Реферат: Мир воды

БЕСЕДА О САМОМ НЕОБЫКНОВЕННОМ В МИРЕ

ВЕЩЕСТВЕ.

Что такое вода?

Такой вопрос может показаться не только странным, но и немного невеж-ливым. Кто же этого может не знать? Всякий знает, что вода – это соедине-ние водорода и кислорода. Вот ее всем извесная формула:

С водой очень хорошо знаком каждый, кто привык умываться по утрам,

пьёт чай, умеет плавать, любит бегать под дождем, не боясь промокнуть, кататься на коньках, и ходить на лыжах.

Сколько существует различных водородов?

В природе существует три различных водорода – три его изотопа. Самый легкий - . Химики его часто называют протием. Водород в обычной воде почти нацело состоит из протия. Кроме него, во всякой воде есть тяжелый водород – дейтерий , его чаще, в химии обозначают симвллом D. Дейтерия в воде очень мало. Но на каждые 6700 атомов протия в среднем приходится только один атом дейтерия. Кроме протия и дейтерия, сущест-вует еще сверхтяжелый водород - .Его обычно называют тритием и обозначают символом Т. Тритий радиоактивен, период его полураспада немного больше 12 лет. Он непрерывно образуется в стратосфере под действием космического излучения. Кол – во трития на нашей Земле исче-зающе мало – меньше одного килограмма на всем земном шаре; но, несмотря на это, его можно обнаружить повсюду, в любой капле воды.

Физики научились получать тритий искусственно в ядерных реакторах.

Так же ученые обнаружили, что возможно существование четвертого изотопа водорода - и даже пятого - . Они тоже должны быть радиоактивными.

Сколько на свете кислородов?

В природе найдены три различных изотопа кислорода. Больше всего легкого кислорода , значительно меньше тяжелого и совсем мало кислорода . В кислороде воздуха, которым мы дышим, на каждые десять атомов приходится 55 атомов и более 26000 атомов изотопа кисло-рода .

Физики сумели создать в своих ускорителях и реакторах еще четыре радиоактивных изотопа кислорода: ,,и . Все они живут очень не долго и через несколько минут распадаются.

Сколько может быть различных вод?

Если подсчитать все возможные соединения с общей формулой , то результат покажется неожиданным: всего могут сушествовать сорок две различных воды. Из них тридцать три воды будут радиоактивными, но и стабильных, устойчивых вод будет тоже немало – девять:

Если же подтвердится, что существуют еще два сверхтяжелых изотопа водорода - и , то будут возможны уже сто пять различных типов молекул воды.

Подсчитайте сами, сколько различных вод, молекулы которых содержат тритий, могут образовываться на границе с космосом и постепенно вместе с дождями выпадать на землю. Попробуйте сосчитать также, сколько различных радиоактивных вод возникает в воде, охлаждающей атомный реактор.

Где бы в мире ни зачерпнуть стакан воду, в нем окажется смесь различ-ных молекул, неодинаковых по изотопному составу.

Что такое обыкновенная вода?

Такой воды в мире нет. Нигде нет обыкновенной воды. Она всегда необык-новенная. Даже по изотопному составу вода в природе всегда различная.Она зависит от истории воды – от того, что с ней происходило в бесконечном многообразии ее круговорота в природе. При испарении вода обогащается протием, и вода дождя поэтому отлична от воды озера. Вода реки непохожа на морскую воду. В закрытык озерах вода содержит больше дейтерия, чем вода, горных ручьев. В каждом источнике свой изотопный состав воды.

Когда зимой замерзает вода в озере, никто из тех, кто катается на коньках, и не подозревает, что изотопный состав льда изменился. В нем уменьшилось содержание тяжелого водорода, но зато повысилось кол – во тяжелого кислорода. Поэтому вода из растаявшего льда уже другая, и отличается от той воды, из которой лед был получен.

Если воду разложить химически и сжечь добытый из нее водород, то получится снова вода, но совсем другая,потому что в воздухе изотопный состав кислорода отличается от среднего изотопного состава кислорода воды. Но зато, в отличии от воды, изотопный состав воздуха один и тот же на всем земном шаре.

Вода в природе не имеет постоянного изотопного состава, она вечно меняется, и только поэтому нельзя сказать, что где – то есть какая – то обыкновенная вода.

Что такое легкая вода?

Это та самая вода, формулу которой знают все школьники - . Но такой воды в природе нет.Такую воду с огромным трудом приготовили ученые. Она им понадобилась для точного измерения свойств воды, и в первую очередь для измерения ее плотности. Пока такая вода существует только в нескольких крупнейших лабораториях мира, где изучают свойства различных изотопных соединений.

Что такое тяжелая вода?

И этой воды в природе нет. Строго говоря, нужно было бы называть тяжелой водой, состоящую только из одних тяжелых изотопов водорода и кислорода - ; но такой воды нет даже и в лабораториях ученых. Пока она еще никому ненужна и незачем ее готовить. Конечно, если эта вода понадобиться науке или технике, ученые сумеют найти способ, как ее получить: и дейтерия, и тяжелого кислорода в природной воде сколько угодно.

В науке и ядерной технике принято условно называть тяжелой водой тяжеловодородную воду. Она содержит только дейтерий, в ней совсем нет обычного легкого изотопа водорода. Изотопный состав по кислороду в этой воде соответствует обычно составу кислорода воздуха.

Еще совсем недавно никто в мире и не подозревал, что такая вода существует, а теперь во многих странах мира работают гигантские заводы, перерабатывающие миллионы тонн воды, что бы извлечь из неё дейтерий и получить чистую тяжелую воду (1,1 OH).

Бывает ли полутяжелая вода?

Полутяжелой водой можно назвать воду со смешанными молекулами состава HDO. Она есть во всякой природной воде, но получить ее в чистом виде невозможно, потому что в воде всегда протекают реакции изотопного обмена. Атомы изотопов водорода очень подвижны и непрерывно переходят из одной молекулы воды в другую. Приготовить воду, средний состав которой будет соответствовать формуле полутяжелой воды, нетрудно. Но благодаря реакции обмена

она будет представлять собой смесь молекул с разным изотопным составом: , , .

Что такое “нулевая” вода?

Нулевая вода состоит из чистого легкого водорода и кислорода воздуха. Эту воду физико – химики выбрали в качестве эталона: у нее постоянный состав. Ее не так уж трудно получить, и с ней удобно сравнивать воду неизвестного свойства определив разницу, в плотности, легко найти содер-жание дейтерия.

А может быть, есть еще какая – нибудь вода?

Кроме всех перечисленных вод, еще существует тяжелокислородная вода - . Получать ее из природной воду очень сложно и трудно. До сих пор эту воду в чистом виде еще, пожалуй, никто не сумел приготовить.

Тяжелокислородная вода очень нужна для исследования многих биохимических процессов, поэтому довольно концентрированные растворы этой воды в воде обычно получают теперь на заводах.

А радиоактивная вода существует?