Вода́ ( оксид водорода , гидроксид водорода , химическая формула — H ₂ O ) — бинарное неорганическое соединение , молекула которого состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода , которые соединены между собой ковалентной связью . При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость , не имеющую цвета (при малой толщине слоя), запаха и вкуса . В твёрдом состоянии называется льдом ( кристаллы льда могут образовывать снег или иней ), а в газообразном — водяным паром . Вода также может существовать в виде жидких кристаллов (на гидрофильных поверхностях) .

Вода является хорошим сильнополярным растворителем . В природных условиях всегда содержит растворённые вещества ( соли , газы ).

Исключительно важна роль воды в глобальном кругообороте вещества и энергии , возникновении и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды . Вода является важнейшим веществом для всех живых существ на Земле . В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды .

Всего на Земле около 1400 млн км³ воды. Вода покрывает 71 % поверхности земного шара ( океаны , моря , озёра , реки , льды — 361,13 млн км² ). Бо́льшая часть земной воды (97,54 %) принадлежит Мировому океану — это солёная вода, непригодная для сельского хозяйства и питья. Пресная же вода находится в основном в ледниках (1,81 %) и подземных водах (около 0,63 %), и лишь небольшая часть (0,009 %) в реках и озёрах. Материковые солёные воды составляют 0,007 %, в атмосфере содержится 0,001 % от всей воды нашей планеты . В составе мантии Земли воды содержится в 10—12 раз больше, чем в Мировом океане .

Вода — это одно из немногих веществ в природе, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твёрдую (кроме воды, таким свойством обладают сурьма , висмут , галлий , германий и некоторые соединения и смеси).

История названия

Слово происходит от др.-русск. вода , далее — от праславянского * voda (ср. ст.-слав. вода , болг. вода́ , сербохорв. во̀да , словен. vóda , чеш. voda , слвц. voda , польск. woda , в.-луж. , н.-луж. woda ), затем — от праиндоевропейского * wed -, родственного лит. vanduõ , жем. unduo , д.-в.-н. waʒʒar «вода», гот. watō , англ. water , греч. ὕδωρ , ὕδατος , арм. գետ «река», фриг. βέδυ , др.-инд. udakám , uda -, udán - «вода», unátti «бить ключом», «орошать», ṓdman - «поток», алб. uj «вода» . Русские слова «ведро», «выдра» имеют тот же корень.

В рамках необщепринятой гипотезы о существовании некогда праностратического языка слово может сравниваться с гипотетическим прауральским * wete (ср., например, фин. vesi , эст. vesi , коми va , венг. víz ), а также с предполагаемыми праалтайскими , прадравидийским и прочими словами, и реконструироваться как * wetV для праязыка .

Химические названия

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

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

Свойства

Физические свойства

Вода при нормальных условиях находится в жидком состоянии, тогда как аналогичные водородные соединения других элементов являются газами ( H ₂ S , CH ₄ , HF ). Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45° (104°27′). Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды обладает большим дипольным моментом (p = 1,84 Д , уступает только синильной кислоте и диметилсульфоксиду ). Каждая молекула воды образует до четырёх водородных связей — две из них образует атом кислорода и две — атомы водорода . Количество водородных связей и их разветвлённая структура определяют высокую температуру кипения воды и её удельную теплоту парообразования . Если бы не было водородных связей , вода, на основании места кислорода в таблице Менделеева и температур кипения гидридов аналогичных кислороду элементов ( серы , селена , теллура ), кипела бы при −80 °C, а замерзала при −100 °C .

При переходе в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, при этом объёмы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды падает, что и объясняет меньшую плотность (больший объём) воды в фазе льда. При испарении , напротив, все водородные связи рвутся. Разрыв связей требует много энергии, отчего у воды самая большая удельная теплоёмкость среди прочих жидкостей и твёрдых веществ. Для того чтобы нагреть один литр воды на один градус, требуется затратить 4,1868 кДж энергии. Благодаря этому свойству вода нередко используется как теплоноситель .

Помимо большой удельной теплоёмкости , вода также имеет большие значения удельной теплоты плавления (333,55 кДж/кг при 0 °C) и парообразования (2250 кДж/кг).

Температура, °С	Удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг*К)
-60 (лёд)	1,64
-20 (лёд)	2,01
-10 (лёд)	2,22
0 (лёд)	2,11
0 (чистая вода)	4,218
10	4,192
20	4,182
40	4,178
60	4,184
80	4,196
100	4,216

Физические свойства разных изотопных модификаций воды при различных температурах :

Модификация воды	Максимальная плотность при температуре, °С	Тройная точка при температуре, °С
Н 2 O	3,9834	0,01
D 2 O	11,2	3,82
T 2 O	13,4	4,49
Н 2 18 O	4,3	0,31

Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями ^{[ источник не указан 1072 дня ]} .

Вода является хорошим растворителем веществ с молекулами, обладающими электрическим дипольным моментом . При растворении молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.

Это свойство воды важно для живых существ. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде . Вода необходима для жизни всех без исключения живых существ на Земле.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности ^{[ уточнить ]} .

Чистая вода — хороший изолятор . При нормальных условиях вода слабо диссоциирована на ионы и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H ₃ O ⁺ ) и гидроксильных ионов OH ⁻ составляет 10 ^-7 моль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные вещества, например, соли, то есть в растворе присутствуют другие положительные и отрицательные ионы. Поэтому обычная вода хорошо проводит электрический ток. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, чем обусловлен нагрев пищевых продуктов в микроволновой печи .

Агрегатные состояния

По состоянию различают:

• «твёрдое» — лёд
• «жидкое» — вода
• «газообразное» — водяной пар

При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст. , 101 325 Па ) вода переходит в твёрдое состояние при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C (значения 0 °C и 100 °C были выбраны как соответствующие температурам таяния льда и кипения воды при создании температурной шкалы «по Цельсию» ). При снижении давления температура таяния (плавления) льда медленно растёт, а температура кипения воды — падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм ) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такие давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки (сублимации) льда падает со снижением давления. При высоком давлении существуют модификации льда с температурами плавления выше комнатной.

С ростом давления температура кипения воды растёт :

Давление, атм.	Температура кипения (Т кип ), °C
0,987 (10 5 Па — нормальные условия)	99,63
1	100
2	120
6	158
218,5	374,1

При росте давления плотность насыщенного водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды — падает. При температуре 374 °C (647 K ) и давлении 22,064 МПа (218 атм ) вода проходит критическую точку . В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении и/или температуре исчезает разница между жидкой водой и водяным паром. Такое агрегатное состояние называют « сверхкритическая жидкость ».

Вода может находиться в метастабильных состояниях — пересыщенный пар , перегретая жидкость , переохлаждённая жидкость . Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, можно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.

Также вода может существовать в виде двух разных жидкостей («вторая вода» возникает при температуре около −70 °C и давлении в тысячи атмосфер), которые при определённых условиях даже не смешиваются друг с другом; гипотеза, что вода может существовать в двух различных жидких состояниях, была предложена примерно 30 лет назад на основе результатов компьютерного моделирования и экспериментально проверена только в 2020 г.

Удельная теплоёмкость

Изобарная теплоёмкость воды при нормальном атмосферном давлении

t, °С	0	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85	90	95	100
Cp, Дж/(кг·град)	4217	4191	4187	4183	4179	4174	4174	4174	4177	4181	4182	4182	4185	4187	4191	4195	4202	4208	4214	4220

Эти данные можно аппроксимировать эмпирической формулой:

${\displaystyle C_{p}\left(t\right)=4219{,}7+0{,}009356\cdot t^{2}-9{,}2788\cdot {\sqrt {t}};\ \ (0\leq t\leq 100\ ^{\text{o}}{\text{C}})}$ .

Диэлектрическая проницаемость воды

Статическая (для постоянного электростатического поля ) диэлектрическая проницаемость воды ${\displaystyle \varepsilon }$ при разной абсолютной температуре ${\displaystyle T}$ при давлении 1 бар в диапазоне температур −13…100 °C выражается эмпирической формулой :

${\displaystyle \varepsilon (T)=253{,}0390655-0,810393675889\cdot T+0{,}000753946922643\cdot T^{2};}$

${\displaystyle P=1~bar;\quad 260~K\leq T\leq 373{,}15~K.}$

Результаты вычислений по этой формуле :

T, K	260	273	283	293	298	303	313	323	333	343	353	363	373
${\displaystyle t^{\circ }C}$	-13	0	10	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
${\displaystyle \varepsilon }$	93,41	87,99	84,08	80,32	78,5	76,71	73,25	69,94	66,78	63,78	60,92	58,21	55,66

Оптические свойства

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) ${\displaystyle {\ce {H2O}}}$ ;
• тяжёлая вода (дейтериевая) ${\displaystyle {\ce {D2O}}}$ ;
• сверхтяжёлая вода (тритиевая) ${\displaystyle {\ce {T2O}}}$ ;
• тритий-дейтериевая вода ${\displaystyle {\ce {TDO}}}$ ;
• тритий-протиевая вода ${\displaystyle {\ce {THO}}}$ ;
• дейтерий-протиевая вода ${\displaystyle {\ce {DHO}}}$ .

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 ( ${\displaystyle {\ce {H2O^{17}}}}$ и ${\displaystyle {\ce {H2O^{18}}}}$ ) содержится больше, чем воды ${\displaystyle {\ce {D2O^{16}}}}$ : их содержание, соответственно, 1,8 кг и 0,15 кг на тонну .

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 .

По стабильным изотопам кислорода ${\displaystyle {\ce {^{16}O}}}$ , ${\displaystyle {\ce {^{17}O}}}$ и ${\displaystyle {\ce {^{18}O}}}$ существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 разновидностей молекул воды. В действительности природная 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 H ⁺ анион OH ⁻ ). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония ), pK _a = p(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 —

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O_{2}\rightarrow 2H_{2}O+O_{2}\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {NaHCO_{3}+CH_{3}COOH\rightarrow CH_{3}COONa+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {2CH_{3}COOH+CaCO_{3}\rightarrow Ca(CH_{3}COO)_{2}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}}$

• В ходе реакций нейтрализации —

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}SO_{4}+2KOH\rightarrow K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {HNO_{3}+NH_{4}OH\rightarrow NH_{4}NO_{3}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2CH_{3}COOH+Ba(OH)_{2}\rightarrow Ba(CH_{3}COO)_{2}+2H_{2}O}}}$

• Восстановлением водородом оксидов металлов —

${\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow Cu+H_{2}O}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O\rightarrow 2H_{2}\uparrow +O_{2}\uparrow }}}$

Вода реагирует при комнатной температуре:

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

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O+2Na\rightarrow 2NaOH+H_{2}\uparrow }}}$

• со фтором и межгалоидными соединениями

${\displaystyle {\mathsf {2H_{2}O+2F_{2}\rightarrow 4HF+O_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}O+F_{2}\rightarrow HF+HOF}}}$ (при низких температурах)

${\displaystyle {\mathsf {3H_{2}O+2IF_{5}\rightarrow 5HF+HIO_{3}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {9H_{2}O+5BrF_{3}\rightarrow 15HF+Br_{2}+3HBrO_{3}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {Al_{2}S_{3}+6H_{2}O\rightarrow 2Al(OH)_{3}\downarrow +3H_{2}S\uparrow }}}$

• с ангидридами и галогенангидридами карбоновых и неорганических кислот
• с активными металлорганическими соединениями (диэтилцинк, 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:

• с железом , магнием

${\displaystyle {\mathsf {4H_{2}O+3Fe\rightarrow Fe_{3}O_{4}+4H_{2}}}}$

• с углём, метаном

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}O+C\rightleftarrows \ CO+H_{2}}}}$

• с некоторыми алкилгалогенидами

Вода реагирует в присутствии катализатора :

• с амидами, эфирами карбоновых кислот
• с ацетиленом и другими алкинами
• с алкенами
• с нитрилами

Волновая функция основного состояния воды

В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску ). Информация должна быть проверяема , иначе она может быть удалена. Вы можете статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок . ( 10 марта 2017 )

В валентном приближении электронная конфигурация молекулы ${\displaystyle {\ce {H2O}}}$ в основном состоянии: ${\displaystyle (1a_{1})^{1}(1b_{2})^{2}(1b_{1})^{2}(2b_{2})^{0}(3a_{1})^{0}.}$ Молекула имеет замкнутую оболочку, неспаренных электронов нет. Заняты электронами четыре молекулярные орбитали (МО) — по два электрона на каждой МО ${\displaystyle \phi _{i}}$ , один со спином ${\displaystyle \alpha }$ , другой со спином ${\displaystyle \beta }$ , или 8 спин-орбиталей ${\displaystyle \psi }$ . Волновая функция молекулы, ${\displaystyle \Psi }$ , представленная единственным детерминантом Слэтера Ф, имеет вид

${\displaystyle {\begin{vmatrix}\phi _{1a_{1}}(1)\alpha (1)&\phi _{1a_{1}}(1)\beta (1)&\phi _{1b_{2}}(1)\alpha (1)&...&\phi _{1b_{1}}(1)\beta (1)\\\phi _{1a_{1}}(2)\alpha (2)&\phi _{1a_{1}}(2)\beta (2)&\phi _{1b_{2}}(2)\alpha (2)&...&\phi _{1b_{1}}(2)\beta (2)\\\phi _{1a_{1}}(3)\alpha (3)&\phi _{1a_{1}}(3)\beta (3)&\phi _{1b_{2}}(3)\alpha (3)&...&\phi _{1b_{1}}(3)\beta (3)\\...&...&...&...&...\\\phi _{1a_{1}}(8)\alpha (8)&\phi _{1a_{1}}(8)\beta (8)&\phi _{b_{2}}(8)\alpha (8)&...&\phi _{1b_{1}}(8)\beta (8)\end{vmatrix}}}$

Симметрия этой волновой функции определяется прямым произведением НП, по которым преобразуются все занятые спин-орбитали

${\displaystyle (a_{1})\otimes (a_{1})\otimes (b_{2})\otimes (b_{2})\otimes (a_{1})\otimes (a_{1})\otimes (b_{1})\otimes (b_{1}).}$

Принимая во внимание, что прямое произведение невырожденного НП самого на себя является полносимметричным НП и прямое произведение любого невырожденного представления Г на полносимметричное есть Г, получаем: ${\displaystyle \underbrace {\underbrace {a_{1}\otimes a_{1}\otimes } _{A_{1}}\underbrace {b_{2}\otimes b_{2}} _{A_{1}}\otimes \underbrace {a_{1}\otimes a_{1}} _{A_{1}}\otimes \underbrace {b_{1}\otimes b_{1}} _{A_{1}}} _{A_{1}}}$

Виды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях:

• твёрдом
• жидком
• газообразном

Вода может приобретать различные формы, которые могут одновременно соседствовать и взаимодействовать 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.

Виды воды по особенностям происхождения, состава или применения:

по содержанию катионов кальция и магния

• мягкая вода
• жёсткая вода

по изотопам водорода в молекуле

• лёгкая вода (по составу почти соответствует обычной)
• тяжёлая вода (дейтериевая)
• сверхтяжёлая вода (тритиевая)

другие виды

• пресная вода
• дождевая вода
• морская вода
• подземные воды
• минеральная вода
• солоноватая вода
• питьевая вода и водопроводная вода
• дистиллированная вода и деионизированная вода
• сточные воды
• или поверхностные воды
• поливода
• структурированная вода — термин, применяемый в неакадемических теориях
• мёртвая вода и живая вода — виды воды со сказочными свойствами

Вода, входящая в состав другого вещества и связанная с ним физическими связями, называется влагой . В зависимости от вида связи, выделяют:

• сорбционную, капиллярную и осмотическую влагу в твёрдых веществах,
• растворённую и эмульсионную влагу в жидкостях,
• водяной пар или туман в газах .

Вещество , содержащее влагу, называют влажным веществом . Влажное вещество, не способное более сорбировать (поглощать) влагу, — насыщенное влагой вещество .

Вещество, в котором содержание влаги пренебрежимо мало при данном конкретном применении, называют сухим веществом . Гипотетическое вещество, совершенно не содержащее влагу, — абсолютно сухое вещество . Сухое вещество, составляющее основу данного влажного вещества, называют сухой частью влажного вещества .

Смесь газа с водяным паром носит название влажный газ ( парогазовая смесь — устаревшее название) .

В природе

В атмосфере нашей планеты вода находится в виде капель малого размера, в облаках и тумане , а также в виде пара . При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков ( дождь , снег , град , роса ). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой , а твёрдая — криосферой . Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде.

Мировой океан содержит более 97,54 % земной воды, ледники — 1,81 %, подземные воды — около 0,63 %, реки и озёра — 0,009 %, материковые солёные воды — 0,007 %, атмосфера — 0,001 % .

Атмосферные осадки

Этот раздел статьи ещё не написан . Здесь может располагаться отдельный раздел. Помогите Википедии, написав его. ( 26 декабря 2020 )

Вода за пределами Земли

Вода — чрезвычайно распространённое вещество в космосе , однако из-за высокого внутрижидкостного давления вода не может существовать в жидком состоянии в условиях вакуума космоса, отчего она представлена только в виде пара или льда.

Одним из наиболее важных вопросов, связанных с освоением космоса человеком и возможности возникновения жизни на других планетах , является вопрос о наличии воды за пределами Земли в достаточно большой концентрации. Известно, что некоторые кометы более, чем на 50 % состоят из водяного льда. Не стоит, впрочем, забывать, что не любая водная среда пригодна для жизни.

В результате бомбардировки лунного кратера , проведённой 9 октября 2009 года НАСА с использованием космического аппарата LCROSS , впервые были получены достоверные свидетельства наличия на спутнике Земли водяного льда в больших объёмах .

Вода широко распространена в Солнечной системе . Наличие воды (в основном в виде льда) подтверждено на многих спутниках Юпитера и Сатурна: Энцеладе , Тефии , Европе , Ганимеде и др. Вода присутствует в составе всех комет и многих астероидов. Учёными предполагается, что многие транснептуновые объекты имеют в своём составе воду.

Вода в виде паров содержится в атмосфере Солнца (следы) , атмосферах Меркурия (3,4 %, также большие количества воды обнаружены в экзосфере Меркурия) , Венеры (0,002 %) , Луны , Марса (0,03 %) , Юпитера (0,0004 %) , Европы , Сатурн , Урана (следы) и Нептуна (найден в нижних слоях атмосферы).

Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3—4 % в тропиках и до 2·10 ⁻⁵ % в Антарктиде .

Кроме того, вода обнаружена на экзопланетах , например HD 189733 A b , HD 209458 b и GJ 1214 b .

Жидкая вода, предположительно, имеется под поверхностью некоторых спутников планет — наиболее вероятно, на Европе — спутнике Юпитера .

Биологическая роль

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 водоёмах замерзает сверху, а не снизу. Образовавшийся слой льда препятствует дальнейшему промерзанию водоёма, это позволяет его обитателям выжить. Существует и другая точка зрения: если бы вода не расширялась при замерзании, то не разрушались бы клеточные структуры, соответственно замораживание не наносило бы ущерба живым организмам. Некоторые существа ( тритоны ) переносят замораживание/оттаивание — считается, что этому способствует особый состав клеточной плазмы, не расширяющейся при замораживании.

Применение

В земледелии

Выращивание достаточного количества сельскохозяйственных культур на открытых засушливых землях требует значительных расходов воды на ирригацию .

Для питья и приготовления пищи

Живое человеческое тело содержит от 50 % до 75 % воды , в зависимости от веса и возраста. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти. В зависимости от температуры и влажности окружающей среды, физической активности и т. д. человеку нужно выпивать разное количество воды; ведётся много споров о том, сколько воды нужно потреблять для оптимального функционирования организма.

Питьевая вода представляет собой воду из какого-либо источника, очищенную от микроорганизмов и вредных примесей. Пригодность воды для питья при её обеззараживании перед подачей в водопровод оценивается по количеству кишечных палочек на литр воды, поскольку кишечные палочки распространены и достаточно устойчивы к антибактериальным средствам, и если кишечных палочек будет мало, то будет мало и других микробов . Если кишечных палочек не больше, чем 3 на литр, вода считается пригодной для питья .

В спорте

Многими видами спорта занимаются на водных поверхностях, на льду, на снегу и даже под водой. Это подводное плавание , хоккей , лодочные виды спорта, биатлон , шорт-трек и др.

Для смазки

Вода применяется как смазочный материал для смазки подшипников из древесины, пластиков, текстолита, подшипников с резиновыми обкладками и др. Воду также используют в эмульсионных смазках .

Исследования

Происхождение воды на планете

Происхождение воды на Земле является предметом научных споров. Некоторые учёные ^{[ кто? ]} считают, что вода была занесена астероидами или кометами на ранней стадии образования Земли, около четырёх миллиардов лет назад, когда планета уже сформировалась в виде шара. В 2010-е годы было установлено, что вода появилась в мантии Земли не позже 2,7 миллиардов лет назад .

Гидрология

Гидроло́гия — наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой , а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.). Предметом изучения гидрологии являются все виды вод гидросферы в океанах , морях , реках , озёрах , водохранилищах , болотах , почвенных и подземных водах .

Также гидрология исследует круговорот воды в природе , влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий; проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом; даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии физике и других науках. Данные гидрологии моря используются при плавании и ведении боевых действий надводными кораблями и подводными лодками .

Гидрология подразделяется на океанологию, гидрологию суши и гидрогеологию:

• Океанология подразделяется на биологию океана , химию океана, геологию океана, физическую океанологию, и взаимодействие океана и атмосферы.
• Гидрология суши подразделяется на гидрологию рек ( речную гидрологию, потамологию ), озероведение (лимнологию) , болотоведение , гляциологию .
• Гидрогеология — наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается взаимодействие подземных вод с горными породами, поверхностными водами и атмосферой. В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология. Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

См. также

• Бутилированная вода
• Горение водорода

Литература

• Яковлев В. А. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• / Рец. А. А. Соколов. — Л. : Гидрометеоиздат , 1989. — 272 с. — 113 000 экз. — ISBN 5-286-00161-0 .
• Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. — М.: МАКС-Пресс. 2008. — 200 с. — ISBN 978-5-317-02625-7 .
• О некоторых вопросах поддержания качества воды и её самоочищения // Водные ресурсы . — 2005. — Т. 32. — № 3. — С. 337—347.
• Андреев В. Г. Влияние протонного обменного взаимодействия на строение молекулы воды и прочность водородной связи // Материалы V Международной конференции «Актуальные проблемы науки в России». — 2008. — Т. 3. — С. 58—62.
• . — М. : Знание , 1973. — 96 с.
• Кульский Л. А. , Даль В. В., Ленчина Л. Г. . — Киев: Радянська школа, 1982. — 120 с.
• Мельник А. Г. // Святая вода в иеротопии и иконографии христианского мира / ред.-сост. А.М. Лидов. — М. : ООО "Феория", 2017. — С. 496—520 . — ISBN 978-5-91796-061-6 .
• . — М. : Стандартинформ, 2015. — iv + 16 с.
• Encrenaz, Thérèse. ISO observations of the giant planets and Titan: what have we learnt? (англ.) // Planetary and Space Science : journal. — 2003. — February ( vol. 51 , no. 2 ). — P. 89—103 . — doi : . — Bibcode : .

Примечания