[:ru]
Вода как вещество, без которого совершенно невозможно представить живую природу, обладает целым рядом целебных свойств. Исключительно велика роль воды во многих процессах: она разносит по всему организму продукты питания, участвует в формировании климатических условий, распространении солнечной энергии по всему миру и создании жизненной среды буквально для всех живых существ. Все свои функции вода способна выполнять в силу того, что она обладает поистине чудотворными качествами. Стоит, для примера, взять любое присущее воде свойство, чтобы понять ее значимость для течения жизненно важных процессов.
Вода в природе существует в твердом, жидком и парообразном состоянии (все три фазы мы можем наблюдать). Она и в этом смысле может быть названа уникальным веществом. Кстати, другие вещества, переходя из жидкого состояния в твердое, уплотняются, сжимаются, так как уменьшается расстояние между их молекулами; вода же ведет себя совсем наоборот. Она при замерзании теряет плотность. Замерзающая масса воды в силу этого поднимается на поверхность вместо того, чтобы идти на дно. Образовавшийся слой льда препятствует проникновению холодного воздуха, в результате вода подо льдом получает возможность сохранять тепло и не превращаться в лед. Поэтому даже если температура воздуха достигла отметки — 50? С, там она имеет температуру, близкую к нулю. И жизнь продолжается!
Среди всех известных нам жидкостей значение поверхностного натяжения воды самоебольшое. Это ее свойство является существенным фактором, необходимым для образования дождевых капель. В противном случае пары воды, поднявшись в небо и обратившись в облака, не смогли бы так легко и просто превратиться в капли, чтобы затем пролиться дождем на землю.
Более того, именно вода обладает наивысшей точкой кипения среди остальных веществ, встречающихся в природе в жидком виде. Только при температуре около 100? С она интенсивно превращается в пар. Это обстоятельство способствует замедлению процессов испарения и тем самым помогает избежать больших потерь воды.
Для таяния превратившейся в лед воды необходима относительно высокая температура (чуть ниже, чем у аммиака). Зная, сколько энергии нужно для того, чтобы на порядок изменить состояние 1 г воды, на основе удельной нормы можно вычислить, сколько энергии тратится на таяние льдов и снегов. Таким образом, данное обстоятельство и его составляющие суть существенные факторы климатических различий на земле. Дело еще и в том, что три четверти земной поверхности покрыты водой, а 97,6% всей воды сосредоточено в морях и океанах и только 2,4 % — на суше.
Занимая громадные пространства и обладая несметной массой, вода играет важнейшую роль в деле сохранения на Земле солнечной энергии, являющейся наиболее необходимым источником жизни. 30% полу- чаемой от Солнца в виде коротковолновой радиации энергии отражается от земной поверхности и через атмосферу уходит в космос. 47% энергии задерживается атмосферой и земной поверхностью, трансформируется в тепловую энергию, а затем, в результате тепловой отдачи, возвращается в космос. Таким образом, на Земле остается лишь 23 % поступающей от Солнца энергии, но и этого количества вполне достаточно, чтобы на земной поверхности происходило испарение воды и чтобы массы воздуха, содержащие эти пары, нагревались и приходили в движение. Так создается приемлемый для жизни климат Земли, и, как мы видим, в этом процессе существенную роль играет вода. Она находится в состоянии постоянного круговорота ( в этом еще одна ее особенность), становясь источником обновления. Происходит величественное движение воды в природе: она превращается в пар, поднимается в атмосферу, уносится с облаками туда, где она необходима, и в виде осадков снова возвращается на землю; далее она пополняет запасы подземных вод и создает на земной поверхности разнообразные водные ресурсы. Жизненно важные потребности в воде обеспечиваются именно благодаря описанному круговороту. Ведь на долю суши приходится всего 2,4 % всех запасов воды на Земле, поэтому значение ее круговорота в природе трудно переоценить. С другой стороны, только 10 % находящейся на суше воды (что составляет около 3-4 миллионов км3) теоретически годно к применению в качестве пресной питьевой воды. В настоящее время принято считать, что ежегодная потребность человечества в воде составляет 5500 км3. Это в три раза больше того количества воды, которым располагают все проточные источники. Так как этого недостаточно для удовлетворения всей потребности в воде, понятно, что недостающее количество будет покрыто за счет подземных источников. Если сравнить годовое коли чество воды, находящейся в проточных источниках, и существующую потребность в ней, то становится ясно, что она составляет 15 % циркулирующей воды. Судя по этому результату, удовлетворение постоянно растущих потребностей в воде со временем встретится с очень серьезными проблемами.
Одно из самых чудодейственных свойств воды обнаруживается благодаря водородным соединениям. Как известно, в молекуле воды соединены два атома водорода и один атом кислорода. Молекула воды не может возникнуть так, чтобы к атому кислорода прицепилось с двух противоположных сторон по атому водорода. Напротив, атом кислорода присоединяется к двум атомам водорода, в результате чего последние составляют положительно заряженный полюс молекулы, а атом кислорода, находясь на противоположной стороне, составляет отрицательно заряженный полюс. Иначе говоря, образуются двухполюсные молекулы воды, которые начинают группироваться друг с другом, притягиваясь с помощью разных полюсов. Соединения водорода придают воде необычные свойства. Так, например, если мы возьмем из периодической таблицы элементы, близкие к кислороду, и их соединения с двумя атомами водорода, то выяснится, что вода очень сильно отли- чается от этих соединений. Сера (S), селений (Se) и теллурий (Te) как элементы занимают место в группе VI, рядом с кислородом, и им присущи свойства, очень похожие на свойства кислорода. Под влиянием атмосферного давления и комнатной температуры большинство элементов этой группы при соединении с водородом принимают газообразное состояние. При этом в подобных соединениях молекулы тяжелее молекулы воды: у H2S молекулярный вес — 34, у H2Sе — 81, у H2Те — 130. Вода же обладает молекулярным весом 18, то есть легче их всех, однако, вопреки ожиданиям, находится в описанных условиях не в газообразном, а в жидком состоянии. Впрочем, и она, достигнув температуры плюс 100° С, переходит в газообразное состояние (то есть испаряется). При равной температуре плотность воды выше, чем у перечисленных элементов.
В сравнении с другими гидридами вода выигрывает и в силе поверхностного натяжения, и в способности не проводить электри чество. Благодаря своим особенностям, вода является прекрасным растворителем, она способна вобрать в себя множество соединений, столь необходимых для существования жизни.
Есть еще одна важная функция воды, которая состоит в том, что наличие ее в атмосфере Земли “тормозит” остывание нашей планеты в результате излучения тепла в околоземное пространство. Ныне средняя температура у поверхности Земли составляет плюс 15° С, но если бы в ее атмосфере не было воды, по предположениям ученых, этот показатель упал бы до 0° С. Любопытно, что раскаленный воздух пустынь имеет самую низкую влажность и температура в этих регионах днем может достичь самой высокой отметки (около 65° С), по ночам же идет остывание пустыни до низших пределов. Что касается обычных, нормальных условий, то излучению земного тепла в пространство препятствуют пары воды, содержащиеся в околоземной атмосфере, и его потери здесь составляют около 20 %.
По сравнению с другими жидкостями вода обладает наивысшим показателем электри ческого сопротивления. В водной среде сила притяжения наэлектризованных частиц друг к другу достаточно слаба, поэтому ионизированные частицы солей прекрасно растворяются в воде, хотя большинство этих солей имеет слабую растворимость в органических жидкостях. Вода — отличный растворитель. Пожалуй, нет таких веществ, которые не растворились бы в ней. Таким образом, благодаря этому ее свойству, растения обеспечиваются минеральными веществами, необходимыми для их питания и роста.
Влияние загрязнения на воду
Образовавшиеся в атмосфере дождевые капли, начав свое движение, приходят в соприкосновение с такими газами, как кислород, азот, двуокись углерода, которые растворяются в них. Мельчайшие твердые вещества, имеющие микроскопическую вели чину и находящиеся в атмосфере, также оказываются в плену у дождевых капель. Стало быть, вода производит своеобразную очистку воздуха. Благодаря двуокиси углерода, вода обретает особенности, свойственные легким кислотам, и становится очень хорошим растворителем. Однако, это выгодное приобретение в дальнейшем становится невыгодным, если из-за увеличения пропорции двуокиси серы происходит еще больший рост кислотности воды. Ведь чрезмерная кислотность приводит к печальным результатам: в такой среде растворяются и те вредные вещества, которые раньше не растворялись и не входили в состав воды. Теперь путь открыт: чрезмерная кислотность воды таит в себе опасность отравления и растений, и животных, обитающих в воде. Прямой вред растительности наносят “кислотные дожди”. Теперь легко понять, почему в условиях загрязнения уничтожаются целые леса. Та самая вода, которая служила источником жизни и сохраняла естественное равновесие в природе и постоянство круговорота, превращается в свою противоположность и становится убийцей.
Жизнь без воды невозможна. Человек без продуктов питания способен жить неделями, но без воды его существование продлится лишь несколько дней. Представим себе, что имеющиеся на Земле запасы воды останутся неизменными, зато будут расти и расти объемы потребления и масштабы загрязнения. Это означает, что связанные с водой проблемы неоднократно могут вновь возникать в будущем, увеличиваясь день ото дня. Поэтому нам следует бережно относиться к воде, не забывая о той важной роли, которую она играет в нашей жизни.[:ua]Вода як речовина, без якого абсолютно неможливо уявити живу природу, має цілу низку цілющих властивостей. Виключно велика роль води в багатьох процесах: вона розносить по всьому організму продукти харчування, бере участь у формуванні кліматичних умов, поширенні сонячної енергії по всьому світу і створення життєвого середовища буквально для всіх живих істот. Всі свої функції вода здатна виконувати в силу того, що вона володіє воістину чудотворними властивостями. Варто, для прикладу, взяти будь-властиве воді властивість, щоб зрозуміти її значимість для перебігу життєво важливих процесів.
Вода в природі існує в твердому, рідкому і пароподібному стані (всі три фази ми можемо спостерігати). Вона і в цьому сенсі може бути названа унікальним речовиною. До речі, інші речовини, переходячи з рідкого стану в тверде, ущільнюються, стискаються, тому що зменшується відстань між їх молекулами; вода ж поводиться зовсім навпаки. Вона при замерзанні втрачає щільність. Замерзаюча маса води в силу цього піднімається на поверхню замість того, щоб йти на дно. Утворився шар льоду перешкоджає проникненню холодного повітря, в результаті вода під кригою отримує можливість зберігати тепло і не перетворюватися в лід. Тому навіть якщо температура повітря досягла позначки — 50? С, там вона має температуру, близьку до нуля. І життя триває!
Серед усіх відомих нам рідин значення поверхневого натягу води самоебольшое. Це її властивість є суттєвим фактором, необхідним для утворення дощових крапель. В іншому випадку пари води, піднявшись в небо і звернувшись в хмари, не змогли б так легко і просто перетворитися в краплі, щоб потім пролитися дощем на землю.
Більш того, саме вода володіє найвищою точкою кипіння серед інших речовин, що зустрічаються в природі в рідкому вигляді. Тільки при температурі близько 100? З вона інтенсивно перетворюється на пару. Ця обставина сприяє уповільненню процесів випаровування і тим самим допомагає уникнути великих втрат води.
Для танення перетворилася в лід води необхідна відносно висока температура (трохи нижче, ніж у аміаку). Знаючи, скільки енергії потрібно для того, щоб на порядок змінити стан 1 г води, на основі питомої норми можна обчислити, скільки енергії витрачається на танення льодів і снігів. Таким чином, дана обставина і його складові суть істотні фактори кліматичних відмінностей на землі. Справа ще й у тому, що три чверті земної поверхні покриті водою, а 97,6% всієї води зосереджено в морях і океанах і тільки 2,4% — на суші.
Займаючи величезні простори і володіючи незліченною масою, вода відіграє найважливішу роль у справі збереження на Землі сонячної енергії, що є найбільш необхідним джерелом життя. 30% напів- чаєм від Сонця у вигляді короткохвильового радіації енергії відбивається від земної поверхні і через атмосферу йде в космос. 47% енергії затримується атмосферою і земною поверхнею, трансформується в теплову енергію, а потім, в результаті теплової віддачі, повертається в космос. Таким чином, на Землі залишається лише 23% надходить від Сонця енергії, але і цієї кількості цілком достатньо, щоб на земній поверхні відбувалося випаровування води і щоб маси повітря, що містять ці пари, нагрівалися і приходили в рух. Так створюється прийнятний для життя клімат Землі, і, як ми бачимо, в цьому процесі суттєву роль відіграє вода. Вона знаходиться в стані постійного кругообігу (в цьому ще одна її особливість), стаючи джерелом оновлення. Відбувається величне рух води в природі: вона перетворюється в пар, піднімається в атмосферу, несеться з хмарами туди, де вона необхідна, і у вигляді опадів знову повертається на землю; далі вона поповнює запаси підземних вод і створює на земній поверхні різноманітні водні ресурси. Життєво важливі потреби у воді забезпечуються саме завдяки описаним круговороту. Адже на частку суші припадає лише 2,4% усіх запасів води на Землі, тому значення її кругообігу в природі важко переоцінити. З іншого боку, тільки 10% знаходиться на суші води (що становить близько 3-4 мільйонів км3) теоретично щороку до застосування в якості прісної питної води. В даний час прийнято вважати, що щорічна потреба людства в воді становить 5500 км3. Це в три рази більше тієї кількості води, який мають всі проточні джерела. Так як цього недостатньо для задоволення всієї потреби у воді, зрозуміло, що недостатня кількість буде покрито за рахунок підземних джерел. Якщо порівняти річне коли чество води, що знаходиться в проточних джерелах, і існуючу потребу в ній, то стає ясно, що вона становить 15% циркулюючої води. Судячи з цього результату, задоволення постійно зростаючих потреб в воді з часом зустрінеться з дуже серйозними проблемами.[:]
