы принято изображать схематически, т. е. с помощью моделей молекул. Две молекулы воды показаны на рисунке 22, а. Если разделить две молекулы воды, то образуется два атома кислорода и четыре атома водорода. На рисунке 22, б показано, что каждые два атома водорода могут соединиться в молекулу водорода, а атомы кислорода — в молекулу кислорода.

Рис. 22. Схематическое изображение: а — молекул воды; б — молекул водорода и кислорода

Вопросы:

1. Что такое молекула?

2. Что вы знаете о размерах молекул?

3. Из каких частиц состоит молекула воды?

4. Как изображается схематически молекула воды?

Предыдущая страницаСледующая страница

Первые в мире изображения атомных связей молекул до и после реакции

До сих пор ученые могли только предполагать наличие молекулярных структур. Сегодня же с помощью атомно-силовой микроскопии, отдельные атомные связи (каждая несколько десятков миллионных долей миллиметра длиной), соединяющие молекулу (26 атомов углерода и 14 атомов водорода), можно увидеть довольно четко.

Первоначально, команда хотела работать со структурами из графена, однослойного материала, в котором атомы углерода расположены в виде шестиугольников. Формируя соты углерода, атомы перестраиваются из линейной цепи в шестигранники; эта реакция может давать несколько различных молекул.

Феликс Фишер, химик Калифорнийского университет в Беркли, и его коллеги хотели визуализировать молекулы, чтобы убедиться, что все сделали правильно.

Кольчатая, углеродсодержащая молекула, показанная до и после реорганизации с двумя наиболее распространенными продуктами реакции, проходившей при температуре выше 90 градусов Цельсия. Размер: 3 ангстрема или трех-десяти миллиардная доля метра в поперечнике.

Чтобы задокументировать рецепт графена, Фишеру было необходимо мощное устройство обработки изображений, и он обратился к атомно-силовому микроскопу, который был у Майкла Кромми из лаборатории Калифорнийского университета.

Бесконтактная атомно-силовая микроскопия (NC-AFM) использует очень тонкий и чувствительный датчик, чтобы почувствовать электрическую силу, создаваемую молекулами. Кончик перемещается вблизи поверхности молекулы, испытывая отклонения разными зарядами, создавая образ того, как перемещаются атомы.

Одноатомный кончик бесконтактного атомно-силового микроскопа «прощупывает» поверхность с помощью острой иглы. Игла движется по поверхности исследуемого объекта подобно тому, как игла фонографа проходит по желобкам пластинки. Кроме атомов, возможно «прощупывать» и атомные связи

Так команде удалось не только визуализировать атомы углерода, но и связи между ними, созданные общими электронами. Они поместили кольчатые структуры углерода на серебренную пластину и нагрели ее, чтобы реорганизовать молекулу. Охлажденные продукты реакции, содержали три неожиданных продукта и только одну молекулу, ожидаемую учеными.

Презентация на тему: » ВОДА Молекулярное строение воды Молекула воды состоит из 2 молекул водорода и 1 молекулы кислорода, которые находятся друг относительно друга под углом.» — Транскрипт:

1

ВОДА

2

Молекулярное строение воды Молекула воды состоит из 2 молекул водорода и 1 молекулы кислорода, которые находятся друг относительно друга под углом примерно 105°

3

Вода может находиться в 3 агрегатных состояниях: жидком, твёрдом и газообразном.

4

Плотность воды – 1,00 г/дм 3 Мr(Н2О) – 18 М(Н2О) – 18 г/моль t(кип.) — 100°С при давлении 101,3 к Па

5

Химические названия воды Оксид водорода Гидроксид водорода Монооксид дигидрогена Гидроксильная кислота Оксидан Дигидромонооксид

6

Изучение воды

7

Гидрологея Гидроло́гея наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие.

8

Гидрогеологея Гидрогеоло́гея наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой.

9

Растворитель Вода является растворителем для многих веществ. Она используется для очистки как самого человека, так и различных объектов человеческой деятельности. Вода используется как растворитель в промышленности.

10

Теплоноситель Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоёмкостью. Теплота её испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку. В качестве теплоносителя воду используют в тепловых сетях, для передачи тепла по теплотрассам от производителей тепла к потребителям. Воду в качестве льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя.

11

Замедлитель Во многих ядерных реакторах вода используется не только в качестве теплоносителя, но и замедлителя нейтронов для эффективного протекания цепной ядерной реакции. Также существуют тяжеловодные реакторы, в которых в качестве замедлителя используется тяжёлая вода.

12

Факты В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды. В составе мантии Земли воды содержится в раз больше, чем количество воды в Мировом океане. При средней глубине в 3,6 км Мировой океан покрывает около 71 % поверхности планеты и содержит 97,6 % известных мировых запасов свободной воды. Если бы на Земле не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю слоем толщиной 3 км. Если бы все ледники растаяли, то уровень воды в земных океанах поднялся бы на 64 м и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой. Морская вода при обычной её солёности 35 замерзает при температуре 1,91 °C.

13

Синий цвет чистой океанской воды объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде. Вода это одно из немногих веществ в природе, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твёрдую (кроме воды, таким свойством обладают висмут, галлий, германий и некоторые соединения и смеси). Вода и водяной пар горят в атмосфере фтора фиолетовым пламенем. Смеси водяного пара со фтором в пределах взрывчатых концентраций взрывоопасны. В результате этой реакции образуются фтороводород и элементарный кислород.

Биологическая роль

Основная статья: Роль воды в клетке

Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений.

Благодаря водородной связи, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время.

Поскольку у льда плотность меньше, чем у жидкой воды, вода в водоемах замерзает сверху, а не снизу. Образовавшийся слой льда препятствует дальнейшему промерзанию водоема, это позволяет его обитателям выжить.

Выводы

Исходя из всего сказанного мы можем утверждать, что хоть наука о материалах и сделала огромный шаг вперёд, но говорить сегодня об однозначном понимании устройства вещества нельзя. Объективные знания и очевидные факты по новым теориям пока не накоплены. Поэтому, если спросить любого специалиста о происходящем, то он не сможет дать чёткий и ясный ответ. Будет огромное количество теории, а вот краткого описания из серии «атом состоит из электронов, протонов и нейтронов» мы не увидим. Оно и понятно. Модель мира пока анализируется и дорабатывается.

————

————-

Советую также прочитать на нашем канале:

• Волшебный вертолет из фильма «Скалолаз» и физика
• Правило работы с домкратом, которое спасёт жизнь
• Дерево в 23 раза тверже стали! Возможно ли?

——

Подводим итоги

Вода необходима для жизни всего живого на Земле. Она участвует в мировом круговороте воды в природе. Благодаря испарению с поверхности водоемов, почвы, растений образуются облака. Затем они выпадают в виде дождя, снега, града, питая собой подземные воды и родники. Родниковые воды по рекам попадает в море.

Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы — это и есть круговорот воды в природе.

Уникальное строение молекулы воды помогает ей трансформироваться в три агрегатных состояния.

При замерзании воды ее молекулы собираются в небольшие группы. При испарении находится на расстоянии относительно друг друга. Жидкая вода по своему строению представляет нечто среднее между кристаллами льда и паром.

Список литературы

1. Химия и микробиология воды. Учебное пособие В. В. Котов, Г.А. Нетесова
2. Конспект лекций ГИДРОГЕОХИМИЯ. Киреева Т.А., МГУ им. М.В. Ломоносова, 2016