Презентация по естествознанию "Вода. Физические и химические свойства воды" (10 класс)

УРОК № ВОДА. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ 1. Охарактеризуйте значение воды в живой и неживой природе. 2. Перечислите известные вам агрегатные состояния воды. 3. расскажите, какие бывают атмосферные осадки.

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ Молекула воды имеет угловое строение: ядра входящих в ее состав атомов образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся 2 атома водорода, а в вершине – атом кислорода. Межъядерное расстояние О-Н близко к 0,1 нм, расстояние между ядрами атомов водорода равно 0,15 нм, угол между связями Н-О-Н равен 104,5°.

Из октетной оболочки атома кислорода в молекуле воды четыре электрона задействованы в образовании ковалентных связей О-Н, оставшиеся четыре составляют две неподеленные электронные пары: Н-О-Н

Связи О-Н являются полярными за счет более высокой электроотрицательности кислорода, на котором локализован частичный отрицательный заряд. На атомах водорода, напротив, создается заряд дефицит электронной плотности и образуется частичный положительный

В целом молекула Н₂О является полярной молекулой, т.е. диполем. В физике и химии существуют различные точки зрения на водородную связь. В физике ионную, ковалентную и металлическую химические связи рассматривают как отдельные типы связей, тогда как водородную связь в отдельный тип не выделяют. Она рассматривается как частный случай межмолекулярного взаимодействия.

Межмолекулярная водородная связь – это взаимодействие между атомами водорода одной молекулы и атомами фтора, кислорода и азота другой молекулы

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ При обычных условиях вода – жидкое прозрачное вещество без цвета, вкуса и запаха. Плотность жидкой воды имеет максимальное значение 1г/см³ при 4 °С. При 0° С вода переходит из жидкого состояния газообразном состоянии. в твердое – лед. При 100 °С кипит и переходит в газообразное состояние – водяной пар. Аналоги воды пол строению и химическому составу - Н₂S, Н₂Se, Н₂Te – при комнатной температуре находятся в

Свойства воды Вода способна расширяться при замерзании и иметь при +4°С максимальную плотность. Вода обладает высокими значениями удельной теплоты плавления и удельной теплоты парообразования, которым академик В.И. Вернадский придавал планетарное значение, так как они определяют многие физико-химические и биологические процессы на Земле.

Свойства воды Вода имеет высокую удельную теплоемкость. Вода имеет высокое поверхностное натяжение. Вязкость воды с ростом давления при температуре ниже -30 °С значительно уменьшается.

Поверхностным натяжением – называют величину, равную работе А, затраченной на увеличение поверхности жидкости на единицу: σ = А/S, где S – площадь поверхности.

ДИССОЦИАЦИЯ. ВОДА КАК РАСТВОРИТЕЛЬ Вода имеет исключительно важное значение для жизнедеятельности клеток, тканей и органов всех живых организмов на Земле, так как является средой, в которой происходят реакции, лежащие в основе обмена веществ и энергии. Помимо этого вода выполняет роль растворителя для различных химических веществ.

Все вещества делятся на два типа: 1.Гидрофильные – хорошо растворимые в воде (многие соли, спирты, кислоты, моносахариды и дисахариды и др); 2.Гидрофобные – плохо растворимые в воде (жиры, полисахариды, сложные эфиры, жирные кислоты и др.).

Взаимодействие воды с гидрофильными веществами определяет такое явление, как осмос – диффузия воды через полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора. Диффузия – явление взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого.

Вода – среда и причина диссоциации электролитов. Замечательными гидрофильными веществами являются электролиты – соединения, которые в водной среде и под действием ее молекул распадаются на ионы – диссоциируют.

По способности диссоциировать все электролиты делятся на слабые и сильные. 1.Слабые электролиты диссоциируют незначительно и обратимо. При этом процесс смещен в сторону соединения ионов в молекулы. 2.Сильные электролиты почти полностью распадаются на ионы и поэтому диссоциируют необратимо.

Вода – амфотерное соединение. Чистую воду можно рассматривать одновременно и как кислоту, и как основание. Это результат своеобразной «борьбы» молекул воды друг с другом. Одна из молекул «умудряется» вырвать у соседки протон и присвоить его себе, превращаясь при этом в ион гидроксония, т.е. в кислоту, а утратившая протон молекула становится гидроксид-ионом, т.е. основанием. Такому явлению дано особое название – самоионизация.

При ионизации одновременно образуются катионы водорода и гидроксид-анионы, т.е. вода является слабым амфотерным электролитом. Для измерения концентрации ионов в любом водном растворе используют так называемую шкалу рН, с помощью которой обозначают характер водной среды.

Растения, живущие на кислых почвах или в воде с кислотной средой, у которой рН<6,5, называют ацидофилами (от лат. Кислый и греч. люблю). Растения, живущие на щелочных почвах, у которых рН>7,5, называют базофилами (от лати. Основание и греч. люблю). Такие почвы богаты кальцием, магнием и натрием, имеют пустыни и засушливые степи, где растут полынь, солянка, лебеда, ковыль и т.д.

Величина рН является характеристикой для всех жидкостей любого организма и в норме исключительно постоянна. В живой природе обеспечение нормальных для жизнедеятельности организмов значений рН их жидких сред очень важно. Оно позволяет поддерживать гомеостаз – постоянство внутренней среды организма.

Гидратация – присоединение воды к веществу – в жизни биосферы имеет большое значение. Например, гидратация кислотных оксидов приводит к образованию кислот, которые восполняют недостаток связанного азота в почве. Кислотные дожди – это результат взаимодействия атмосферной влаги с оксидами, содержащимися в выбросах вулканических газов, но гораздо чаще – в выбросах промышленных предприятий и транспорта. Попадая на листья и хвою деревьев, они вызывают их ожоги, деревья заболевают, леса сохнут, погибают мхи и лишайники.

РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА Гидролиз играет огромную роль в жизнедеятельности разных природных сред. Гидролиз – это процесс обменного взаимодействия веществ с водой, приводящий к их разложению.

Гидролиз – «насильственное» связывание одного из ионов, образующихся при диссоциации воды. Это приводит к изменению кислотности растворов.

1. Гидролиз по аниону характерен для солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой. 2. Гидролиз по катиону протекает с солями, образованными слабым основанием и сильной кислотой

ФОТОЛИЗ ВОДЫ Под действием солнечной энергии происходит фотолиз (от греч. Свет и разрушение), вода разлагается. Фотолиз – это процесс распада молекул вещества под действием поглощенного им света.

Этот процесс – основа поступления кислорода в атмосферу Земли и поддержания постоянства ее состава.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ 1. Какое строение имеет молекула воды 2. Какими физическими и химическими свойствами обладает вода 3. Какие растения называют ацидофилами, какие – базофилами 4. Что такое гидролиз и фотолиз