Вода таблица менделеева как пишется

Вода
молекула воды 
размер молекулы воды 
Систематическое
наименование
Оксид водорода
Вода
Традиционные названия вода
Хим. формула H2O
Состояние жидкость
Молярная масса 18,01528 г/моль
Плотность 0,9982 г/см3
Твёрдость 1,5
Динамическая вязкость 0,00101 Па·с
Кинематическая вязкость 0,01012 см²/с
(при 20 °C)
Скорость звука в веществе (дистиллированная вода) 1348 м/с
Т. плав. 273,1 K (0 ° C)
Т. кип. 373,1 K (99,974 ° C) °C
Тройная точка 273,2 K (0,01 ° C), 611,72 Па
Кр. точка 647,1 K (374 ° C), 22,064 МПа
Мол. теплоёмк. 75,37 Дж/(моль·К)
Теплопроводность 0,56 Вт/(м·K)
Удельная теплота испарения 2256,2 кДж/кг
Удельная теплота плавления 332,4 кДж/кг
Показатель преломления 1,3945, 1,33432, 1,32612, 1,39336, 1,33298 и 1,32524
Рег. номер CAS 7732-18-5
PubChem 962
Рег. номер EINECS 231-791-2
SMILES

O

InChI

1S/H2O/h1H2

XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N

RTECS ZC0110000
ChEBI 15377
ChemSpider 937
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.
 

планета земля

(71% воды и 29% суши, но назвали планета Земля, а не планета Вода….)

Вода (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение с химической формулой H2O: молекула воды 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.

Всего на Земле около 1400 млн кубических километров воды. Вода покрывает 71 % поверхности земного шара (океаны, моря, озёра, реки, льды — 361,13 млн квадратных километров). 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 озерах. Материковые солёные воды составляют 0,007 %, в атмосфере содержится 0,001 % от всей воды нашей планеты.

Содержание

  • 1 Химические названия
  • 2 Образование воды
  • 3 Свойства
    • 3.1 Физические свойства
      • 3.1.1 Агрегатные состояния
    • 3.2 Оптические свойства
    • 3.3 Изотопные модификации
    • 3.4 Химические свойства
      • 3.4.1 Волновая функция основного состояния воды
  • 4 Виды
  • 5 В природе
    • 5.1 Атмосферные осадки
    • 5.2 Вода за пределами Земли
  • 6 Биологическая роль
  • 7 Применение
  • 8 Исследования
    • 8.1 Происхождение воды на планете
    • 8.2 Гидрология
    • 8.3 Гидрогеология
  • 9 Факты

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

Образование воды

Известно, что 2 объема водорода взаимодействуют с 1 объемом кислорода с образованием воды. При реакции выделяется большое количество тепла, как и при горении свечи. Продукт реакции — вода — не похожа на исходные вещества — водород и кислород. Следовательно, превращение, происходящее при взаимодействии водорода и кислорода, должно быть отнесено к химическим реакциям.

В соответствии с атомно-молекулярной теорией мы начинаем рассуждение, предполагая, что в реакции участвуют молекулы H2 и O2. В результате реакции образуются молекулы воды. Связи между атомами в реагирующих веществах разрываются и атомы перегруппировываются. При этом возникают новые связи в молекулах продукта реакции. Эти превращения легко представить с помощью молекулярных моделей. Молекулярную модель можно представить как две молекулы H2 (четыре атома) и одна молекула O2 (два атома). Если эти молекулы будут реагировать с образованием воды, то связи между атомами в молекулах водорода и кислорода должны разорваться. Затем «завязываются» новые связи и образуются две молекулы воды. Отметим, что в результате реакции происходит перегруппировка атомов, но общее число атомов при этом не изменяется.

Пример образования молекул воды

Один миллион молекул кислорода реагирует с достаточно большим количеством молекул водорода с образованием воды. Сколько молекул воды образуется? Сколько молекул водорода требуется для этой реакции?

Для получения 100 молекул воды расходуется 100 молекул водорода и 50 молекул кислорода. Таким образом, для получения 1 моля воды (6,02 · 1023 молекул) нам потребуется 1 моль водорода (6,02 · 1023 молекул) и 0,5 моля кислорода (3,01 · 1023 молекул). Результаты приведены в таблице:

Водород Кислород Вода
Число молекул 2 1 2
4 2 4
100 50 100
6,02 · 1023 3,01 · 1023 6,02 · 1023
Число молей 1 0,5 1
2 1 2
10 5 10

Реакция между водородом и кислородом протекает намного быстрее, если эти газы смешать и затем поджечь смесь искрой. Происходит сильный взрыв. Тем не менее, на 1 моль реагирующего водорода образуется такое же количество продукта реакции — воды — и выделяется столько же тепла, как и при обычном горении.

Если реагируют 1 моль чистого водорода и 0,5 моля чистого кислорода, образуется 1 моль воды. Количество тепла, выделяющееся при образовании 1 моля воды, равно 68000 кал. Если же мы возьмем только 0,025 моля чистого водорода, то потребуется 0,5 · 0,025 моля кислорода. При этом образуется 0,025 моля воды. Если получено только 0,025 моля воды, то выделяется лишь 0,025 · 68 000 = 1700 кал тепла.

Источником этой тепловой энергии должны быть сами реагирующие вещества (водород и кислород), так как к системе извне подводится только тепло, необходимое для поджигания смеси. Отсюда можно сделать вывод, что вода содержит меньше энергии, чем реагирующие вещества, используемые для ее получения. Реакция, при которой выделяется тепло, называется экзотермической. Количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 моля водорода (68 000 кал, или 68 ккал), называется молярной теплотой сгорания водорода.

Свойства

Физические свойства

Вода при нормальных условиях находится в жидком состоянии, тогда как аналогичные водородные соединения других элементов являются газами (H2S, CH4, 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). 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 °С, а замерзала при −100 °С.

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
H2O 3,9834 0,01
D2O 11,2 3,82
T2O 13,4 4,49
H218O 4,3 0,31

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением, уступая в этом только ртути. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая 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 используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности.

капля воды

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) и гидроксильных ионов OH составляет 10-7 моль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть присутствуют другие положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Агрегатные состояния

состояния воды

Фазовая диаграмма воды: по вертикальной оси — давление в Па, по горизонтальной — температура в Кельвинах. Отмечены критическая (647,3 K; 22,1 МПа) и тройная (273,16 K; 610 Па) точки. Римскими цифрами отмечены различные структурные модификации льда

Основные статьи: Водяной пар, Лёд, Фазовая диаграмма воды

По состоянию различают:

  • «Твёрдое» — лёд
  • «Жидкое» — вода
  • «Газообразное» — водяной пар

типы снежинок

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 (Ткип), °C
0,987 (105 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.

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

Основная статья: Изотопный состав воды

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)  H2O
  • тяжёлая вода (дейтериевая)  D2O
  • сверхтяжёлая вода (тритиевая)  T2O
  • тритий-дейтериевая вода  TDO
  • тритий-протиевая вода  THO 
  • дейтерий-протиевая вода  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 (H2O17 и H2O18) содержится больше, чем воды D2O16: 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 16O, 17O и 18O существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 различных молекул воды. В действительности любая 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.

Её 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), pKa ≈ 16.

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 —
2H2O2 → 2H2O + O2
NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2
2CH3COOH + CaCO3 → Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2
  • В ходе реакций нейтрализации —
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2O
  • Восстановлением водородом оксидов металлов —
CuO + H2 → Cu + H2O

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

2H2O → 2H2↑ + O2

Вода реагирует при комнатной температуре:

  • с активными металлами (натрий, калий, кальций, барий и др.)
2H2O + 2Na → 2NaOH + H2
  • со фтором и межгалоидными соединениями
2H2O + 2F2 → 4HF + O2
H2O + F2 → HF + HOF  (при низких температурах)
3H2O + 2IF5 → 5HF + HIO3  
9H2O + 5BrF3 → 15HF + Br2 + 3HBrO3
  • с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз
Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
  • 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
4H2O + 3Fe → Fe3O4 + 4H2
  • с углём, метаном
H2O + C ⇄   CO + H2
  • 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 валентном приближении электронная конфигурация молекулы  H2O в основном состоянии:  (1a1)1 (1b2)2 (1b1)2 (2b2)0 (3a1)0. Молекула имеет замкнутую оболочку, неспаренных электронов нет. Заняты электронами четыре молекулярные орбитали (МО) — по два электрона на каждой МО  ϕi, один со спином  α, другой со спином  β, или 8 спин-орбиталей  ψ. Волновая функция молекулы Ψ.

Виды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях:

  • жидком
  • газообразном
  • твёрдом

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
  • ливневая вода или поверхностные воды
  • апирогенная вода
  • поливода
  • структурированная вода — термин, применяемый в неакадемических теориях
  • талая вода
  • мёртвая вода и живая вода — виды воды со сказочными свойствами
  • святая вода — особый вид воды с мистическими свойствами (согласно религиозным учениям). По христианским представлениям святая вода — это вода, посвященная Богу. Никакие свойства воды как таковой при этом не меняются.

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

См. также: Роль воды в клетке

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 озера — 0,009 %, материковые солёные воды — 0,007 %, атмосфера — 0,001 %.

Атмосферные осадки

Основная статья: Атмосферные осадки

Вода за пределами Земли

Основная статья: Внеземная вода

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, Сатурна, Урана (следы) и Нептуна (найден в нижних слоях атмосферы).

Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3—4 % в тропиках 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

Основная статья: Роль воды в клетке

 

стакан воды

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, доходящих до 90 % в некоторых странах.

Для питья и приготовления пищи

бокал воды

Бокал чистой питьевой воды

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.

Как 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.

В качестве теплоносителя

реактор

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР)

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 виде льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя.

Как 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.

Для пожаротушения

В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции огня от воздуха в составе пены, так как горение поддерживается только при достаточном поступлении кислорода.

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.

В качестве инструмента

резак водяной струей 

Гидроабразивная резка

Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности, горном деле и в производстве. Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц.

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

Основная статья: Происхождение воды на Земле

Происхождение воды на Земле является предметом научных споров. Некоторые учёные 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 настоящее время установлено, что вода появилась в мантии Земли не позже 2,7 миллиардов лет назад.

Гидрология

Основная статья: 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 вод.

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

Основная статья: Гидрогеология

Гидрогеоло́гия (от др.-греч. ὕδωρ «водность» + геология) — 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. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования. Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

Факты

  • В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды.
  • В составе мантии Земли воды содержится в 10—12 раз больше, чем 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.
  • При определённых условиях (внутри нанотрубок) молекулы воды образуют новое состояние, при котором они сохраняют способность течь даже при температурах, близких к абсолютному нулю.
  • Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света.
  • Синий цвет чистой океанской воды в толстом слое объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде.
  • С помощью капель воды из кранов можно создать напряжение до 10 киловольт, опыт называется «Капельница Кельвина».
  • 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).
  • 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.

Справочник содержит названия веществ и описания химических формул (в т.ч. структурные формулы и скелетные формулы).


Введите часть названия или формулу для поиска:

Общее число найденных записей: 1.
Показано записей: 1.

Вода

Брутто-формула:
H2O

CAS# 7732-18-5

Названия

Русский:

Вода [Wiki]
Оксид водорода(IUPAC)

English:

Dihydrogen oxide
Water(CAS) [Wiki]
oxidane(IUPAC)

Варианты формулы:

Реакции, в которых участвует Вода

  • H2O <=> H^+ + OH^-

  • 2H2 + O2 = 2H2O

  • 2H2O <=> H3O^+ + OH^-

  • 2{M} + 2H2O = 2{M}OH + H2″|^»
    , где M =
    Li Na K Rb

  • 2H2O2 -> 2H2O + O2″|^»

Вода
молекула воды 
размер молекулы воды 
Систематическое
наименование
Оксид водорода
Вода
Традиционные названия вода
Хим. формула H2O
Состояние жидкость
Молярная масса 18,01528 г/моль
Плотность 0,9982 г/см3
Твёрдость 1,5
Динамическая вязкость 0,00101 Па·с
Кинематическая вязкость 0,01012 см²/с
(при 20 °C)
Скорость звука в веществе (дистиллированная вода) 1348 м/с
Т. плав. 273,1 K (0 ° C)
Т. кип. 373,1 K (99,974 ° C) °C
Тройная точка 273,2 K (0,01 ° C), 611,72 Па
Кр. точка 647,1 K (374 ° C), 22,064 МПа
Мол. теплоёмк. 75,37 Дж/(моль·К)
Теплопроводность 0,56 Вт/(м·K)
Удельная теплота испарения 2256,2 кДж/кг
Удельная теплота плавления 332,4 кДж/кг
Показатель преломления 1,3945, 1,33432, 1,32612, 1,39336, 1,33298 и 1,32524
Рег. номер CAS 7732-18-5
PubChem 962
Рег. номер EINECS 231-791-2
SMILES

O

InChI

1S/H2O/h1H2

XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N

RTECS ZC0110000
ChEBI 15377
ChemSpider 937
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.
 

планета земля

(71% воды и 29% суши, но назвали планета Земля, а не планета Вода….)

Вода (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение с химической формулой H2O: молекула воды 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.

Всего на Земле около 1400 млн кубических километров воды. Вода покрывает 71 % поверхности земного шара (океаны, моря, озёра, реки, льды — 361,13 млн квадратных километров). 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 озерах. Материковые солёные воды составляют 0,007 %, в атмосфере содержится 0,001 % от всей воды нашей планеты.

Содержание

  • 1 Химические названия
  • 2 Образование воды
  • 3 Свойства
    • 3.1 Физические свойства
      • 3.1.1 Агрегатные состояния
    • 3.2 Оптические свойства
    • 3.3 Изотопные модификации
    • 3.4 Химические свойства
      • 3.4.1 Волновая функция основного состояния воды
  • 4 Виды
  • 5 В природе
    • 5.1 Атмосферные осадки
    • 5.2 Вода за пределами Земли
  • 6 Биологическая роль
  • 7 Применение
  • 8 Исследования
    • 8.1 Происхождение воды на планете
    • 8.2 Гидрология
    • 8.3 Гидрогеология
  • 9 Факты

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

Образование воды

Известно, что 2 объема водорода взаимодействуют с 1 объемом кислорода с образованием воды. При реакции выделяется большое количество тепла, как и при горении свечи. Продукт реакции — вода — не похожа на исходные вещества — водород и кислород. Следовательно, превращение, происходящее при взаимодействии водорода и кислорода, должно быть отнесено к химическим реакциям.

В соответствии с атомно-молекулярной теорией мы начинаем рассуждение, предполагая, что в реакции участвуют молекулы H2 и O2. В результате реакции образуются молекулы воды. Связи между атомами в реагирующих веществах разрываются и атомы перегруппировываются. При этом возникают новые связи в молекулах продукта реакции. Эти превращения легко представить с помощью молекулярных моделей. Молекулярную модель можно представить как две молекулы H2 (четыре атома) и одна молекула O2 (два атома). Если эти молекулы будут реагировать с образованием воды, то связи между атомами в молекулах водорода и кислорода должны разорваться. Затем «завязываются» новые связи и образуются две молекулы воды. Отметим, что в результате реакции происходит перегруппировка атомов, но общее число атомов при этом не изменяется.

Пример образования молекул воды

Один миллион молекул кислорода реагирует с достаточно большим количеством молекул водорода с образованием воды. Сколько молекул воды образуется? Сколько молекул водорода требуется для этой реакции?

Для получения 100 молекул воды расходуется 100 молекул водорода и 50 молекул кислорода. Таким образом, для получения 1 моля воды (6,02 · 1023 молекул) нам потребуется 1 моль водорода (6,02 · 1023 молекул) и 0,5 моля кислорода (3,01 · 1023 молекул). Результаты приведены в таблице:

Водород Кислород Вода
Число молекул 2 1 2
4 2 4
100 50 100
6,02 · 1023 3,01 · 1023 6,02 · 1023
Число молей 1 0,5 1
2 1 2
10 5 10

Реакция между водородом и кислородом протекает намного быстрее, если эти газы смешать и затем поджечь смесь искрой. Происходит сильный взрыв. Тем не менее, на 1 моль реагирующего водорода образуется такое же количество продукта реакции — воды — и выделяется столько же тепла, как и при обычном горении.

Если реагируют 1 моль чистого водорода и 0,5 моля чистого кислорода, образуется 1 моль воды. Количество тепла, выделяющееся при образовании 1 моля воды, равно 68000 кал. Если же мы возьмем только 0,025 моля чистого водорода, то потребуется 0,5 · 0,025 моля кислорода. При этом образуется 0,025 моля воды. Если получено только 0,025 моля воды, то выделяется лишь 0,025 · 68 000 = 1700 кал тепла.

Источником этой тепловой энергии должны быть сами реагирующие вещества (водород и кислород), так как к системе извне подводится только тепло, необходимое для поджигания смеси. Отсюда можно сделать вывод, что вода содержит меньше энергии, чем реагирующие вещества, используемые для ее получения. Реакция, при которой выделяется тепло, называется экзотермической. Количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 моля водорода (68 000 кал, или 68 ккал), называется молярной теплотой сгорания водорода.

Свойства

Физические свойства

Вода при нормальных условиях находится в жидком состоянии, тогда как аналогичные водородные соединения других элементов являются газами (H2S, CH4, 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). 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 °С, а замерзала при −100 °С.

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
H2O 3,9834 0,01
D2O 11,2 3,82
T2O 13,4 4,49
H218O 4,3 0,31

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением, уступая в этом только ртути. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая 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 используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности.

капля воды

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) и гидроксильных ионов OH составляет 10-7 моль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть присутствуют другие положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Агрегатные состояния

Фазовая диаграмма воды: по вертикальной оси — давление в Па, по горизонтальной — температура в Кельвинах. Отмечены критическая (647,3 K; 22,1 МПа) и тройная (273,16 K; 610 Па) точки. Римскими цифрами отмечены различные структурные модификации льда

Основные статьи: Водяной пар, Лёд, Фазовая диаграмма воды

По состоянию различают:

  • «Твёрдое» — лёд
  • «Жидкое» — вода
  • «Газообразное» — водяной пар

типы снежинок

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 (Ткип), °C
0,987 (105 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.

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

Основная статья: Изотопный состав воды

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)  H2O
  • тяжёлая вода (дейтериевая)  D2O
  • сверхтяжёлая вода (тритиевая)  T2O
  • тритий-дейтериевая вода  TDO
  • тритий-протиевая вода  THO 
  • дейтерий-протиевая вода  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 (H2O17 и H2O18) содержится больше, чем воды D2O16: 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 16O, 17O и 18O существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 различных молекул воды. В действительности любая 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.

Её 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), pKa ≈ 16.

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 —
2H2O2 → 2H2O + O2
NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2
2CH3COOH + CaCO3 → Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2
  • В ходе реакций нейтрализации —
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2O
  • Восстановлением водородом оксидов металлов —
CuO + H2 → Cu + H2O

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

2H2O → 2H2↑ + O2

Вода реагирует при комнатной температуре:

  • с активными металлами (натрий, калий, кальций, барий и др.)
2H2O + 2Na → 2NaOH + H2
  • со фтором и межгалоидными соединениями
2H2O + 2F2 → 4HF + O2
H2O + F2 → HF + HOF  (при низких температурах)
3H2O + 2IF5 → 5HF + HIO3  
9H2O + 5BrF3 → 15HF + Br2 + 3HBrO3
  • с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз
Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
  • 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
4H2O + 3Fe → Fe3O4 + 4H2
  • с углём, метаном
H2O + C ⇄   CO + H2
  • 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 валентном приближении электронная конфигурация молекулы  H2O в основном состоянии:  (1a1)1 (1b2)2 (1b1)2 (2b2)0 (3a1)0. Молекула имеет замкнутую оболочку, неспаренных электронов нет. Заняты электронами четыре молекулярные орбитали (МО) — по два электрона на каждой МО  ϕi, один со спином  α, другой со спином  β, или 8 спин-орбиталей  ψ. Волновая функция молекулы Ψ.

Виды

Вода на Земле может существовать в трёх основных состояниях:

  • жидком
  • газообразном
  • твёрдом

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
  • ливневая вода или поверхностные воды
  • апирогенная вода
  • поливода
  • структурированная вода — термин, применяемый в неакадемических теориях
  • талая вода
  • мёртвая вода и живая вода — виды воды со сказочными свойствами
  • святая вода — особый вид воды с мистическими свойствами (согласно религиозным учениям). По христианским представлениям святая вода — это вода, посвященная Богу. Никакие свойства воды как таковой при этом не меняются.

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

См. также: Роль воды в клетке

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 озера — 0,009 %, материковые солёные воды — 0,007 %, атмосфера — 0,001 %.

Атмосферные осадки

Основная статья: Атмосферные осадки

Вода за пределами Земли

Основная статья: Внеземная вода

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, Сатурна, Урана (следы) и Нептуна (найден в нижних слоях атмосферы).

Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3—4 % в тропиках 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

Основная статья: Роль воды в клетке

 

стакан воды

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, доходящих до 90 % в некоторых странах.

Для питья и приготовления пищи

бокал воды

Бокал чистой питьевой воды

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.

Как 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.

В качестве теплоносителя

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР)

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 виде льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя.

Как 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.

Для пожаротушения

В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции огня от воздуха в составе пены, так как горение поддерживается только при достаточном поступлении кислорода.

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.

В качестве инструмента

резак водяной струей 

Гидроабразивная резка

Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности, горном деле и в производстве. Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц.

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

Основная статья: Происхождение воды на Земле

Происхождение воды на Земле является предметом научных споров. Некоторые учёные 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 настоящее время установлено, что вода появилась в мантии Земли не позже 2,7 миллиардов лет назад.

Гидрология

Основная статья: 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 вод.

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

Основная статья: Гидрогеология

Гидрогеоло́гия (от др.-греч. ὕδωρ «водность» + геология) — 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. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования. Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

Факты

  • В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды.
  • В составе мантии Земли воды содержится в 10—12 раз больше, чем 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.
  • При определённых условиях (внутри нанотрубок) молекулы воды образуют новое состояние, при котором они сохраняют способность течь даже при температурах, близких к абсолютному нулю.
  • Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света.
  • Синий цвет чистой океанской воды в толстом слое объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде.
  • С помощью капель воды из кранов можно создать напряжение до 10 киловольт, опыт называется «Капельница Кельвина».
  • 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).
  • 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.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА

Еще в школе, сидя на уроках химии, все мы помним таблицу на стене класса или химической лаборатории. Эта таблица содержала классификацию всех известных человечеству химических элементов, тех фундаментальных компонентов, из которых состоит Земля и вся Вселенная. Тогда мы и подумать не могли, что таблица Менделеева бесспорно является одним из величайших научных открытий, который является фундаментом нашего современного знания о химии.

Таблица Менделеева

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

На первый взгляд, ее идея выглядит обманчиво просто: организовать химические элементы в порядке возрастания веса их атомов. Причем в большинстве случаев оказывается, что химические и физические свойства каждого элемента сходны с предыдущим ему в таблице элементом. Эта закономерность проявляется для всех элементов, кроме нескольких самых первых, просто потому что они не имеют перед собой элементов, сходных с ними по атомному весу. Именно благодаря открытию такого свойства мы можем поместить линейную последовательность элементов в таблицу, очень напоминающую настенный календарь, и таким образом объединить огромное количество видов химических элементов в четкой и связной форме. Разумеется, сегодня мы пользуемся понятием атомного числа (количества протонов) для того, чтобы упорядочить систему элементов. Это помогло решить так называемую техническую проблему «пары перестановок», однако не привело к кардинальному изменению вида периодической таблицы.

В периодической таблице Менделеева все элементы упорядочены с учетом их атомного числа, электронной конфигурации и повторяющихся химических свойств. Ряды в таблице называются периодами, а столбцы группами. В первой таблице, датируемой 1869 годом, содержалось всего 60 элементов, теперь же таблицу пришлось увеличить, чтобы поместить 118 элементов, известных нам сегодня.

Периодическая система Менделеева систематизирует не только элементы, но и самые разнообразные их свойства. Химику часто бывает достаточно иметь перед глазами Периодическую таблицу для того, чтобы правильно ответить на множество вопросов (не только экзаменационных, но и научных).

The YouTube ID of 1M7iKKVnPJE is invalid.

Периодический закон

Существуют две формулировки периодического закона химических элементов: классическая и современная.

Классическая, в изложении его первооткрывателя Д.И. Менделеева: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов.

Современная: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).

Графическим изображением периодического закона является периодическая система элементов, которая представляет собой естественную классификацию химических элементов, основанную на закономерных изменениях свойств элементов от зарядов их атомов. Наиболее распространёнными изображениями периодической системы элементов Д.И. Менделеева являются короткая и длинная формы.

Группы и периоды Периодической системы

Группами называют вертикальные ряды в периодической системе. В группах элементы объединены по признаку высшей степени окисления в оксидах. Каждая группа состоит из главной и побочной подгрупп. Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов. Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров. В периодической системе имеются семь периодов: первый, второй и третий периоды называют малыми, в них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов; остальные периоды называют большими: в четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент. Каждый период, кроме первого, начинается щелочным металлом, а заканчивается благородным газом.

Физический смысл порядкового номера химического элемента: число протонов в атомном ядре и число электронов, вращающихся вокруг атомного ядра, равны порядковому номеру элемента.

Свойства таблицы Менделеева

Напомним, что группами называют вертикальные ряды в периодической системе и химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются сверху вниз:

  • усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические;
  • возрастает атомный радиус;
  • возрастает сила образованных элементом оснований и бескислородных кислот;
  • электроотрицательность падает.

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения, существует всего восемь форм кислородных соединений. В периодической системе их часто изображают общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4, где символом R обозначают элемент данной группы. Формулы высших оксидов относятся ко всем элементам группы, кроме исключительных случаев, когда элементы не проявляют степени окисления, равной номеру группы (например, фтор).

Оксиды состава R2O проявляют сильные основные свойства, причём их основность возрастает с увеличением порядкового номера, оксиды состава RO (за исключением BeO) проявляют основные свойства. Оксиды состава RO2, R2O5, RO3, R2O7 проявляют кислотные свойства, причём их кислотность возрастает с увеличением порядкового номера.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют четыре формы таких соединений. Их располагают под элементами главных подгрупп и изображают общими формулами в последовательности RH4, RH3, RH2, RH.

Соединения RH4 имеют нейтральный характер; RH3 — слабоосновный; RH2 — слабокислый; RH — сильнокислый характер.

Напомним, что периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров.

В пределах периода с увеличением порядкового номера элемента:

  • электроотрицательность возрастает;
  • металлические свойства убывают, неметаллические возрастают;
  • атомный радиус падает.

Элементы таблицы Менделеева

Щелочные и щелочноземельные элементы

К ним относятся элементы из первой и второй группы периодической таблицы. Щелочные металлы из первой группы — мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним-единственным электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию. Щелочноземельные металлы из второй группы также имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.

Показать / Скрыть текст

Щелочные металлы Щелочноземельные металлы
Литий Li 3 Бериллий Be 4
Натрий Na 11 Магний Mg 12
Калий K 19 Кальций Ca 20
Рубидий Rb 37 Стронций Sr 38
Цезий Cs 55 Барий Ba 56
Франций Fr 87 Радий Ra 88

Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды

Лантаниды — это группа элементов, изначально обнаруженных в редко встречающихся минералах; отсюда их название «редкоземельные» элементы. Впоследствии выяснилось, что данные элементы не столь редки, как думали вначале, и поэтому редкоземельным элементам было присвоено название лантаниды. Лантаниды и актиниды занимают два блока, которые расположены под основной таблицей элементов. Обе группы включают в себя металлы; все лантаниды (за исключением прометия) нерадиоактивны; актиниды, напротив, радиоактивны.

Показать / Скрыть текст

Лантаниды Актиниды
Лантан La 57 Актиний Ac 89
Церий Ce 58 Торий Th 90
Празеодимий Pr 59 Протактиний Pa 91
Неодимий Nd 60 Уран U 92
Прометий Pm 61 Нептуний Np 93
Самарий Sm 62 Плутоний Pu 94
Европий Eu 63 Америций Am 95
Гадолиний Gd 64 Кюрий Cm 96
Тербий Tb 65 Берклий Bk 97
Диспрозий Dy 66 Калифорний Cf 98
Гольмий Ho 67 Эйнштейний Es 99
Эрбий Er 68 Фермий Fm 100
Тулий Tm 69 Менделевий Md 101
Иттербий Yb 70 Нобелий No 102

Галогены и благородные газы

Галогены и благородные газы объединены в группы 17 и 18 периодической таблицы. Галогены представляют собой неметаллические элементы, все они имеют семь электронов во внешней оболочке. В благородных газахвсе электроны находятся во внешней оболочке, таким образом с трудом участвуют в образовании соединений. Эти газы называют «благородными, потому что они редко вступают в реакцию с прочими элементами; т. е. ссылаются на представителей благородной касты, которые традиционно сторонились других людей в обществе.

Показать / Скрыть текст

Галогены Благородные газы
Фтор F 9 Гелий He 2
Хлор Cl 17 Неон Ne 10
Бром Br 35 Аргон Ar 18
Йод I 53 Криптон Kr 36
Астат At 85 Ксенон Xe 54
 — Радон Rn 86

Переходные металлы

Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.

Показать / Скрыть текст

Переходные металлы
Скандий Sc 21
Титан Ti 22
Ванадий V 23
Хром Cr 24
Марганец Mn 25
Железо Fe 26
Кобальт Co 27
Никель Ni 28
Медь Cu 29
Цинк Zn 30
Иттрий Y 39
Цирконий Zr 40
Ниобий Nb 41
Молибден Mo 42
Технеций Tc 43
Рутений Ru 44
Родий Rh 45
Палладий Pd 46
Серебро Ag 47
Кадмий Cd 48
Лютеций Lu 71
Гафний Hf 72
Тантал Ta 73
Вольфрам W 74
Рений Re 75
Осмий Os 76
Иридий Ir 77
Платина Pt 78
Золото Au 79
Ртуть Hg 80
Лоуренсий Lr 103
Резерфордий Rf 104
Дубний Db 105
Сиборгий Sg 106
Борий Bh 107
Хассий Hs 108
Мейтнерий Mt 109
Дармштадтий Ds 110
Рентгений Rg 111
Коперниций Cn 112

Металлоиды

Металлоиды занимают группы 13—16 периодической таблицы. Такие металлоиды, как бор, германий и кремний, являются полупроводниками и используются для изготовления компьютерных чипов и плат.

Показать / Скрыть текст

Металлоиды
Бор B 5
Кремний Si 14
Германий Ge 32
Мышьяк As 33
Сурьма Sb 51
Теллур Te 52
Полоний Po 84

Постпереходными металлами

Элементы, называемые постпереходными металлами, относятся к группам 13—15 периодической таблицы. В отличие от металлов, они не имеют блеска, а имеют матовую окраску. В сравнении с переходными металлами постпереходные металлы более мягкие, имеют более низкую температуру плавления и кипения, более высокую электроотрицательность. Их валентные электроны, с помощью которых они присоединяют другие элементы, располагаются только на внешней электронной оболочке. Элементы группы постпереходных металлов имеют гораздо более высокую температуру кипения, чем металлоиды.

Показать / Скрыть текст

Постпереходные металлы
Алюминий Al 13
Галлий Ga 31
Индий In 49
Олово Sn 50
Таллий Tl 81
Свинец Pb 82
Висмут Bi 83

Неметаллы

Из всех элементов, классифицируемых как неметаллы, водород относится к 1-й группе периодической таблицы, а остальные — к группам 13—18. Неметаллы не являются хорошими проводниками тепла и электричества. Обычно при комнатной температуре они пребывают в газообразном (водород или кислород) или твердом состоянии (углерод).

Показать / Скрыть текст

Неметаллы
Водород H 1
Углерод C 6
Азот N 7
Кислород O 8
Фосфор P 15
Сера S 16
Селен Se 34
Флеровий Fl 114
Унунсептий Uus 117

А теперь закрепите полученные знания, посмотрев видео про таблицу Менделеева и не только.

Отлично, первый шаг на пути к знаниям сделан. Теперь вы более-менее ориентируетесь в таблице Менделеева и это вам очень даже пригодится, ведь Периодическая система Менделеева является фундаментом, на котором стоит эта удивительная наука.

A globule of liquid water, and the concave depression and rebound in water caused by something dropping through the water surface

Water (chemical formula H2O) is an inorganic, transparent, tasteless, odorless, and nearly colorless chemical substance, which is the main constituent of Earth’s hydrosphere and the fluids of all known living organisms (in which it acts as a solvent[1]). It is vital for all known forms of life, despite not providing food, energy or organic micronutrients. Its chemical formula, H2O, indicates that each of its molecules contains one oxygen and two hydrogen atoms, connected by covalent bonds. The hydrogen atoms are attached to the oxygen atom at an angle of 104.45°.[2] «Water» is also the name of the liquid state of H2O at standard temperature and pressure.

A number of natural states of water exist. It forms precipitation in the form of rain and aerosols in the form of fog. Clouds consist of suspended droplets of water and ice, its solid state. When finely divided, crystalline ice may precipitate in the form of snow. The gaseous state of water is steam or water vapor.

Water covers about 71% of the Earth’s surface, with seas and oceans making up most of the water volume on earth (about 96.5%).[3] Small portions of water occur as groundwater (1.7%), in the glaciers and the ice caps of Antarctica and Greenland (1.7%), and in the air as vapor, clouds (consisting of ice and liquid water suspended in air), and precipitation (0.001%).[4][5] Water moves continually through the water cycle of evaporation, transpiration (evapotranspiration), condensation, precipitation, and runoff, usually reaching the sea.

Water plays an important role in the world economy. Approximately 70% of the freshwater used by humans goes to agriculture.[6] Fishing in salt and fresh water bodies has been, and continues to be a major source of food for many parts of the world, providing 6.5% of global protein.[7] Much of the long-distance trade of commodities (such as oil, natural gas, and manufactured products) is transported by boats through seas, rivers, lakes, and canals. Large quantities of water, ice, and steam are used for cooling and heating, in industry and homes. Water is an excellent solvent for a wide variety of substances both mineral and organic; as such it is widely used in industrial processes, and in cooking and washing. Water, ice and snow are also central to many sports and other forms of entertainment, such as swimming, pleasure boating, boat racing, surfing, sport fishing, diving, ice skating and skiing.

Etymology

The word water comes from Old English wæter, from Proto-Germanic *watar (source also of Old Saxon watar, Old Frisian wetir, Dutch water, Old High German wazzar, German Wasser, vatn, Gothic 𐍅𐌰𐍄𐍉 (wato), from Proto-Indo-European *wod-or, suffixed form of root *wed- («water»; «wet»).[8] Also cognate, through the Indo-European root, with Greek ύδωρ (ýdor, from Ancient Greek ὕδωρ, hýdōr, whence English «hydro-«), Russian вода́ (vodá), Irish uisce, and Albanian ujë.

History

Properties

A water molecule consists of two hydrogen atoms and one oxygen atom

Water (H2O) is a polar inorganic compound. At room temperature it is a tasteless and odorless liquid, nearly colorless with a hint of blue. This simplest hydrogen chalcogenide is by far the most studied chemical compound and is described as the «universal solvent» for its ability to dissolve many substances.[9][10] This allows it to be the «solvent of life»:[11] indeed, water as found in nature almost always includes various dissolved substances, and special steps are required to obtain chemically pure water. Water is the only common substance to exist as a solid, liquid, and gas in normal terrestrial conditions.[12]

States

The three common states of matter

Along with oxidane, water is one of the two official names for the chemical compound H
2
O
;[13] it is also the liquid phase of H
2
O
.[14] The other two common states of matter of water are the solid phase, ice, and the gaseous phase, water vapor or steam. The addition or removal of heat can cause phase transitions: freezing (water to ice), melting (ice to water), vaporization (water to vapor), condensation (vapor to water), sublimation (ice to vapor) and deposition (vapor to ice).[15]

Density

Water differs from most liquids in that it becomes less dense as it freezes.[a] In 1 atm pressure, it reaches its maximum density of 999.972 kg/m3 (62.4262 lb/cu ft) at 3.98 °C (39.16 °F), or almost 1,000 kg/m3 (62.43 lb/cu ft) at almost 4 °C (39 °F).[17][18] The density of ice is 917 kg/m3 (57.25 lb/cu ft), an expansion of 9%.[19][20] This expansion can exert enormous pressure, bursting pipes and cracking rocks.[21]

In a lake or ocean, water at 4 °C (39 °F) sinks to the bottom, and ice forms on the surface, floating on the liquid water. This ice insulates the water below, preventing it from freezing solid. Without this protection, most aquatic organisms residing in lakes would perish during the winter.[22]

Magnetism

Water is a diamagnetic material.[23] Though interaction is weak, with superconducting magnets it can attain a notable interaction.[23]

Phase transitions

At a pressure of one atmosphere (atm), ice melts or water freezes (solidifies) at 0 °C (32 °F)) and water boils or vapor condenses at 100 °C (212 °F). However, even below the boiling point, water can change to vapor at its surface by evaporation (vaporization throughout the liquid is known as boiling). Sublimation and deposition also occur on surfaces.[15] For example, frost is deposited on cold surfaces while snowflakes form by deposition on an aerosol particle or ice nucleus.[24] In the process of freeze-drying, a food is frozen and then stored at low pressure so the ice on its surface sublimates.[25]

The melting and boiling points depend on pressure. A good approximation for the rate of change of the melting temperature with pressure is given by the Clausius–Clapeyron relation:

{displaystyle {frac {dT}{dP}}={frac {Tleft(v_{text{L}}-v_{text{S}}right)}{L_{text{f}}}},}

where {displaystyle v_{text{L}}} and {displaystyle v_{text{S}}} are the molar volumes of the liquid and solid phases, and {displaystyle L_{text{f}}} is the molar latent heat of melting. In most substances, the volume increases when melting occurs, so the melting temperature increases with pressure. However, because ice is less dense than water, the melting temperature decreases.[16] In glaciers, pressure melting can occur under sufficiently thick volumes of ice, resulting in subglacial lakes.[26][27]

The Clausius-Clapeyron relation also applies to the boiling point, but with the liquid/gas transition the vapor phase has a much lower density than the liquid phase, so the boiling point increases with pressure.[28] Water can remain in a liquid state at high temperatures in the deep ocean or underground. For example, temperatures exceed 205 °C (401 °F) in Old Faithful, a geyser in Yellowstone National Park.[29] In hydrothermal vents, the temperature can exceed 400 °C (752 °F).[30]

At sea level, the boiling point of water is 100 °C (212 °F). As atmospheric pressure decreases with altitude, the boiling point decreases by 1 °C every 274 meters. High-altitude cooking takes longer than sea-level cooking. For example, at 1,524 metres (5,000 ft), cooking time must be increased by a fourth to achieve the desired result.[31] (Conversely, a pressure cooker can be used to decrease cooking times by raising the boiling temperature.[32])
In a vacuum, water will boil at room temperature.[33]

Triple and critical points

Phase diagram of water (simplified)

On a pressure/temperature phase diagram (see figure), there are curves separating solid from vapor, vapor from liquid, and liquid from solid. These meet at a single point called the triple point, where all three phases can coexist. The triple point is at a temperature of 273.16 K (0.01 °C; 32.02 °F) and a pressure of 611.657 pascals (0.00604 atm; 0.0887 psi);[34] it is the lowest pressure at which liquid water can exist. Until 2019, the triple point was used to define the Kelvin temperature scale.[35][36]

The water/vapor phase curve terminates at 647.096 K (373.946 °C; 705.103 °F) and 22.064 megapascals (3,200.1 psi; 217.75 atm).[37] This is known as the critical point. At higher temperatures and pressures the liquid and vapor phases form a continuous phase called a supercritical fluid. It can be gradually compressed or expanded between gas-like and liquid-like densities; its properties (which are quite different from those of ambient water) are sensitive to density. For example, for suitable pressures and temperatures it can mix freely with nonpolar compounds, including most organic compounds. This makes it useful in a variety of applications including high-temperature electrochemistry and as an ecologically benign solvent or catalyst in chemical reactions involving organic compounds. In Earth’s mantle, it acts as a solvent during mineral formation, dissolution and deposition.[38][39]

Phases of ice and water

Main article: Ice

The normal form of ice on the surface of Earth is Ice Ih, a phase that forms crystals with hexagonal symmetry. Another with cubic crystalline symmetry, Ice Ic, can occur in the upper atmosphere.[40] As the pressure increases, ice forms other crystal structures. As of 2019, 17 have been experimentally confirmed and several more are predicted theoretically (see Ice).[41] The 18th form of ice, ice XVIII, a face-centred-cubic, superionic ice phase, was discovered when a droplet of water was subject to a shock wave that raised the water’s pressure to millions of atmospheres and its temperature to thousands of degrees, resulting in a structure of rigid oxygen atoms in which hydrogen atoms flowed freely.[42][43] When sandwiched between layers of graphene, ice forms a square lattice.[44]

The details of the chemical nature of liquid water are not well understood; some theories suggest that its unusual behaviour is due to the existence of 2 liquid states.[18][45][46][47]

Taste and odor

Pure water is usually described as tasteless and odorless, although humans have specific sensors that can feel the presence of water in their mouths,[48][49] and frogs are known to be able to smell it.[50] However, water from ordinary sources (including bottled mineral water) usually has many dissolved substances, that may give it varying tastes and odors. Humans and other animals have developed senses that enable them to evaluate the potability of water in order to avoid water that is too salty or putrid.[51]

Color and appearance

Pure water is visibly blue due to absorption of light in the region c. 600–800 nm.[52] The color can be easily observed in a glass of tap-water placed against a pure white background, in daylight. The principal absorption bands responsible for the color are overtones of the O–H stretching vibrations. The apparent intensity of the color increases with the depth of the water column, following Beer’s law. This also applies, for example, with a swimming pool when the light source is sunlight reflected from the pool’s white tiles.

In nature, the color may also be modified from blue to green due to the presence of suspended solids or algae.

In industry, near-infrared spectroscopy is used with aqueous solutions as the greater intensity of the lower overtones of water means that glass cuvettes with short path-length may be employed. To observe the fundamental stretching absorption spectrum of water or of an aqueous solution in the region around 3,500 cm−1 (2.85 μm)[53] a path length of about 25 μm is needed. Also, the cuvette must be both transparent around 3500 cm−1 and insoluble in water; calcium fluoride is one material that is in common use for the cuvette windows with aqueous solutions.

The Raman-active fundamental vibrations may be observed with, for example, a 1 cm sample cell.

Aquatic plants, algae, and other photosynthetic organisms can live in water up to hundreds of meters deep, because sunlight can reach them.
Practically no sunlight reaches the parts of the oceans below 1,000 meters (3,300 ft) of depth.

The refractive index of liquid water (1.333 at 20 °C (68 °F)) is much higher than that of air (1.0), similar to those of alkanes and ethanol, but lower than those of glycerol (1.473), benzene (1.501), carbon disulfide (1.627), and common types of glass (1.4 to 1.6). The refraction index of ice (1.31) is lower than that of liquid water.

Polar molecule

Tetrahedral structure of water

In a water molecule, the hydrogen atoms form a 104.5° angle with the oxygen atom. The hydrogen atoms are close to two corners of a tetrahedron centered on the oxygen. At the other two corners are lone pairs of valence electrons that do not participate in the bonding. In a perfect tetrahedron, the atoms would form a 109.5° angle, but the repulsion between the lone pairs is greater than the repulsion between the hydrogen atoms.[54][55] The O–H bond length is about 0.096 nm.[56]

Other substances have a tetrahedral molecular structure, for example, methane (CH
4
) and hydrogen sulfide (H
2
S
). However, oxygen is more electronegative (holds on to its electrons more tightly) than most other elements, so the oxygen atom retains a negative charge while the hydrogen atoms are positively charged. Along with the bent structure, this gives the molecule an electrical dipole moment and it is classified as a polar molecule.[57]

Water is a good polar solvent, that dissolves many salts and hydrophilic organic molecules such as sugars and simple alcohols such as ethanol. Water also dissolves many gases, such as oxygen and carbon dioxide—the latter giving the fizz of carbonated beverages, sparkling wines and beers. In addition, many substances in living organisms, such as proteins, DNA and polysaccharides, are dissolved in water. The interactions between water and the subunits of these biomacromolecules shape protein folding, DNA base pairing, and other phenomena crucial to life (hydrophobic effect).

Many organic substances (such as fats and oils and alkanes) are hydrophobic, that is, insoluble in water. Many inorganic substances are insoluble too, including most metal oxides, sulfides, and silicates.

Hydrogen bonding

Because of its polarity, a molecule of water in the liquid or solid state can form up to four hydrogen bonds with neighboring molecules. Hydrogen bonds are about ten times as strong as the Van der Waals force that attracts molecules to each other in most liquids. This is the reason why the melting and boiling points of water are much higher than those of other analogous compounds like hydrogen sulfide. They also explain its exceptionally high specific heat capacity (about 4.2 J/g/K), heat of fusion (about 333 J/g), heat of vaporization (2257 J/g), and thermal conductivity (between 0.561 and 0.679 W/m/K). These properties make water more effective at moderating Earth’s climate, by storing heat and transporting it between the oceans and the atmosphere. The hydrogen bonds of water are around 23 kJ/mol (compared to a covalent O-H bond at 492 kJ/mol). Of this, it is estimated that 90% is attributable to electrostatics, while the remaining 10% is partially covalent.[58]

These bonds are the cause of water’s high surface tension[59] and capillary forces. The capillary action refers to the tendency of water to move up a narrow tube against the force of gravity. This property is relied upon by all vascular plants, such as trees.[citation needed]

Specific heat capacity of water[60]

Self-ionization

Water is a weak solution of hydronium hydroxide – there is an equilibrium 2H
2
O
H
3
O+
+ OH
, in combination with solvation of the resulting hydronium ions.

Electrical conductivity and electrolysis

Pure water has a low electrical conductivity, which increases with the dissolution of a small amount of ionic material such as common salt.

Liquid water can be split into the elements hydrogen and oxygen by passing an electric current through it—a process called electrolysis. The decomposition requires more energy input than the heat released by the inverse process (285.8 kJ/mol, or 15.9 MJ/kg).[61]

Mechanical properties

Liquid water can be assumed to be incompressible for most purposes: its compressibility ranges from 4.4 to 5.1×10−10 Pa−1 in ordinary conditions.[62] Even in oceans at 4 km depth, where the pressure is 400 atm, water suffers only a 1.8% decrease in volume.[63]

The viscosity of water is about 10−3 Pa·s or 0.01 poise at 20 °C (68 °F), and the speed of sound in liquid water ranges between 1,400 and 1,540 meters per second (4,600 and 5,100 ft/s) depending on temperature. Sound travels long distances in water with little attenuation, especially at low frequencies (roughly 0.03 dB/km for 1 kHz), a property that is exploited by cetaceans and humans for communication and environment sensing (sonar).[64]

Reactivity

Metallic elements which are more electropositive than hydrogen, particularly the alkali metals and alkaline earth metals such as lithium, sodium, calcium, potassium and cesium displace hydrogen from water, forming hydroxides and releasing hydrogen. At high temperatures, carbon reacts with steam to form carbon monoxide and hydrogen.

On Earth

Hydrology is the study of the movement, distribution, and quality of water throughout the Earth. The study of the distribution of water is hydrography. The study of the distribution and movement of groundwater is hydrogeology, of glaciers is glaciology, of inland waters is limnology and distribution of oceans is oceanography. Ecological processes with hydrology are in the focus of ecohydrology.

The collective mass of water found on, under, and over the surface of a planet is called the hydrosphere. Earth’s approximate water volume (the total water supply of the world) is 1.386 billion cubic kilometres (333 million cubic miles).[4]

Liquid water is found in bodies of water, such as an ocean, sea, lake, river, stream, canal, pond, or puddle. The majority of water on Earth is seawater. Water is also present in the atmosphere in solid, liquid, and vapor states. It also exists as groundwater in aquifers.

Water is important in many geological processes. Groundwater is present in most rocks, and the pressure of this groundwater affects patterns of faulting. Water in the mantle is responsible for the melt that produces volcanoes at subduction zones. On the surface of the Earth, water is important in both chemical and physical weathering processes. Water, and to a lesser but still significant extent, ice, are also responsible for a large amount of sediment transport that occurs on the surface of the earth. Deposition of transported sediment forms many types of sedimentary rocks, which make up the geologic record of Earth history.

Water cycle

The water cycle (known scientifically as the hydrologic cycle) is the continuous exchange of water within the hydrosphere, between the atmosphere, soil water, surface water, groundwater, and plants.

Water moves perpetually through each of these regions in the water cycle consisting of the following transfer processes:

  • evaporation from oceans and other water bodies into the air and transpiration from land plants and animals into the air.
  • precipitation, from water vapor condensing from the air and falling to the earth or ocean.
  • runoff from the land usually reaching the sea.

Most water vapors found mostly in the ocean returns to it, but winds carry water vapor over land at the same rate as runoff into the sea, about 47 Tt per year whilst evaporation and transpiration happening in land masses also contribute another 72 Tt per year. Precipitation, at a rate of 119 Tt per year over land, has several forms: most commonly rain, snow, and hail, with some contribution from fog and dew.[65] Dew is small drops of water that are condensed when a high density of water vapor meets a cool surface. Dew usually forms in the morning when the temperature is the lowest, just before sunrise and when the temperature of the earth’s surface starts to increase.[66] Condensed water in the air may also refract sunlight to produce rainbows.

Water runoff often collects over watersheds flowing into rivers. Through erosion, runoff shapes the environment creating river valleys and deltas which provide rich soil and level ground for the establishment of population centers. A flood occurs when an area of land, usually low-lying, is covered with water which occurs when a river overflows its banks or a storm surge happens. On the other hand, drought is an extended period of months or years when a region notes a deficiency in its water supply. This occurs when a region receives consistently below average precipitation either due to its topography or due to its location in terms of latitude.

Water resources

Water resources are natural resources of water that are potentially useful for humans,[67] for example as a source of drinking water supply or irrigation water. Water occurs as both «stocks» and «flows». Water can be stored as lakes, water vapor, groundwater or aquifers, and ice and snow. Of the total volume of global freshwater, an estimated 69 percent is stored in glaciers and permanent snow cover; 30 percent is in groundwater; and the remaining 1 percent in lakes, rivers, the atmosphere, and biota.[68] The length of time water remains in storage is highly variable: some aquifers consist of water stored over thousands of years but lake volumes may fluctuate on a seasonal basis, decreasing during dry periods and increasing during wet ones. A substantial fraction of the water supply for some regions consists of water extracted from water stored in stocks, and when withdrawals exceed recharge, stocks decrease. By some estimates, as much as 30 percent of total water used for irrigation comes from unsustainable withdrawals of groundwater, causing groundwater depletion.[69]

Seawater and tides

Seawater contains about 3.5% sodium chloride on average, plus smaller amounts of other substances. The physical properties of seawater differ from fresh water in some important respects. It freezes at a lower temperature (about −1.9 °C (28.6 °F)) and its density increases with decreasing temperature to the freezing point, instead of reaching maximum density at a temperature above freezing. The salinity of water in major seas varies from about 0.7% in the Baltic Sea to 4.0% in the Red Sea. (The Dead Sea, known for its ultra-high salinity levels of between 30 and 40%, is really a salt lake.)

Tides are the cyclic rising and falling of local sea levels caused by the tidal forces of the Moon and the Sun acting on the oceans. Tides cause changes in the depth of the marine and estuarine water bodies and produce oscillating currents known as tidal streams. The changing tide produced at a given location is the result of the changing positions of the Moon and Sun relative to the Earth coupled with the effects of Earth rotation and the local bathymetry. The strip of seashore that is submerged at high tide and exposed at low tide, the intertidal zone, is an important ecological product of ocean tides.

  • High tide

    High tide

  • Low tide

    Low tide

Effects on life

From a biological standpoint, water has many distinct properties that are critical for the proliferation of life. It carries out this role by allowing organic compounds to react in ways that ultimately allow replication. All known forms of life depend on water. Water is vital both as a solvent in which many of the body’s solutes dissolve and as an essential part of many metabolic processes within the body. Metabolism is the sum total of anabolism and catabolism. In anabolism, water is removed from molecules (through energy requiring enzymatic chemical reactions) in order to grow larger molecules (e.g., starches, triglycerides, and proteins for storage of fuels and information). In catabolism, water is used to break bonds in order to generate smaller molecules (e.g., glucose, fatty acids, and amino acids to be used for fuels for energy use or other purposes). Without water, these particular metabolic processes could not exist.

Water is fundamental to photosynthesis and respiration. Photosynthetic cells use the sun’s energy to split off water’s hydrogen from oxygen.[70] Hydrogen is combined with CO
2
(absorbed from air or water) to form glucose and release oxygen.[citation needed] All living cells use such fuels and oxidize the hydrogen and carbon to capture the sun’s energy and reform water and CO
2
in the process (cellular respiration).

Water is also central to acid-base neutrality and enzyme function. An acid, a hydrogen ion (H+
, that is, a proton) donor, can be neutralized by a base, a proton acceptor such as a hydroxide ion (OH
) to form water. Water is considered to be neutral, with a pH (the negative log of the hydrogen ion concentration) of 7. Acids have pH values less than 7 while bases have values greater than 7.

Aquatic life forms

Earth surface waters are filled with life. The earliest life forms appeared in water; nearly all fish live exclusively in water, and there are many types of marine mammals, such as dolphins and whales. Some kinds of animals, such as amphibians, spend portions of their lives in water and portions on land. Plants such as kelp and algae grow in the water and are the basis for some underwater ecosystems. Plankton is generally the foundation of the ocean food chain.

Aquatic vertebrates must obtain oxygen to survive, and they do so in various ways. Fish have gills instead of lungs, although some species of fish, such as the lungfish, have both. Marine mammals, such as dolphins, whales, otters, and seals need to surface periodically to breathe air. Some amphibians are able to absorb oxygen through their skin. Invertebrates exhibit a wide range of modifications to survive in poorly oxygenated waters including breathing tubes (see insect and mollusc siphons) and gills (Carcinus). However, as invertebrate life evolved in an aquatic habitat most have little or no specialization for respiration in water.

  • Some of the biodiversity of a coral reef

Effects on human civilization

Civilization has historically flourished around rivers and major waterways; Mesopotamia, one of the so-called cradles of civilization, was situated between the major rivers Tigris and Euphrates; the ancient society of the Egyptians depended entirely upon the Nile. The early Indus Valley civilization (c. 3300 BCE to 1300 BCE) developed along the Indus River and tributaries that flowed out of the Himalayas. Rome was also founded on the banks of the Italian river Tiber. Large metropolises like Rotterdam, London, Montreal, Paris, New York City, Buenos Aires, Shanghai, Tokyo, Chicago, and Hong Kong owe their success in part to their easy accessibility via water and the resultant expansion of trade. Islands with safe water ports, like Singapore, have flourished for the same reason. In places such as North Africa and the Middle East, where water is more scarce, access to clean drinking water was and is a major factor in human development.

Health and pollution

Water fit for human consumption is called drinking water or potable water. Water that is not potable may be made potable by filtration or distillation, or by a range of other methods. More than 660 million people do not have access to safe drinking water.[71][72]

Water that is not fit for drinking but is not harmful to humans when used for swimming or bathing is called by various names other than potable or drinking water, and is sometimes called safe water, or «safe for bathing». Chlorine is a skin and mucous membrane irritant that is used to make water safe for bathing or drinking. Its use is highly technical and is usually monitored by government regulations (typically 1 part per million (ppm) for drinking water, and 1–2 ppm of chlorine not yet reacted with impurities for bathing water). Water for bathing may be maintained in satisfactory microbiological condition using chemical disinfectants such as chlorine or ozone or by the use of ultraviolet light.

Water reclamation is the process of converting wastewater (most commonly sewage, also called municipal wastewater) into water that can be reused for other purposes. There are 2.3 billion people who reside in nations with water scarcities, which means that each individual receives less than 1,700 cubic metres (60,000 cu ft) of water annually. 380 billion cubic metres (13×1012 cu ft) of municipal wastewater are produced globally each year.[73][74][75]

Freshwater is a renewable resource, recirculated by the natural hydrologic cycle, but pressures over access to it result from the naturally uneven distribution in space and time, growing economic demands by agriculture and industry, and rising populations. Currently, nearly a billion people around the world lack access to safe, affordable water. In 2000, the United Nations established the Millennium Development Goals for water to halve by 2015 the proportion of people worldwide without access to safe water and sanitation. Progress toward that goal was uneven, and in 2015 the UN committed to the Sustainable Development Goals of achieving universal access to safe and affordable water and sanitation by 2030. Poor water quality and bad sanitation are deadly; some five million deaths a year are caused by water-related diseases. The World Health Organization estimates that safe water could prevent 1.4 million child deaths from diarrhoea each year.[76]

In developing countries, 90% of all municipal wastewater still goes untreated into local rivers and streams.[77] Some 50 countries, with roughly a third of the world’s population, also suffer from medium or high water scarcity and 17 of these extract more water annually than is recharged through their natural water cycles.[78] The strain not only affects surface freshwater bodies like rivers and lakes, but it also degrades groundwater resources.

Human uses

Total water withdrawals for agricultural, industrial and municipal purposes per capita, measured in cubic metres (m3) per year in 2010[79]

Agriculture

The most substantial human use of water is for agriculture, including irrigated agriculture, which accounts for as much as 80 to 90 percent of total human water consumption.[80] In the United States, 42% of freshwater withdrawn for use is for irrigation, but the vast majority of water «consumed» (used and not returned to the environment) goes to agriculture.[81]

Access to fresh water is often taken for granted, especially in developed countries that have built sophisticated water systems for collecting, purifying, and delivering water, and removing wastewater. But growing economic, demographic, and climatic pressures are increasing concerns about water issues, leading to increasing competition for fixed water resources, giving rise to the concept of peak water.[82] As populations and economies continue to grow, consumption of water-thirsty meat expands, and new demands rise for biofuels or new water-intensive industries, new water challenges are likely.[83]

An assessment of water management in agriculture was conducted in 2007 by the International Water Management Institute in Sri Lanka to see if the world had sufficient water to provide food for its growing population.[84] It assessed the current availability of water for agriculture on a global scale and mapped out locations suffering from water scarcity. It found that a fifth of the world’s people, more than 1.2 billion, live in areas of physical water scarcity, where there is not enough water to meet all demands. A further 1.6 billion people live in areas experiencing economic water scarcity, where the lack of investment in water or insufficient human capacity make it impossible for authorities to satisfy the demand for water. The report found that it would be possible to produce the food required in the future, but that continuation of today’s food production and environmental trends would lead to crises in many parts of the world. To avoid a global water crisis, farmers will have to strive to increase productivity to meet growing demands for food, while industries and cities find ways to use water more efficiently.[85]

Water scarcity is also caused by production of water intensive products. For example, cotton: 1 kg of cotton—equivalent of a pair of jeans—requires 10.9 cubic meters (380 cu ft) water to produce. While cotton accounts for 2.4% of world water use, the water is consumed in regions that are already at a risk of water shortage. Significant environmental damage has been caused: for example, the diversion of water by the former Soviet Union from the Amu Darya and Syr Darya rivers to produce cotton was largely responsible for the disappearance of the Aral Sea.[86]

  • Water requirement per tonne of food product

    Water requirement per tonne of food product

As a scientific standard

On 7 April 1795, the gram was defined in France to be equal to «the absolute weight of a volume of pure water equal to a cube of one-hundredth of a meter, and at the temperature of melting ice».[87] For practical purposes though, a metallic reference standard was required, one thousand times more massive, the kilogram. Work was therefore commissioned to determine precisely the mass of one liter of water. In spite of the fact that the decreed definition of the gram specified water at 0 °C (32 °F)—a highly reproducible temperature—the scientists chose to redefine the standard and to perform their measurements at the temperature of highest water density, which was measured at the time as 4 °C (39 °F).[88]

The Kelvin temperature scale of the SI system was based on the triple point of water, defined as exactly 273.16 K (0.01 °C; 32.02 °F), but as of May 2019 is based on the Boltzmann constant instead. The scale is an absolute temperature scale with the same increment as the Celsius temperature scale, which was originally defined according to the boiling point (set to 100 °C (212 °F)) and melting point (set to 0 °C (32 °F)) of water.

Natural water consists mainly of the isotopes hydrogen-1 and oxygen-16, but there is also a small quantity of heavier isotopes oxygen-18, oxygen-17, and hydrogen-2 (deuterium). The percentage of the heavier isotopes is very small, but it still affects the properties of water. Water from rivers and lakes tends to contain less heavy isotopes than seawater. Therefore, standard water is defined in the Vienna Standard Mean Ocean Water specification.

For drinking

Water availability: the fraction of the population using improved water sources by country

Roadside fresh water outlet from glacier, Nubra

The human body contains from 55% to 78% water, depending on body size.[89][user-generated source?] To function properly, the body requires between one and seven liters (0.22 and 1.54 imp gal; 0.26 and 1.85 U.S. gal)[citation needed] of water per day to avoid dehydration; the precise amount depends on the level of activity, temperature, humidity, and other factors. Most of this is ingested through foods or beverages other than drinking straight water. It is not clear how much water intake is needed by healthy people, though the British Dietetic Association advises that 2.5 liters of total water daily is the minimum to maintain proper hydration, including 1.8 liters (6 to 7 glasses) obtained directly from beverages.[90] Medical literature favors a lower consumption, typically 1 liter of water for an average male, excluding extra requirements due to fluid loss from exercise or warm weather.[91]

Healthy kidneys can excrete 0.8 to 1 liter of water per hour, but stress such as exercise can reduce this amount. People can drink far more water than necessary while exercising, putting them at risk of water intoxication (hyperhydration), which can be fatal.[92][93] The popular claim that «a person should consume eight glasses of water per day» seems to have no real basis in science.[94] Studies have shown that extra water intake, especially up to 500 milliliters (18 imp fl oz; 17 U.S. fl oz) at mealtime, was associated with weight loss.[95][96][97][98][99][100] Adequate fluid intake is helpful in preventing constipation.[101]

An original recommendation for water intake in 1945 by the Food and Nutrition Board of the U.S. National Research Council read: «An ordinary standard for diverse persons is 1 milliliter for each calorie of food. Most of this quantity is contained in prepared foods.»[102] The latest dietary reference intake report by the U.S. National Research Council in general recommended, based on the median total water intake from US survey data (including food sources): 3.7 liters (0.81 imp gal; 0.98 U.S. gal) for men and 2.7 liters (0.59 imp gal; 0.71 U.S. gal) of water total for women, noting that water contained in food provided approximately 19% of total water intake in the survey.[103]

Specifically, pregnant and breastfeeding women need additional fluids to stay hydrated. The US Institute of Medicine recommends that, on average, men consume 3 liters (0.66 imp gal; 0.79 U.S. gal) and women 2.2 liters (0.48 imp gal; 0.58 U.S. gal); pregnant women should increase intake to 2.4 liters (0.53 imp gal; 0.63 U.S. gal) and breastfeeding women should get 3 liters (12 cups), since an especially large amount of fluid is lost during nursing.[104] Also noted is that normally, about 20% of water intake comes from food, while the rest comes from drinking water and beverages (caffeinated included). Water is excreted from the body in multiple forms; through urine and feces, through sweating, and by exhalation of water vapor in the breath. With physical exertion and heat exposure, water loss will increase and daily fluid needs may increase as well.

Humans require water with few impurities. Common impurities include metal salts and oxides, including copper, iron, calcium and lead,[105][full citation needed] and/or harmful bacteria, such as Vibrio. Some solutes are acceptable and even desirable for taste enhancement and to provide needed electrolytes.[106]

The single largest (by volume) freshwater resource suitable for drinking is Lake Baikal in Siberia.[107]

Washing

This section is an excerpt from Washing.[edit]

A woman washes her hands with soap and water.

Washing is a method of cleaning, usually with water and soap or detergent. Washing and then rinsing both body and clothing is an essential part of good hygiene and health. [citation needed]

Often people use soaps and detergents to assist in the emulsification of oils and dirt particles so they can be washed away. The soap can be applied directly, or with the aid of a washcloth.

People wash themselves, or bathe periodically for religious ritual or therapeutic purposes[108] or as a recreational activity.

In Europe, some people use a bidet to wash their external genitalia and the anal region after using the toilet, instead of using toilet paper.[109] The bidet is common in predominantly Catholic countries where water is considered essential for anal cleansing.[110]

More frequent is washing of just the hands, e.g. before and after preparing food and eating, after using the toilet, after handling something dirty, etc. Hand washing is important in reducing the spread of germs.[111][112][113] Also common is washing the face, which is done after waking up, or to keep oneself cool during the day. Brushing one’s teeth is also essential for hygiene and is a part of washing.

‘Washing’ can also refer to the washing of clothing or other cloth items, like bedsheets, whether by hand or with a washing machine. It can also refer to washing one’s car, by lathering the exterior with car soap, then rinsing it off with a hose, or washing cookware.

Excessive washing may damage the hair, causing dandruff, or cause rough skin/skin lesions.[114][115]

Transportation

Maritime transport (or ocean transport) and hydraulic effluvial transport, or more generally waterborne transport, is the transport of people (passengers) or goods (cargo) via waterways. Freight transport by sea has been widely used throughout recorded history. The advent of aviation has diminished the importance of sea travel for passengers, though it is still popular for short trips and pleasure cruises. Transport by water is cheaper than transport by air,[116] despite fluctuating exchange rates and a fee placed on top of freighting charges for carrier companies known as the currency adjustment factor. Maritime transport accounts for roughly 80% of international trade, according to UNCTAD in 2020.

Maritime transport can be realized over any distance by boat, ship, sailboat or barge, over oceans and lakes, through canals or along rivers. Shipping may be for commerce, recreation, or military purposes. While extensive inland shipping is less critical today, the major waterways of the world including many canals are still very important and are integral parts of worldwide economies. Particularly, especially any material can be moved by water; however, water transport becomes impractical when material delivery is time-critical such as various types of perishable produce. Still, water transport is highly cost effective with regular schedulable cargoes, such as trans-oceanic shipping of consumer products – and especially for heavy loads or bulk cargos, such as coal, coke, ores, or grains. Arguably, the industrial revolution took place best where cheap water transport by canal, navigations, or shipping by all types of watercraft on natural waterways supported cost-effective bulk transport.

Containerization revolutionized maritime transport starting in the 1970s. «General cargo» includes goods packaged in boxes, cases, pallets, and barrels. When a cargo is carried in more than one mode, it is intermodal or co-modal.

Chemical uses

Water is widely used in chemical reactions as a solvent or reactant and less commonly as a solute or catalyst. In inorganic reactions, water is a common solvent, dissolving many ionic compounds, as well as other polar compounds such as ammonia and compounds closely related to water. In organic reactions, it is not usually used as a reaction solvent, because it does not dissolve the reactants well and is amphoteric (acidic and basic) and nucleophilic. Nevertheless, these properties are sometimes desirable. Also, acceleration of Diels-Alder reactions by water has been observed. Supercritical water has recently been a topic of research. Oxygen-saturated supercritical water combusts organic pollutants efficiently.

Heat exchange

Water and steam are a common fluid used for heat exchange, due to its availability and high heat capacity, both for cooling and heating. Cool water may even be naturally available from a lake or the sea. It is especially effective to transport heat through vaporization and condensation of water because of its large latent heat of vaporization. A disadvantage is that metals commonly found in industries such as steel and copper are oxidized faster by untreated water and steam. In almost all thermal power stations, water is used as the working fluid (used in a closed-loop between boiler, steam turbine, and condenser), and the coolant (used to exchange the waste heat to a water body or carry it away by evaporation in a cooling tower). In the United States, cooling power plants is the largest use of water.[117]

In the nuclear power industry, water can also be used as a neutron moderator. In most nuclear reactors, water is both a coolant and a moderator. This provides something of a passive safety measure, as removing the water from the reactor also slows the nuclear reaction down. However other methods are favored for stopping a reaction and it is preferred to keep the nuclear core covered with water so as to ensure adequate cooling.

Fire considerations

Water has a high heat of vaporization and is relatively inert, which makes it a good fire extinguishing fluid. The evaporation of water carries heat away from the fire. It is dangerous to use water on fires involving oils and organic solvents because many organic materials float on water and the water tends to spread the burning liquid.

Use of water in fire fighting should also take into account the hazards of a steam explosion, which may occur when water is used on very hot fires in confined spaces, and of a hydrogen explosion, when substances which react with water, such as certain metals or hot carbon such as coal, charcoal, or coke graphite, decompose the water, producing water gas.

The power of such explosions was seen in the Chernobyl disaster, although the water involved in this case did not come from fire-fighting but from the reactor’s own water cooling system. A steam explosion occurred when the extreme overheating of the core caused water to flash into steam. A hydrogen explosion may have occurred as a result of a reaction between steam and hot zirconium.

Some metallic oxides, most notably those of alkali metals and alkaline earth metals, produce so much heat on reaction with water that a fire hazard can develop. The alkaline earth oxide quicklime is a mass-produced substance that is often transported in paper bags. If these are soaked through, they may ignite as their contents react with water.[118]

Recreation

Humans use water for many recreational purposes, as well as for exercising and for sports. Some of these include swimming, waterskiing, boating, surfing and diving. In addition, some sports, like ice hockey and ice skating, are played on ice. Lakesides, beaches and water parks are popular places for people to go to relax and enjoy recreation. Many find the sound and appearance of flowing water to be calming, and fountains and other flowing water structures are popular decorations. Some keep fish and other flora and fauna inside aquariums or ponds for show, fun, and companionship. Humans also use water for snow sports such as skiing, sledding, snowmobiling or snowboarding, which the require the water to be at a low temperature either as ice or crystallized into snow.

Water industry

The water industry provides drinking water and wastewater services (including sewage treatment) to households and industry. Water supply facilities include water wells, cisterns for rainwater harvesting, water supply networks, and water purification facilities, water tanks, water towers, water pipes including old aqueducts. Atmospheric water generators are in development.

Drinking water is often collected at springs, extracted from artificial borings (wells) in the ground, or pumped from lakes and rivers. Building more wells in adequate places is thus a possible way to produce more water, assuming the aquifers can supply an adequate flow. Other water sources include rainwater collection. Water may require purification for human consumption. This may involve the removal of undissolved substances, dissolved substances and harmful microbes. Popular methods are filtering with sand which only removes undissolved material, while chlorination and boiling kill harmful microbes. Distillation does all three functions. More advanced techniques exist, such as reverse osmosis. Desalination of abundant seawater is a more expensive solution used in coastal arid climates.

The distribution of drinking water is done through municipal water systems, tanker delivery or as bottled water. Governments in many countries have programs to distribute water to the needy at no charge.

Reducing usage by using drinking (potable) water only for human consumption is another option. In some cities such as Hong Kong, seawater is extensively used for flushing toilets citywide in order to conserve freshwater resources.

Polluting water may be the biggest single misuse of water; to the extent that a pollutant limits other uses of the water, it becomes a waste of the resource, regardless of benefits to the polluter. Like other types of pollution, this does not enter standard accounting of market costs, being conceived as externalities for which the market cannot account. Thus other people pay the price of water pollution, while the private firms’ profits are not redistributed to the local population, victims of this pollution. Pharmaceuticals consumed by humans often end up in the waterways and can have detrimental effects on aquatic life if they bioaccumulate and if they are not biodegradable.

Municipal and industrial wastewater are typically treated at wastewater treatment plants. Mitigation of polluted surface runoff is addressed through a variety of prevention and treatment techniques. (See Surface runoff#Mitigation and treatment.)

  • A water-carrier in India, 1882. In many places where running water is not available, water has to be transported by people.

    A water-carrier in India, 1882. In many places where running water is not available, water has to be transported by people.

  • A manual water pump in China

    A manual water pump in China

  • Water purification facility

  • Reverse osmosis (RO) desalination plant in Barcelona, Spain

Industrial applications

Many industrial processes rely on reactions using chemicals dissolved in water, suspension of solids in water slurries or using water to dissolve and extract substances, or to wash products or process equipment. Processes such as mining, chemical pulping, pulp bleaching, paper manufacturing, textile production, dyeing, printing, and cooling of power plants use large amounts of water, requiring a dedicated water source, and often cause significant water pollution.

Water is used in power generation. Hydroelectricity is electricity obtained from hydropower. Hydroelectric power comes from water driving a water turbine connected to a generator. Hydroelectricity is a low-cost, non-polluting, renewable energy source. The energy is supplied by the motion of water. Typically a dam is constructed on a river, creating an artificial lake behind it. Water flowing out of the lake is forced through turbines that turn generators.

Pressurized water is used in water blasting and water jet cutters. Also, high pressure water guns are used for precise cutting. It works very well, is relatively safe, and is not harmful to the environment. It is also used in the cooling of machinery to prevent overheating, or prevent saw blades from overheating.

Water is also used in many industrial processes and machines, such as the steam turbine and heat exchanger, in addition to its use as a chemical solvent. Discharge of untreated water from industrial uses is pollution. Pollution includes discharged solutes (chemical pollution) and discharged coolant water (thermal pollution). Industry requires pure water for many applications and uses a variety of purification techniques both in water supply and discharge.

Food processing

Water can be used to cook foods such as noodles

Sterile water for injection

Boiling, steaming, and simmering are popular cooking methods that often require immersing food in water or its gaseous state, steam.[119] Water is also used for dishwashing. Water also plays many critical roles within the field of food science.

Solutes such as salts and sugars found in water affect the physical properties of water. The boiling and freezing points of water are affected by solutes, as well as air pressure, which is in turn affected by altitude. Water boils at lower temperatures with the lower air pressure that occurs at higher elevations. One mole of sucrose (sugar) per kilogram of water raises the boiling point of water by 0.51 °C (0.918 °F), and one mole of salt per kg raises the boiling point by 1.02 °C (1.836 °F); similarly, increasing the number of dissolved particles lowers water’s freezing point.[120]

Solutes in water also affect water activity that affects many chemical reactions and the growth of microbes in food.[121] Water activity can be described as a ratio of the vapor pressure of water in a solution to the vapor pressure of pure water.[120] Solutes in water lower water activity—this is important to know because most bacterial growth ceases at low levels of water activity.[121] Not only does microbial growth affect the safety of food, but also the preservation and shelf life of food.

Water hardness is also a critical factor in food processing and may be altered or treated by using a chemical ion exchange system. It can dramatically affect the quality of a product, as well as playing a role in sanitation. Water hardness is classified based on concentration of calcium carbonate the water contains. Water is classified as soft if it contains less than 100 mg/L (UK)[122] or less than 60 mg/L (US).[123]

According to a report published by the Water Footprint organization in 2010, a single kilogram of beef requires 15 thousand liters (3.3×103 imp gal; 4.0×103 U.S. gal) of water; however, the authors also make clear that this is a global average and circumstantial factors determine the amount of water used in beef production.[124]

Medical use

Water for injection is on the World Health Organization’s list of essential medicines.[125]

Distribution in nature

In the universe

Band 5 ALMA receiver is an instrument specifically designed to detect water in the universe.[126]

Much of the universe’s water is produced as a byproduct of star formation. The formation of stars is accompanied by a strong outward wind of gas and dust. When this outflow of material eventually impacts the surrounding gas, the shock waves that are created compress and heat the gas. The water observed is quickly produced in this warm dense gas.[127]

On 22 July 2011, a report described the discovery of a gigantic cloud of water vapor containing «140 trillion times more water than all of Earth’s oceans combined» around a quasar located 12 billion light years from Earth. According to the researchers, the «discovery shows that water has been prevalent in the universe for nearly its entire existence».[128][129]

Water has been detected in interstellar clouds within the Milky Way.[130] Water probably exists in abundance in other galaxies, too, because its components, hydrogen, and oxygen, are among the most abundant elements in the universe. Based on models of the formation and evolution of the Solar System and that of other star systems, most other planetary systems are likely to have similar ingredients.

Water vapor

Water is present as vapor in:

  • Atmosphere of the Sun: in detectable trace amounts[131]
  • Atmosphere of Mercury: 3.4%, and large amounts of water in Mercury’s exosphere[132]
  • Atmosphere of Venus: 0.002%[133]
  • Earth’s atmosphere: ≈0.40% over full atmosphere, typically 1–4% at surface; as well as that of the Moon in trace amounts[134]
  • Atmosphere of Mars: 0.03%[135]
  • Atmosphere of Ceres[136]
  • Atmosphere of Jupiter: 0.0004%[137] – in ices only; and that of its moon Europa[138]
  • Atmosphere of Saturn – in ices only; Enceladus: 91%[139] and Dione (exosphere)[citation needed]
  • Atmosphere of Uranus – in trace amounts below 50 bar
  • Atmosphere of Neptune – found in the deeper layers[140]
  • Extrasolar planet atmospheres: including those of HD 189733 b[141] and HD 209458 b,[142] Tau Boötis b,[143] HAT-P-11b,[144][145] XO-1b, WASP-12b, WASP-17b, and WASP-19b.[146]
  • Stellar atmospheres: not limited to cooler stars and even detected in giant hot stars such as Betelgeuse, Mu Cephei, Antares and Arcturus.[145][147]
  • Circumstellar disks: including those of more than half of T Tauri stars such as AA Tauri[145] as well as TW Hydrae,[148][149] IRC +10216[150] and APM 08279+5255,[128][129] VY Canis Majoris and S Persei.[147]

Liquid water

Liquid water is present on Earth, covering 71% of its surface.[3] Liquid water is also occasionally present in small amounts on Mars.[151] Scientists believe liquid water is present in the Saturnian moons of Enceladus, as a 10-kilometre thick ocean approximately 30–40 kilometres below Enceladus’ south polar surface,[152][153] and Titan, as a subsurface layer, possibly mixed with ammonia.[154] Jupiter’s moon Europa has surface characteristics which suggest a subsurface liquid water ocean.[155] Liquid water may also exist on Jupiter’s moon Ganymede as a layer sandwiched between high pressure ice and rock.[156]

Water ice

Water is present as ice on:

South polar ice cap of Mars during Martian south summer 2000

  • Mars: under the regolith and at the poles.[157][158]
  • Earth–Moon system: mainly as ice sheets on Earth and in Lunar craters and volcanic rocks[159] NASA reported the detection of water molecules by NASA’s Moon Mineralogy Mapper aboard the Indian Space Research Organization’s Chandrayaan-1 spacecraft in September 2009.[160]
  • Ceres[161][162][163]
  • Jupiter’s moons: Europa’s surface and also that of Ganymede[164] and Callisto[165][166]
  • Saturn: in the planet’s ring system[167] and on the surface and mantle of Titan[168] and Enceladus[169]
  • Pluto–Charon system[167]
  • Comets[170][171] and other related Kuiper belt and Oort cloud objects[172]

And is also likely present on:

  • Mercury’s poles[173]
  • Tethys[174]

Exotic forms

Water and other volatiles probably comprise much of the internal structures of Uranus and Neptune and the water in the deeper layers may be in the form of ionic water in which the molecules break down into a soup of hydrogen and oxygen ions, and deeper still as superionic water in which the oxygen crystallizes, but the hydrogen ions float about freely within the oxygen lattice.[175]

Water and planetary habitability

The existence of liquid water, and to a lesser extent its gaseous and solid forms, on Earth are vital to the existence of life on Earth as we know it. The Earth is located in the habitable zone of the Solar System; if it were slightly closer to or farther from the Sun (about 5%, or about 8 million kilometers), the conditions which allow the three forms to be present simultaneously would be far less likely to exist.[176][177]

Earth’s gravity allows it to hold an atmosphere. Water vapor and carbon dioxide in the atmosphere provide a temperature buffer (greenhouse effect) which helps maintain a relatively steady surface temperature. If Earth were smaller, a thinner atmosphere would allow temperature extremes, thus preventing the accumulation of water except in polar ice caps (as on Mars).[citation needed]

The surface temperature of Earth has been relatively constant through geologic time despite varying levels of incoming solar radiation (insolation), indicating that a dynamic process governs Earth’s temperature via a combination of greenhouse gases and surface or atmospheric albedo. This proposal is known as the Gaia hypothesis.[citation needed]

The state of water on a planet depends on ambient pressure, which is determined by the planet’s gravity. If a planet is sufficiently massive, the water on it may be solid even at high temperatures, because of the high pressure caused by gravity, as it was observed on exoplanets Gliese 436 b[178] and GJ 1214 b.[179]

Law, politics, and crisis

Ambox current red Asia Australia.svg

This section needs to be updated. Please help update this article to reflect recent events or newly available information. (June 2022)

An estimate of the proportion of people in developing countries with access to potable water 1970–2000

Water politics is politics affected by water and water resources. Water, particularly fresh water, is a strategic resource across the world and an important element in many political conflicts. It causes health impacts and damage to biodiversity.

Access to safe drinking water has improved over the last decades in almost every part of the world, but approximately one billion people still lack access to safe water and over 2.5 billion lack access to adequate sanitation.[180] However, some observers have estimated that by 2025 more than half of the world population will be facing water-based vulnerability.[181] A report, issued in November 2009, suggests that by 2030, in some developing regions of the world, water demand will exceed supply by 50%.[182]

1.6 billion people have gained access to a safe water source since 1990.[183] The proportion of people in developing countries with access to safe water is calculated to have improved from 30% in 1970[184] to 71% in 1990, 79% in 2000, and 84% in 2004.[180]

A 2006 United Nations report stated that «there is enough water for everyone», but that access to it is hampered by mismanagement and corruption.[185] In addition, global initiatives to improve the efficiency of aid delivery, such as the Paris Declaration on Aid Effectiveness, have not been taken up by water sector donors as effectively as they have in education and health, potentially leaving multiple donors working on overlapping projects and recipient governments without empowerment to act.[186]

The authors of the 2007 Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture cited poor governance as one reason for some forms of water scarcity. Water governance is the set of formal and informal processes through which decisions related to water management are made. Good water governance is primarily about knowing what processes work best in a particular physical and socioeconomic context. Mistakes have sometimes been made by trying to apply ‘blueprints’ that work in the developed world to developing world locations and contexts. The Mekong river is one example; a review by the International Water Management Institute of policies in six countries that rely on the Mekong river for water found that thorough and transparent cost-benefit analyses and environmental impact assessments were rarely undertaken. They also discovered that Cambodia’s draft water law was much more complex than it needed to be.[187]

The UN World Water Development Report (WWDR, 2003) from the World Water Assessment Program indicates that, in the next 20 years, the quantity of water available to everyone is predicted to decrease by 30%. 40% of the world’s inhabitants currently have insufficient fresh water for minimal hygiene. More than 2.2 million people died in 2000 from waterborne diseases (related to the consumption of contaminated water) or drought. In 2004, the UK charity WaterAid reported that a child dies every 15 seconds from easily preventable water-related diseases; often this means lack of sewage disposal.[citation needed]

Organizations concerned with water protection include the International Water Association (IWA), WaterAid, Water 1st, and the American Water Resources Association. The International Water Management Institute undertakes projects with the aim of using effective water management to reduce poverty. Water related conventions are United Nations Convention to Combat Desertification (UNCCD), International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, United Nations Convention on the Law of the Sea and Ramsar Convention. World Day for Water takes place on 22 March[188] and World Oceans Day on 8 June.[189]

In culture

Religion

Water is considered a purifier in most religions. Faiths that incorporate ritual washing (ablution) include Christianity,[190] Hinduism, Islam, Judaism, the Rastafari movement, Shinto, Taoism, and Wicca. Immersion (or aspersion or affusion) of a person in water is a central sacrament of Christianity (where it is called baptism); it is also a part of the practice of other religions, including Islam (Ghusl), Judaism (mikvah) and Sikhism (Amrit Sanskar). In addition, a ritual bath in pure water is performed for the dead in many religions including Islam and Judaism. In Islam, the five daily prayers can be done in most cases after washing certain parts of the body using clean water (wudu), unless water is unavailable (see Tayammum). In Shinto, water is used in almost all rituals to cleanse a person or an area (e.g., in the ritual of misogi).

In Christianity, holy water is water that has been sanctified by a priest for the purpose of baptism, the blessing of persons, places, and objects, or as a means of repelling evil.[191][192]

In Zoroastrianism, water (āb) is respected as the source of life.[193]

Philosophy

Icosahedron as a part of Spinoza monument in Amsterdam.

The Ancient Greek philosopher Empedocles saw water as one of the four classical elements (along with fire, earth, and air), and regarded it as an ylem, or basic substance of the universe. Thales, whom Aristotle portrayed as an astronomer and an engineer, theorized that the earth, which is denser than water, emerged from the water. Thales, a monist, believed further that all things are made from water. Plato believed that the shape of water is an icosahedron – flowing easily compared to the cube-shaped earth.[194]

The theory of the four bodily humors associated water with phlegm, as being cold and moist. The classical element of water was also one of the five elements in traditional Chinese philosophy (along with earth, fire, wood, and metal).

Some traditional and popular Asian philosophical systems take water as a role-model. James Legge’s 1891 translation of the Dao De Jing states, «The highest excellence is like (that of) water. The excellence of water appears in its benefiting all things, and in its occupying, without striving (to the contrary), the low place which all men dislike. Hence (its way) is near to (that of) the Tao» and «There is nothing in the world more soft and weak than water, and yet for attacking things that are firm and strong there is nothing that can take precedence of it—for there is nothing (so effectual) for which it can be changed.»[195] Guanzi in the «Shui di» 水地 chapter further elaborates on the symbolism of water, proclaiming that «man is water» and attributing natural qualities of the people of different Chinese regions to the character of local water resources.[196]

Folklore

«Living water» features in Germanic and Slavic folktales as a means of bringing the dead back to life. Note the Grimm fairy-tale («The Water of Life») and the Russian dichotomy of living [ru] and dead water [ru]. The Fountain of Youth represents a related concept of magical waters allegedly preventing aging.

Art and activism

Painter and activist Fredericka Foster curated The Value of Water, at the Cathedral of St. John the Divine in New York City,[197] which anchored a year-long initiative by the Cathedral on our dependence on water.[198][199] The largest exhibition to ever appear at the Cathedral,[200] it featured over forty artists, including Jenny Holzer, Robert Longo, Mark Rothko, William Kentridge, April Gornik, Kiki Smith, Pat Steir, William Kentridge, Alice Dalton Brown, Teresita Fernandez and Bill Viola.[201][202] Foster created Think About Water,[203][full citation needed] an ecological collective of artists who use water as their subject or medium. Members include Basia Irland,[204][full citation needed] Aviva Rahmani, Betsy Damon, Diane Burko, Leila Daw, Stacy Levy, Charlotte Coté,[205] Meridel Rubenstein, Stacy Levy, Anna Macleod, and Aviva Rahmani.

To mark the 10th anniversary of access to water and sanitation being declared a human right by the UN, the charity WaterAid commissioned ten visual artists to show the impact of clean water on people’s lives.[206][207]

Dihydrogen monoxide parody

Water’s technically correct but rarely used chemical name, dihydrogen monoxide, has been used in a series of hoaxes and pranks that mock scientific illiteracy. This began in 1983, when an April Fools’ Day article appeared in a newspaper in Durand, Michigan. The false story consisted of safety concerns about the substance.[208]

See also

  • Outline of water – Overview of and topical guide to water
  • Water (data page) – Chemical data page for water is a collection of the chemical and physical properties of water.
  • Aquaphobia – Persistent and abnormal fear of water (fear of water)
  • Human right to water and sanitation – Human right recognized by the United Nations General Assembly in 2010
  • Mpemba effect – Natural phenomenon that hot water freezes faster than cold
  • Oral rehydration therapy – Type of fluid replacement used to prevent and treat dehydration
  • Thirst – Craving for potable fluids experienced by animals
  • Water pinch analysis

Notes

  1. ^ Other substances with this property include bismuth, silicon, germanium and gallium.[16]

References

  1. ^ «Water Q&A: Why is water the «universal solvent»?». Water Science School. United States Geological Survey, U.S. Department of the Interior. 20 June 2019. Archived from the original on 6 February 2021. Retrieved 15 January 2021.
  2. ^ «10.2: Hybrid Orbitals in Water». Chemistry LibreTexts. 18 March 2020. Archived from the original on 30 July 2022. Retrieved 11 April 2021.
  3. ^ a b «How Much Water is There on Earth?». Water Science School. United States Geological Survey, U.S. Department of the Interior. 13 November 2019. Archived from the original on 9 June 2022. Retrieved 8 June 2022.
  4. ^ a b Gleick, P.H., ed. (1993). Water in Crisis: A Guide to the World’s Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 13, Table 2.1 «Water reserves on the earth». Archived from the original on 8 April 2013.
  5. ^ Water Vapor in the Climate System Archived 20 March 2007 at the Wayback Machine, Special Report, [AGU], December 1995 (linked 4/2007). Vital Water Archived 20 February 2008 at the Wayback Machine UNEP.
  6. ^ Baroni, L.; Cenci, L.; Tettamanti, M.; Berati, M. (2007). «Evaluating the environmental impact of various dietary patterns combined with different food production systems». European Journal of Clinical Nutrition. 61 (2): 279–286. doi:10.1038/sj.ejcn.1602522. PMID 17035955.
  7. ^ Troell, Max; Naylor, Rosamond L.; Metian, Marc; Beveridge, Malcolm; Tyedmers, Peter H.; Folke, Carl; Arrow, Kenneth J.; Barrett, Scott; Crépin, Anne-Sophie; Ehrlich, Paul R.; Gren, Åsa (16 September 2014). «Does aquaculture add resilience to the global food system?». Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (37): 13257–13263. Bibcode:2014PNAS..11113257T. doi:10.1073/pnas.1404067111. ISSN 0027-8424. PMC 4169979. PMID 25136111.
  8. ^ «Water (v.)». www.etymonline.com. Online Etymology Dictionary. Archived from the original on 2 August 2017. Retrieved 20 May 2017.
  9. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 620. ISBN 978-0-08-037941-8.
  10. ^ «Water, the Universal Solvent». USGS. Archived from the original on 9 July 2017. Retrieved 27 June 2017.
  11. ^ Reece, Jane B. (31 October 2013). Campbell Biology (10 ed.). Pearson. p. 48. ISBN 9780321775658.
  12. ^ Reece, Jane B. (31 October 2013). Campbell Biology (10 ed.). Pearson. p. 44. ISBN 9780321775658.
  13. ^ Leigh, G. J.; Favre, H. A; Metanomski, W. V. (1998). Principles of chemical nomenclature: a guide to IUPAC recommendations (PDF). Oxford: Blackwell Science. ISBN 978-0-86542-685-6. OCLC 37341352. Archived from the original (PDF) on 26 July 2011.
  14. ^ PubChem. «Water». National Center for Biotechnology Information. Archived from the original on 3 August 2018. Retrieved 25 March 2020.
  15. ^ a b Belnay, Louise. «The water cycle» (PDF). Critical thinking activities. Earth System Research Laboratory. Archived (PDF) from the original on 20 September 2020. Retrieved 25 March 2020.
  16. ^ a b Oliveira, Mário J. de (2017). Equilibrium Thermodynamics. Springer. pp. 120–124. ISBN 978-3-662-53207-2. Archived from the original on 8 March 2021. Retrieved 26 March 2020.
  17. ^ «What is Density?». Mettler Toledo. Retrieved 11 November 2022.
  18. ^ a b Ball, Philip (2008). «Water: Water—an enduring mystery». Nature. 452 (7185): 291–2. Bibcode:2008Natur.452..291B. doi:10.1038/452291a. PMID 18354466. S2CID 4365814. Archived from the original on 17 November 2016. Retrieved 15 November 2016.
  19. ^ Kotz, J. C.; Treichel, P.; Weaver, G. C. (2005). Chemistry & Chemical Reactivity. Thomson Brooks/Cole. ISBN 978-0-534-39597-1.
  20. ^ Ben-Naim, Ariel; Ben-Naim, Roberta; et al. (2011). Alice’s Adventures in Water-land. Singapore. doi:10.1142/8068. ISBN 978-981-4338-96-7.
  21. ^ Matsuoka, N.; Murton, J. (2008). «Frost weathering: recent advances and future directions». Permafrost and Periglacial Processes. 19 (2): 195–210. doi:10.1002/ppp.620. S2CID 131395533.
  22. ^ Wiltse, Brendan. «A Look Under The Ice: Winter Lake Ecology». Ausable River Association. Archived from the original on 19 June 2020. Retrieved 23 April 2020.
  23. ^ a b Chen, Zijun (21 April 2010). «Measurement of Diamagnetism in Water». Archived from the original on 8 January 2022. Retrieved 8 January 2022.
  24. ^ Wells, Sarah (21 January 2017). «The Beauty and Science of Snowflakes». Smithsonian Science Education Center. Archived from the original on 25 March 2020. Retrieved 25 March 2020.
  25. ^ Fellows, Peter (2017). «Freeze drying and freeze concentration». Food processing technology: principles and practice (4th ed.). Kent: Woodhead Publishing/Elsevier Science. pp. 929–940. ISBN 978-0081005231. OCLC 960758611.
  26. ^ Siegert, Martin J.; Ellis-Evans, J. Cynan; Tranter, Martyn; Mayer, Christoph; Petit, Jean-Robert; Salamatin, Andrey; Priscu, John C. (December 2001). «Physical, chemical and biological processes in Lake Vostok and other Antarctic subglacial lakes». Nature. 414 (6864): 603–609. Bibcode:2001Natur.414..603S. doi:10.1038/414603a. PMID 11740551. S2CID 4423510.
  27. ^ Davies, Bethan. «Antarctic subglacial lakes». AntarcticGlaciers. Archived from the original on 3 October 2020. Retrieved 25 March 2020.
  28. ^ Masterton, William L.; Hurley, Cecile N. (2008). Chemistry: principles and reactions (6th ed.). Cengage Learning. p. 230. ISBN 9780495126713. Archived from the original on 8 March 2021. Retrieved 3 April 2020.
  29. ^ Peaco, Jim. «Yellowstone Lesson Plan: How Yellowstone Geysers Erupt». Yellowstone National Park: U.S. National Park Service. Archived from the original on 2 March 2020. Retrieved 5 April 2020.
  30. ^ Brahic, Catherine. «Found: The hottest water on Earth». New Scientist. Archived from the original on 9 May 2020. Retrieved 5 April 2020.
  31. ^ USDA Food Safety and Inspection Service. «High Altitude Cooking and Food Safety» (PDF). Archived from the original (PDF) on 20 January 2021. Retrieved 5 April 2020.
  32. ^ «Pressure Cooking – Food Science». Exploratorium. 26 September 2019. Archived from the original on 19 June 2020. Retrieved 21 April 2020.
  33. ^ Allain, Rhett (12 September 2018). «Yes, You Can Boil Water at Room Temperature. Here’s How». Wired. Archived from the original on 28 September 2020. Retrieved 5 April 2020.
  34. ^ Murphy, D. M.; Koop, T. (1 April 2005). «Review of the vapour pressures of ice and supercooled water for atmospheric applications». Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 131 (608): 1540. Bibcode:2005QJRMS.131.1539M. doi:10.1256/qj.04.94. S2CID 122365938. Archived from the original on 18 August 2020. Retrieved 31 August 2020.
  35. ^ International Bureau of Weights and Measures (2006). The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.). p. 114. ISBN 92-822-2213-6. Archived (PDF) from the original on 14 August 2017.
  36. ^ «9th edition of the SI Brochure». BIPM. 2019. Archived from the original on 19 April 2021. Retrieved 20 May 2019.
  37. ^ Wagner, W.; Pruß, A. (June 2002). «The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use». Journal of Physical and Chemical Reference Data. 31 (2): 398. doi:10.1063/1.1461829.
  38. ^ Weingärtner, Hermann; Franck, Ernst Ulrich (29 April 2005). «Supercritical Water as a Solvent». Angewandte Chemie International Edition. 44 (18): 2672–2692. doi:10.1002/anie.200462468. PMID 15827975.
  39. ^ Adschiri, Tadafumi; Lee, Youn-Woo; Goto, Motonobu; Takami, Seiichi (2011). «Green materials synthesis with supercritical water». Green Chemistry. 13 (6): 1380. doi:10.1039/c1gc15158d.
  40. ^ Murray, Benjamin J.; Knopf, Daniel A.; Bertram, Allan K. (2005). «The formation of cubic ice under conditions relevant to Earth’s atmosphere». Nature. 434 (7030): 202–205. Bibcode:2005Natur.434..202M. doi:10.1038/nature03403. PMID 15758996. S2CID 4427815.
  41. ^ Salzmann, Christoph G. (14 February 2019). «Advances in the experimental exploration of water’s phase diagram». The Journal of Chemical Physics. 150 (6): 060901. arXiv:1812.04333. Bibcode:2019JChPh.150f0901S. doi:10.1063/1.5085163. PMID 30770019.
  42. ^ Sokol, Joshua (12 May 2019). «A Bizarre Form of Water May Exist All Over the Universe». Wired. Archived from the original on 12 May 2019. Retrieved 1 September 2021.
  43. ^ Millot, M.; Coppari, F.; Rygg, J. R.; Barrios, Antonio Correa; Hamel, Sebastien; Swift, Damian C.; Eggert, Jon H. (2019). «Nanosecond X-ray diffraction of shock-compressed superionic water ice». Nature. Springer. 569 (7755): 251–255. Bibcode:2019Natur.569..251M. doi:10.1038/s41586-019-1114-6. OSTI 1568026. PMID 31068720. S2CID 148571419.
  44. ^ Peplow, Mark (25 March 2015). «Graphene sandwich makes new form of ice». Nature. doi:10.1038/nature.2015.17175. S2CID 138877465.
  45. ^ Maestro, L. M.; Marqués, M. I.; Camarillo, E.; Jaque, D.; Solé, J. García; Gonzalo, J. A.; Jaque, F.; Valle, Juan C. Del; Mallamace, F. (1 January 2016). «On the existence of two states in liquid water: impact on biological and nanoscopic systems». International Journal of Nanotechnology. 13 (8–9): 667–677. Bibcode:2016IJNT…13..667M. doi:10.1504/IJNT.2016.079670. Archived from the original on 23 September 2017.
  46. ^ Mallamace, Francesco; Corsaro, Carmelo; Stanley, H. Eugene (18 December 2012). «A singular thermodynamically consistent temperature at the origin of the anomalous behavior of liquid water». Scientific Reports. 2 (1): 993. Bibcode:2012NatSR…2E.993M. doi:10.1038/srep00993. PMC 3524791. PMID 23251779.
  47. ^ Perakis, Fivos; Amann-Winkel, Katrin; Lehmkühler, Felix; Sprung, Michael; Mariedahl, Daniel; Sellberg, Jonas A.; Pathak, Harshad; Späh, Alexander; Cavalca, Filippo; Ricci, Alessandro; Jain, Avni; Massani, Bernhard; Aubree, Flora; Benmore, Chris J.; Loerting, Thomas; Grübel, Gerhard; Pettersson, Lars G. M.; Nilsson, Anders (26 June 2017). «Diffusive dynamics during the high-to-low density transition in amorphous ice». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 13 (8–9): 667–677. Bibcode:2017PNAS..114.8193P. doi:10.1073/pnas.1705303114. PMC 5547632. PMID 28652327.
  48. ^ Zocchi D, Wennemuth G, Oka Y (July 2017). «The cellular mechanism for water detection in the mammalian taste system». Nature Neuroscience. 20 (7): 927–933. doi:10.1038/nn.4575. PMID 28553944. S2CID 13263401.
  49. ^ Edmund T. Rolls (2005). Emotion Explained. Oxford University Press, Medical. ISBN 0198570031, 9780198570035.
  50. ^ R. Llinas, W. Precht (2012), Frog Neurobiology: A Handbook. Springer Science & Business Media. ISBN 3642663168, 9783642663161
  51. ^ Candau, Joël (2004). «The Olfactory Experience: constants and cultural variables». Water Science and Technology. 49 (9): 11–17. doi:10.2166/wst.2004.0522. PMID 15237601. Archived from the original on 2 October 2016. Retrieved 28 September 2016.
  52. ^ Braun, Charles L.; Sergei N. Smirnov (1993). «Why is water blue?». Journal of Chemical Education. 70 (8): 612. Bibcode:1993JChEd..70..612B. doi:10.1021/ed070p612. Archived from the original on 20 March 2012. Retrieved 21 April 2007.
  53. ^ Nakamoto, Kazuo (1997). Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Part A: Theory and Applications in Inorganic Chemistry (5th ed.). New York: Wiley. p. 170. ISBN 0-471-16394-5.
  54. ^ Ball 2001, p. 168
  55. ^ Franks 2007, p. 10
  56. ^ «Physical Chemistry of Water». Michigan State University. Archived from the original on 20 October 2020. Retrieved 11 September 2020.
  57. ^ Ball 2001, p. 169
  58. ^ Isaacs, E. D.; Shukla, A; Platzman, P. M.; Hamann, D. R.; Barbiellini, B.; Tulk, C. A. (1 March 2000). «Compton scattering evidence for covalency of the hydrogen bond in ice». Journal of Physics and Chemistry of Solids. 61 (3): 403–406. Bibcode:2000JPCS…61..403I. doi:10.1016/S0022-3697(99)00325-X.
  59. ^ Campbell, Neil A.; Williamson, Brad; Heyden, Robin J. (2006). Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-250882-7. Archived from the original on 2 November 2014. Retrieved 11 November 2008.
  60. ^ «Heat capacity water online». Desmos (in Russian). Archived from the original on 6 June 2022. Retrieved 3 June 2022.
  61. ^ Ball, Philip (14 September 2007). «Burning water and other myths». News@nature. doi:10.1038/news070910-13. S2CID 129704116. Archived from the original on 28 February 2009. Retrieved 14 September 2007.
  62. ^ Fine, R. A. & Millero, F. J. (1973). «Compressibility of water as a function of temperature and pressure». Journal of Chemical Physics. 59 (10): 5529. Bibcode:1973JChPh..59.5529F. doi:10.1063/1.1679903.
  63. ^ Nave, R. «Bulk Elastic Properties». HyperPhysics. Georgia State University. Archived from the original on 28 October 2007. Retrieved 26 October 2007.
  64. ^ UK National Physical Laboratory, Calculation of absorption of sound in seawater Archived 3 October 2016 at the Wayback Machine. Online site, last accessed on 28 September 2016.
  65. ^ Gleick, P. H., ed. (1993). Water in Crisis: A Guide to the World’s Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 15, Table 2.3. Archived from the original on 8 April 2013.
  66. ^ Ben-Naim, A. & Ben-Naim, R. (2011). Alice’s Adventures in Water-land. World Scientific Publishing. p. 31. doi:10.1142/8068. ISBN 978-981-4338-96-7.
  67. ^ «water resource». Encyclopædia Britannica. Retrieved 17 May 2022.
  68. ^ Gleick, Peter H. (1993). Water in Crisis (1 ed.). New York: Oxford University Press. p. 13. ISBN 019507627-3.
  69. ^ Wada, Yoshihide; Van Beek, L. P. H.; Bierkens, Marc F. P. (2012). «Nonsustainable groundwater sustaining irrigation: A global assessment». Water Resources Research. 48 (6): W00L06. Bibcode:2012WRR….48.0L06W. doi:10.1029/2011WR010562.
  70. ^ «Catalyst helps split water: Plants». AskNature. Archived from the original on 28 October 2020. Retrieved 10 September 2020.
  71. ^ «On Water». European Investment Bank. Archived from the original on 14 October 2020. Retrieved 13 October 2020.
  72. ^ Jammi, Ramachandra (13 March 2018). «2.4 billion Without Adequate Sanitation. 600 million Without Safe Water. Can We Fix it by 2030?». World Bank Group. Archived from the original on 14 October 2020. Retrieved 13 October 2020.
  73. ^ «Wastewater resource recovery can fix water insecurity and cut carbon emissions». European Investment Bank. Retrieved 29 August 2022.
  74. ^ «International Decade for Action ‘Water for Life’ 2005–2015. Focus Areas: Water scarcity». United Nations. Retrieved 29 August 2022.
  75. ^ «The State of the World’s Land and Water Resources for Food and Agriculture» (PDF).
  76. ^ «World Health Organization. Safe Water and Global Health». World Health Organization. 25 June 2008. Archived from the original on 24 December 2010. Retrieved 25 July 2010.
  77. ^ UNEP International Environment (2002). Environmentally Sound Technology for Wastewater and Stormwater Management: An International Source Book. IWA. ISBN 978-1-84339-008-4. OCLC 49204666.
  78. ^ Ravindranath, Nijavalli H.; Sathaye, Jayant A. (2002). Climate Change and Developing Countries. Springer. ISBN 978-1-4020-0104-8. OCLC 231965991.
  79. ^ «Water withdrawals per capita». Our World in Data. Archived from the original on 12 March 2020. Retrieved 6 March 2020.
  80. ^ «WBCSD Water Facts & Trends». Archived from the original on 1 March 2012. Retrieved 25 July 2010.
  81. ^ Dieter, Cheryl A.; Maupin, Molly A.; Caldwell, Rodney R.; Harris, Melissa A.; Ivahnenko, Tamara I.; Lovelace, John K.; Barber, Nancy L.; Linsey, Kristin S. (2018). «Estimated use of water in the United States in 2015». Circular. U.S. Geological Survey. p. 76. doi:10.3133/cir1441. Archived from the original on 28 April 2019. Retrieved 21 May 2019.
  82. ^ Gleick, P. H.; Palaniappan, M. (2010). «Peak Water» (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (125): 11155–11162. Bibcode:2010PNAS..10711155G. doi:10.1073/pnas.1004812107. PMC 2895062. PMID 20498082. Archived (PDF) from the original on 8 November 2011. Retrieved 11 October 2011.
  83. ^ United Nations Press Release POP/952 (13 March 2007). «World population will increase by 2.5 billion by 2050». Archived 27 July 2014 at the Wayback Machine
  84. ^ , Molden, D. (Ed). Water for food, Water for life: A Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture. Earthscan/IWMI, 2007.
  85. ^ Chartres, C. and Varma, S. (2010) Out of water. From Abundance to Scarcity and How to Solve the World’s Water Problems. FT Press (US).
  86. ^ Chapagain, A. K.; Hoekstra, A. Y.; Savenije, H. H. G.; Guatam, R. (September 2005). «The Water Footprint of Cotton Consumption» (PDF). IHE Delft Institute for Water Education. Archived (PDF) from the original on 26 March 2019. Retrieved 24 October 2019.
  87. ^ «Décret relatif aux poids et aux mesures» [Decree relating to weights and measures] (in French). 18 germinal an 3 (7 April 1795). Archived 25 February 2013 at the Wayback Machine. quartier-rural.org
  88. ^ here «L’Histoire Du Mètre, La Détermination De L’Unité De Poids» Archived 25 July 2013 at the Wayback Machine. histoire.du.metre.free.fr
  89. ^ «Re: What percentage of the human body is composed of water?» Archived 25 November 2007 at the Wayback Machine Jeffrey Utz, M.D., The MadSci Network
  90. ^ «Healthy Water Living». BBC Health. Archived from the original on 1 January 2007. Retrieved 1 February 2007.
  91. ^ Rhoades RA, Tanner GA (2003). Medical Physiology (2nd ed.). Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-1936-0. OCLC 50554808.
  92. ^ Noakes TD; Goodwin N; Rayner BL; et al. (1985). «Water intoxication: a possible complication during endurance exercise». Medicine and Science in Sports and Exercise. 17 (3): 370–375. doi:10.1249/00005768-198506000-00012. PMID 4021781.
  93. ^ Noakes TD, Goodwin N, Rayner BL, Branken T, Taylor RK (2005). «Water intoxication: a possible complication during endurance exercise, 1985». Wilderness and Environmental Medicine. 16 (4): 221–227. doi:10.1580/1080-6032(2005)16[221:WIAPCD]2.0.CO;2. PMID 16366205.
  94. ^ Valtin, Heinz (2002). «‘Drink at least eight glasses of water a day.’ Really? Is there scientific evidence for ‘8 × 8’?» (PDF). American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 283 (5): R993–R1004. doi:10.1152/ajpregu.00365.2002. PMID 12376390. S2CID 2256436. Archived from the original (PDF) on 22 February 2019.
  95. ^ Stookey JD, Constant F, Popkin BM, Gardner CD (November 2008). «Drinking water is associated with weight loss in overweight dieting women independent of diet and activity». Obesity. 16 (11): 2481–2488. doi:10.1038/oby.2008.409. PMID 18787524. S2CID 24899383.
  96. ^ «Drink water to curb weight gain? Clinical trial confirms effectiveness of simple appetite control method». Science Daily. 23 August 2010. Archived from the original on 7 July 2017. Retrieved 14 May 2017.
  97. ^ Dubnov-Raz G, Constantini NW, Yariv H, Nice S, Shapira N (October 2011). «Influence of water drinking on resting energy expenditure in overweight children». International Journal of Obesity. 35 (10): 1295–1300. doi:10.1038/ijo.2011.130. PMID 21750519.
  98. ^ Dennis EA; Dengo AL; Comber DL; et al. (February 2010). «Water consumption increases weight loss during a hypocaloric diet intervention in middle-aged and older adults». Obesity. 18 (2): 300–307. doi:10.1038/oby.2009.235. PMC 2859815. PMID 19661958.
  99. ^ Vij VA, Joshi AS (September 2013). «Effect of ‘water induced thermogenesis’ on body weight, body mass index and body composition of overweight subjects». Journal of Clinical and Diagnostic Research. 7 (9): 1894–1896. doi:10.7860/JCDR/2013/5862.3344. PMC 3809630. PMID 24179891.
  100. ^ Muckelbauer R, Sarganas G, Grüneis A, Müller-Nordhorn J (August 2013). «Association between water consumption and body weight outcomes: a systematic review». The American Journal of Clinical Nutrition. 98 (2): 282–299. doi:10.3945/ajcn.112.055061. PMID 23803882. S2CID 12265434.
  101. ^ «Water, Constipation, Dehydration, and Other Fluids». Archived 4 March 2015 at the Wayback Machine. Science Daily. Retrieved on 28 September 2015.
  102. ^ Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences. Recommended Dietary Allowances. National Research Council, Reprint and Circular Series, No. 122. 1945. pp. 3–18.
  103. ^ Institute of Medicine; Food Nutrition Board; Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes; Panel on Dietary Reference Intakes for Electrolytes and Water (2005). 4 Water | Dietary Reference Intakes for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. The National Academies Press. doi:10.17226/10925. ISBN 978-0-309-09169-5. Archived from the original on 13 January 2017. Retrieved 11 January 2017.
  104. ^ «Water: How much should you drink every day?». Mayo Clinic. Archived from the original on 4 December 2010. Retrieved 25 July 2010.
  105. ^ Conquering Chemistry (4th ed.), 2008
  106. ^ Maton, Anthea; Hopkins, Jean; McLaughlin, Charles William; Johnson, Susan; Warner, Maryanna Quon; LaHart, David; Wright, Jill D. (1993). Human Biology and Health. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-981176-0. OCLC 32308337.
  107. ^ Unesco (2006). Water: a shared responsibility. Berghahn Books. p. 125. ISBN 978-1-84545-177-6.
  108. ^ Shove, Elizabeth (2004). Comfort, Cleanliness and Convenience The Social Organization of Normality (New Technologies/New Cultures). New York: Berg. ISBN 978-1-85973-630-2.
  109. ^ «Eco-Friendly Cleaning Cloth and Toilet Papers». SimplyNatural. 18 June 2020. Retrieved 1 July 2020.
  110. ^ E. Clark, Mary (2006). Contemporary Biology: Concepts and Implications. University of Michigan Press. p. 613. ISBN 9780721625973. Douching is commonly practiced in Catholic countries. The bidet … is still commonly found in France and other Catholic countries.
  111. ^ CDC: Why Wash Your Hands?
  112. ^ Clean Hands, Thomas Osborne, M.D.
  113. ^ HealthReach CHC
  114. ^ You Probably Wash Your Hair Way Too Much retrieved 6 October 2012
  115. ^ Infections in Obstetrics and Gynecology: Textbook and Atlas retrieved 6 October 2012, Eiko Petersen — pages 6-13
  116. ^ Stopford, Martin (1 January 1997). Maritime Economics. Psychology Press. p. 10. ISBN 9780415153102.
  117. ^ «Water Use in the United States», National Atlas. Archived 14 August 2009 at the Wayback Machine
  118. ^ «Material Safety Data Sheet: Quicklime» (PDF). Lhoist North America. 6 August 2012. Archived (PDF) from the original on 5 July 2016. Retrieved 24 October 2019.
  119. ^ Duff, Loretto Basil (1916). A Course in Household Arts: Part I. Whitcomb & Barrows. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 3 December 2017.
  120. ^ a b Vaclavik, Vickie A. & Christian, Elizabeth W. (2007). Essentials of Food Science. Springer. ISBN 978-0-387-69939-4. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 31 August 2020.
  121. ^ a b DeMan, John M. (1999). Principles of Food Chemistry. Springer. ISBN 978-0-8342-1234-3. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 31 August 2020.
  122. ^ «Map showing the rate of hardness in mg/L as Calcium carbonate in England and Wales» (PDF). DEFRA Drinking Water Inspectorate. 2009. Archived (PDF) from the original on 29 May 2015. Retrieved 18 May 2015.
  123. ^ «Water hardness». US Geological Service. 8 April 2014. Archived from the original on 18 May 2015. Retrieved 18 May 2015.
  124. ^ Mekonnen, M. M.; Hoekstra, A. Y. (December 2010). The green, blue and grey water footprint of farm animals and animal products, Value of Water (PDF) (Report). Research Report Series. Vol. 1, No. 48: Main report. UNESCO – IHE Institute for Water Education. Archived (PDF) from the original on 27 May 2014. Retrieved 30 January 2014.
  125. ^ «WHO Model List of EssentialMedicines» (PDF). World Health Organization. October 2013. Archived (PDF) from the original on 23 April 2014. Retrieved 22 April 2014.
  126. ^ «ALMA Greatly Improves Capacity to Search for Water in Universe». Archived from the original on 23 July 2015. Retrieved 20 July 2015.
  127. ^ Melnick, Gary, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Neufeld, David, Johns Hopkins University quoted in:
    «Discover of Water Vapor Near Orion Nebula Suggests Possible Origin of H20 in Solar System (sic)». The Harvard University Gazette. 23 April 1998. Archived from the original on 16 January 2000.
    «Space Cloud Holds Enough Water to Fill Earth’s Oceans 1 Million Times». Headlines@Hopkins, JHU. 9 April 1998. Archived from the original on 9 November 2007. Retrieved 21 April 2007.
    «Water, Water Everywhere: Radio telescope finds water is common in universe». The Harvard University Gazette. 25 February 1999. Archived from the original on 19 May 2011. Retrieved 19 September 2010. (archive link)
  128. ^ a b Clavin, Whitney; Buis, Alan (22 July 2011). «Astronomers Find Largest, Most Distant Reservoir of Water». NASA. Archived from the original on 24 July 2011. Retrieved 25 July 2011.
  129. ^ a b Staff (22 July 2011). «Astronomers Find Largest, Oldest Mass of Water in Universe». Space.com. Archived from the original on 29 October 2011. Retrieved 23 July 2011.
  130. ^ Bova, Ben (13 October 2009). Faint Echoes, Distant Stars: The Science and Politics of Finding Life Beyond Earth. Zondervan. ISBN 9780061854484. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 31 August 2020.
  131. ^ Solanki, S.K.; Livingston, W.; Ayres, T. (1994). «New Light on the Heart of Darkness of the Solar Chromosphere» (PDF). Science. 263 (5143): 64–66. Bibcode:1994Sci…263…64S. doi:10.1126/science.263.5143.64. PMID 17748350. S2CID 27696504. Archived from the original (PDF) on 7 March 2019.
  132. ^ «MESSENGER Scientists ‘Astonished’ to Find Water in Mercury’s Thin Atmosphere». Planetary Society. 3 July 2008. Archived from the original on 6 April 2010. Retrieved 5 July 2008.
  133. ^ Bertaux, Jean-Loup; Vandaele, Ann-Carine; Korablev, Oleg; Villard, E.; Fedorova, A.; Fussen, D.; Quémerais, E.; Belyaev, D.; et al. (2007). «A warm layer in Venus’ cryosphere and high-altitude measurements of HF, HCl, H2O and HDO» (PDF). Nature. 450 (7170): 646–649. Bibcode:2007Natur.450..646B. doi:10.1038/nature05974. PMID 18046397. S2CID 4421875.
  134. ^ Sridharan, R.; Ahmed, S.M.; Dasa, Tirtha Pratim; Sreelathaa, P.; Pradeepkumara, P.; Naika, Neha; Supriya, Gogulapati (2010). «‘Direct’ evidence for water (H2O) in the sunlit lunar ambience from CHACE on MIP of Chandrayaan I». Planetary and Space Science. 58 (6): 947. Bibcode:2010P&SS…58..947S. doi:10.1016/j.pss.2010.02.013.
  135. ^ Rapp, Donald (28 November 2012). Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars. Springer. p. 78. ISBN 978-3-642-32762-9. Archived from the original on 15 July 2016. Retrieved 9 February 2016.
  136. ^ Küppers, M.; O’Rourke, L.; Bockelée-Morvan, D.; Zakharov, V.; Lee, S.; Von Allmen, P.; Carry, B.; Teyssier, D.; Marston, A.; Müller, T.; Crovisier, J.; Barucci, M.A.; Moreno, R. (23 January 2014). «Localized sources of water vapour on the dwarf planet (1) Ceres». Nature. 505 (7484): 525–527. Bibcode:2014Natur.505..525K. doi:10.1038/nature12918. PMID 24451541. S2CID 4448395.
  137. ^ Atreya, Sushil K.; Wong, Ah-San (2005). «Coupled Clouds and Chemistry of the Giant Planets — A Case for Multiprobes» (PDF). Space Science Reviews. 116 (1–2): 121–136. Bibcode:2005SSRv..116..121A. doi:10.1007/s11214-005-1951-5. hdl:2027.42/43766. S2CID 31037195. Archived (PDF) from the original on 22 July 2011. Retrieved 1 April 2014.
  138. ^ Cook, Jia-Rui C.; Gutro, Rob; Brown, Dwayne; Harrington, J.D.; Fohn, Joe (12 December 2013). «Hubble Sees Evidence of Water Vapor at Jupiter Moon». NASA. Archived from the original on 15 December 2013. Retrieved 12 December 2013.
  139. ^ Hansen; C.J.; et al. (2006). «Enceladus’ Water Vapor Plume» (PDF). Science. 311 (5766): 1422–1425. Bibcode:2006Sci…311.1422H. doi:10.1126/science.1121254. PMID 16527971. S2CID 2954801. Archived from the original (PDF) on 18 February 2020.
  140. ^ Hubbard, W.B. (1997). «Neptune’s Deep Chemistry». Science. 275 (5304): 1279–1280. doi:10.1126/science.275.5304.1279. PMID 9064785. S2CID 36248590.
  141. ^ Water Found on Distant Planet Archived 16 July 2007 at the Wayback Machine 12 July 2007 By Laura Blue, Time
  142. ^ Water Found in Extrasolar Planet’s Atmosphere Archived 30 December 2010 at the Wayback Machine – Space.com
  143. ^ Lockwood, Alexandra C; Johnson, John A; Bender, Chad F; Carr, John S; Barman, Travis; Richert, Alexander J.W.; Blake, Geoffrey A (2014). «Near-IR Direct Detection of Water Vapor in Tau Boo B». The Astrophysical Journal. 783 (2): L29. arXiv:1402.0846. Bibcode:2014ApJ…783L..29L. doi:10.1088/2041-8205/783/2/L29. S2CID 8463125.
  144. ^ Clavin, Whitney; Chou, Felicia; Weaver, Donna; Villard; Johnson, Michele (24 September 2014). «NASA Telescopes Find Clear Skies and Water Vapor on Exoplanet». NASA. Archived from the original on 14 January 2017. Retrieved 24 September 2014.
  145. ^ a b c Arnold Hanslmeier (29 September 2010). Water in the Universe. Springer Science & Business Media. pp. 159–. ISBN 978-90-481-9984-6. Archived from the original on 15 July 2016. Retrieved 9 February 2016.
  146. ^ «Hubble Traces Subtle Signals of Water on Hazy Worlds». NASA. 3 December 2013. Archived from the original on 6 December 2013. Retrieved 4 December 2013.
  147. ^ a b Andersson, Jonas (June 2012). Water in stellar atmospheres «Is a novel picture required to explain the atmospheric behavior of water in red giant stars?» Archived 13 February 2015 at the Wayback Machine Lund Observatory, Lund University, Sweden
  148. ^ Herschel Finds Oceans of Water in Disk of Nearby Star Archived 19 February 2015 at the Wayback Machine. Nasa.gov (20 October 2011). Retrieved on 28 September 2015.
  149. ^ «JPL». NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Archived from the original on 4 June 2012.
  150. ^ Lloyd, Robin. «Water Vapor, Possible Comets, Found Orbiting Star», 11 July 2001, Space.com. Retrieved 15 December 2006. Archived 23 May 2009 at the Wayback Machine
  151. ^ «NASA Confirms Evidence That Liquid Water Flows on Today’s Mars». NASA. 28 September 2015. Archived from the original on 28 September 2015. Retrieved 22 June 2020.
  152. ^ Platt, Jane; Bell, Brian (3 April 2014). «NASA Space Assets Detect Ocean inside Saturn Moon». NASA. Archived from the original on 3 April 2014. Retrieved 3 April 2014.
  153. ^ Iess, L.; Stevenson, D. J.; Parisi, M.; Hemingway, D.; Jacobson, R.A.; Lunine, Jonathan I.; Nimmo, F.; Armstrong, J. W.; Asmar, S. W.; Ducci, M.; Tortora, P. (4 April 2014). «The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus» (PDF). Science. 344 (6179): 78–80. Bibcode:2014Sci…344…78I. doi:10.1126/science.1250551. PMID 24700854. S2CID 28990283. Archived (PDF) from the original on 2 December 2017. Retrieved 14 July 2019.
  154. ^ Dunaeva, A.N.; Kronrod, V.A.; Kuskov, O.L. (2013). «Numerical Models of Titan’s Interior with Subsurface Ocean» (PDF). 44th Lunar and Planetary Science Conference (2013) (1719): 2454. Bibcode:2013LPI….44.2454D. Archived (PDF) from the original on 23 March 2014. Retrieved 23 March 2014.
  155. ^ Tritt, Charles S. (2002). «Possibility of Life on Europa». Milwaukee School of Engineering. Archived from the original on 9 June 2007. Retrieved 10 August 2007.
  156. ^ Dunham, Will. (3 May 2014) Jupiter’s moon Ganymede may have ‘club sandwich’ layers of ocean | Reuters Archived 3 May 2014 at the Wayback Machine. In.reuters.com. Retrieved on 28 September 2015.
  157. ^ Carr, M.H. (1996). Water on Mars. New York: Oxford University Press. p. 197.
  158. ^ Bibring, J.-P.; Langevin, Yves; Poulet, François; Gendrin, Aline; Gondet, Brigitte; Berthé, Michel; Soufflot, Alain; Drossart, Pierre; Combes, Michel; Bellucci, Giancarlo; Moroz, Vassili; Mangold, Nicolas; Schmitt, Bernard; Omega Team, the; Erard, S.; Forni, O.; Manaud, N.; Poulleau, G.; Encrenaz, T.; Fouchet, T.; Melchiorri, R.; Altieri, F.; Formisano, V.; Bonello, G.; Fonti, S.; Capaccioni, F.; Cerroni, P.; Coradini, A.; Kottsov, V.; et al. (2004). «Perennial Water Ice Identified in the South Polar Cap of Mars». Nature. 428 (6983): 627–630. Bibcode:2004Natur.428..627B. doi:10.1038/nature02461. PMID 15024393. S2CID 4373206.
  159. ^ Versteckt in Glasperlen: Auf dem Mond gibt es Wasser – Wissenschaft – Archived 10 July 2008 at the Wayback Machine Der Spiegel – Nachrichten
  160. ^ Water Molecules Found on the Moon Archived 27 September 2009 at the Wayback Machine, NASA, 24 September 2009
  161. ^ McCord, T.B.; Sotin, C. (21 May 2005). «Ceres: Evolution and current state». Journal of Geophysical Research: Planets. 110 (E5): E05009. Bibcode:2005JGRE..110.5009M. doi:10.1029/2004JE002244.
  162. ^ Thomas, P.C.; Parker, J.Wm.; McFadden, L.A.; et al. (2005). «Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape». Nature. 437 (7056): 224–226. Bibcode:2005Natur.437..224T. doi:10.1038/nature03938. PMID 16148926. S2CID 17758979.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  163. ^ Carey, Bjorn (7 September 2005). «Largest Asteroid Might Contain More Fresh Water than Earth». SPACE.com. Archived from the original on 18 December 2010. Retrieved 16 August 2006.
  164. ^ Chang, Kenneth (12 March 2015). «Suddenly, It Seems, Water Is Everywhere in Solar System». New York Times. Archived from the original on 12 August 2018. Retrieved 12 March 2015.
  165. ^ Kuskov, O.L.; Kronrod, V.A. (2005). «Internal structure of Europa and Callisto». Icarus. 177 (2): 550–369. Bibcode:2005Icar..177..550K. doi:10.1016/j.icarus.2005.04.014.
  166. ^ Showman, A. P.; Malhotra, R. (1 October 1999). «The Galilean Satellites» (PDF). Science. 286 (5437): 77–84. doi:10.1126/science.286.5437.77. PMID 10506564. S2CID 9492520. Archived from the original (PDF) on 12 April 2020.
  167. ^ a b Sparrow, Giles (2006). The Solar System. Thunder Bay Press. ISBN 978-1-59223-579-7.
  168. ^ Tobie, G.; Grasset, Olivier; Lunine, Jonathan I.; Mocquet, Antoine; Sotin, Christophe (2005). «Titan’s internal structure inferred from a coupled thermal-orbital model». Icarus. 175 (2): 496–502. Bibcode:2005Icar..175..496T. doi:10.1016/j.icarus.2004.12.007.
  169. ^ Verbiscer, A.; French, R.; Showalter, M.; Helfenstein, P. (9 February 2007). «Enceladus: Cosmic Graffiti Artist Caught in the Act». Science. 315 (5813): 815. Bibcode:2007Sci…315..815V. doi:10.1126/science.1134681. PMID 17289992. S2CID 21932253. (supporting online material, table S1)
  170. ^ Greenberg, J. Mayo (1998). «Making a comet nucleus». Astronomy and Astrophysics. 330: 375. Bibcode:1998A&A…330..375G.
  171. ^ «Dirty Snowballs in Space». Starryskies. Archived from the original on 29 January 2013. Retrieved 15 August 2013.
  172. ^ E.L. Gibb; M.J. Mumma; N. Dello Russo; M.A. DiSanti & K. Magee-Sauer (2003). «Methane in Oort Cloud comets». Icarus. 165 (2): 391–406. Bibcode:2003Icar..165..391G. doi:10.1016/S0019-1035(03)00201-X.
  173. ^ NASA, «MESSENGER Finds New Evidence for Water Ice at Mercury’s Poles Archived 30 November 2012 at the Wayback Machine», NASA, 29 November 2012.
  174. ^ Thomas, P.C.; Burns, J.A.; Helfenstein, P.; Squyres, S.; Veverka, J.; Porco, C.; Turtle, E.P.; McEwen, A.; Denk, T.; Giesef, B.; Roatschf, T.; Johnsong, T.V.; Jacobsong, R.A. (October 2007). «Shapes of the saturnian icy satellites and their significance» (PDF). Icarus. 190 (2): 573–584. Bibcode:2007Icar..190..573T. doi:10.1016/j.icarus.2007.03.012. Archived (PDF) from the original on 27 September 2011. Retrieved 15 December 2011.
  175. ^ Weird water lurking inside giant planets Archived 15 April 2015 at the Wayback Machine, New Scientist, 1 September 2010, Magazine issue 2776.
  176. ^ Ehlers, E.; Krafft, T, eds. (2001). «J.C.I. Dooge. «Integrated Management of Water Resources»«. Understanding the Earth System: compartments, processes, and interactions. Springer. p. 116.
  177. ^ «Habitable Zone». The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight. Archived from the original on 23 May 2007. Retrieved 26 April 2007.
  178. ^ Shiga, David (6 May 2007). «Strange alien world made of «hot ice»«. New Scientist. Archived from the original on 6 July 2008. Retrieved 28 March 2010.
  179. ^ Aguilar, David A. (16 December 2009). «Astronomers Find Super-Earth Using Amateur, Off-the-Shelf Technology». Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Archived from the original on 7 April 2012. Retrieved 28 March 2010.
  180. ^ a b «MDG Report 2008» (PDF). Archived (PDF) from the original on 27 August 2010. Retrieved 25 July 2010.
  181. ^ Kulshreshtha, S. N (1998). «A Global Outlook for Water Resources to the Year 2025». Water Resources Management. 12 (3): 167–184. doi:10.1023/A:1007957229865. S2CID 152322295.
  182. ^ «Charting Our Water Future: Economic frameworks to inform decision-making» (PDF). Archived from the original (PDF) on 5 July 2010. Retrieved 25 July 2010.
  183. ^ «The Millennium Development Goals Report». Archived 27 August 2010 at the Wayback Machine, United Nations, 2008
  184. ^ Lomborg, Björn (2001). The Skeptical Environmentalist (PDF). Cambridge University Press. p. 22. ISBN 978-0-521-01068-9. Archived from the original (PDF) on 25 July 2013.
  185. ^ UNESCO, (2006), «Water, a shared responsibility. The United Nations World Water Development Report 2». Archived 6 January 2009 at the Wayback Machine
  186. ^ Welle, Katharina; Evans, Barbara; Tucker, Josephine; and Nicol, Alan (2008). «Is water lagging behind on Aid Effectiveness?» Archived 27 July 2011 at the Wayback Machine
  187. ^ «Search Results». International Water Management Institute (IWMI). Archived from the original on 5 June 2013. Retrieved 3 March 2016.
  188. ^ «World Water Day». United Nations. United Nations. Archived from the original on 9 September 2020. Retrieved 10 September 2020.
  189. ^ «About». World Oceans Day Online Portal. Archived from the original on 20 September 2020. Retrieved 10 September 2020.
  190. ^ Z. Wahrman, Miryam (2016). The Hand Book: Surviving in a Germ-Filled World. University Press of New England. pp. 46–48. ISBN 9781611689556. Water plays a role in other Christian rituals as well. … In the early days of Christianity, two to three centuries after Christ, the lavabo (Latin for “I wash myself”), a ritual handwashing vessel and bowl, was introduced as part of Church service.
  191. ^ Chambers’s encyclopædia, Lippincott & Co (1870). p. 394.
  192. ^ Altman, Nathaniel (2002) Sacred water: the spiritual source of life. pp. 130–133. ISBN 1-58768-013-0.
  193. ^ «ĀB i. The concept of water in ancient Iran». www.iranicaonline.org. Encyclopedia Iranica. Archived from the original on 16 May 2018. Retrieved 19 September 2018.
  194. ^ Lindberg, D. (2008). The beginnings of western science: The European scientific tradition in a philosophical, religious, and institutional context, prehistory to A.D. 1450 (2nd ed.). Chicago: University of Chicago Press.
  195. ^ Tao Te Ching. Archived from the original on 12 July 2010. Retrieved 25 July 2010 – via Internet Sacred Text Archive Home.
  196. ^ «Guanzi : Shui Di». Chinese Text Project. Archived 6 November 2014 at archive.today. Retrieved on 28 September 2015.
  197. ^ Vartanian, Hrag (3 October 2011). «Manhattan Cathedral Explores Water in Art». Hyperallergic. Archived from the original on 3 February 2021. Retrieved 14 December 2020.
  198. ^ Kowalski, James A. (6 October 2011). «The Cathedral of St. John the Divine and The Value of Water». huffingtonpost.com. Huffington Post. Archived from the original on 6 August 2015. Retrieved 14 December 2020.
  199. ^ Foster, Fredericka. «The Value of Water at St John the Divine». vimeo.com. Sara Karl. Archived from the original on 1 March 2021. Retrieved 14 December 2020.
  200. ^ Miller, Tom. «The Value of Water Exhibition». UCLA Art Science Center. Archived from the original on 3 February 2021. Retrieved 14 December 2020.
  201. ^ Madel, Robin (6 December 2017). «Through Art, the Value of Water Expressed». Huffington Post. Archived from the original on 1 December 2020. Retrieved 16 December 2020.
  202. ^ Cotter, Mary (4 October 2011). «Manhattan Cathedral Examines ‘The Value of Water’ in a New Star-Studded Art Exhibition». Inhabitat. Archived from the original on 8 July 2019. Retrieved 14 December 2020.
  203. ^ Think About Water
  204. ^ Basia Irland
  205. ^ «Influential Figures Dr. Charlotte Cote». Tseshaht First Nation [c̓išaaʔatḥ]. Archived from the original on 19 August 2021. Retrieved 19 August 2021.
  206. ^ «10 years of the human rights to water and sanitation». United Nations. UN – Water Family News. 27 February 2020. Archived from the original on 19 August 2021. Retrieved 19 August 2021.
  207. ^ «Water is sacred’: 10 visual artists reflect on the human right to water». The Guardian. 4 August 2020. Archived from the original on 19 August 2021. Retrieved 19 August 2021.
  208. ^ «dihydrogen monoxide». Archived from the original on 2 May 2018. Retrieved 2 May 2018.

Works cited

  • Ball, Philip (2001). Life’s matrix : a biography of water (1st ed.). Farrar, Straus, and Giroux. ISBN 9780520230088.
  • Franks, Felix (2007). Water : a matrix of life (2nd ed.). Royal Society of Chemistry. ISBN 9781847552341.

Further reading

  • Debenedetti, PG., and HE Stanley, «Supercooled and Glassy Water», Physics Today 56 (6), pp. 40–46 (2003). Downloadable PDF (1.9 MB) Archived 1 November 2018 at the Wayback Machine
  • Gleick, PH., (editor), The World’s Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.) The World’s Water, Island Press Archived 26 February 2009 at the Wayback Machine
  • Jones, Oliver A.; Lester, John N.; Voulvoulis, Nick (2005). «Pharmaceuticals: a threat to drinking water?». Trends in Biotechnology. 23 (4): 163–167. doi:10.1016/j.tibtech.2005.02.001. PMID 15780706.
  • Journal of Contemporary Water Research & Education Archived 3 March 2016 at the Wayback Machine
  • Postel, S., Last Oasis: Facing Water Scarcity. W.W. Norton and Company, New York. 1992
  • Reisner, M., Cadillac Desert: The American West and Its Disappearing Water. Penguin Books, New York. 1986.
  • United Nations World Water Development Report Archived 22 February 2009 at the Wayback Machine. Produced every three years.
  • St. Fleur, Nicholas. The Water in Your Glass Might Be Older Than the Sun Archived 15 January 2017 at the Wayback Machine. «The water you drink is older than the planet you’re standing on.» The New York Times (15 April 2016)

External links

  • OECD Water statistics
  • The World’s Water Data Page
  • FAO Comprehensive Water Database, AQUASTAT
  • The Water Conflict Chronology: Water Conflict Database Archived 16 January 2013 at the Wayback Machine
  • Water science school (USGS)
  • Portal to The World Bank’s strategy, work and associated publications on water resources
  • America Water Resources Association Archived 24 March 2018 at the Wayback Machine
  • Water on the web
  • Water structure and science Archived 28 December 2014 at the Wayback Machine
  • «Why water is one of the weirdest things in the universe», Ideas, BBC, Video, 3:16 minutes, 2019
  • The chemistry of water Archived 19 June 2020 at the Wayback Machine (NSF special report)
  • The International Association for the Properties of Water and Steam
  • H2O: The Molecule That Made Us, a 2020 PBS documentary

A globule of liquid water, and the concave depression and rebound in water caused by something dropping through the water surface

Water (chemical formula H2O) is an inorganic, transparent, tasteless, odorless, and nearly colorless chemical substance, which is the main constituent of Earth’s hydrosphere and the fluids of all known living organisms (in which it acts as a solvent[1]). It is vital for all known forms of life, despite not providing food, energy or organic micronutrients. Its chemical formula, H2O, indicates that each of its molecules contains one oxygen and two hydrogen atoms, connected by covalent bonds. The hydrogen atoms are attached to the oxygen atom at an angle of 104.45°.[2] «Water» is also the name of the liquid state of H2O at standard temperature and pressure.

A number of natural states of water exist. It forms precipitation in the form of rain and aerosols in the form of fog. Clouds consist of suspended droplets of water and ice, its solid state. When finely divided, crystalline ice may precipitate in the form of snow. The gaseous state of water is steam or water vapor.

Water covers about 71% of the Earth’s surface, with seas and oceans making up most of the water volume on earth (about 96.5%).[3] Small portions of water occur as groundwater (1.7%), in the glaciers and the ice caps of Antarctica and Greenland (1.7%), and in the air as vapor, clouds (consisting of ice and liquid water suspended in air), and precipitation (0.001%).[4][5] Water moves continually through the water cycle of evaporation, transpiration (evapotranspiration), condensation, precipitation, and runoff, usually reaching the sea.

Water plays an important role in the world economy. Approximately 70% of the freshwater used by humans goes to agriculture.[6] Fishing in salt and fresh water bodies has been, and continues to be a major source of food for many parts of the world, providing 6.5% of global protein.[7] Much of the long-distance trade of commodities (such as oil, natural gas, and manufactured products) is transported by boats through seas, rivers, lakes, and canals. Large quantities of water, ice, and steam are used for cooling and heating, in industry and homes. Water is an excellent solvent for a wide variety of substances both mineral and organic; as such it is widely used in industrial processes, and in cooking and washing. Water, ice and snow are also central to many sports and other forms of entertainment, such as swimming, pleasure boating, boat racing, surfing, sport fishing, diving, ice skating and skiing.

Etymology

The word water comes from Old English wæter, from Proto-Germanic *watar (source also of Old Saxon watar, Old Frisian wetir, Dutch water, Old High German wazzar, German Wasser, vatn, Gothic 𐍅𐌰𐍄𐍉 (wato), from Proto-Indo-European *wod-or, suffixed form of root *wed- («water»; «wet»).[8] Also cognate, through the Indo-European root, with Greek ύδωρ (ýdor, from Ancient Greek ὕδωρ, hýdōr, whence English «hydro-«), Russian вода́ (vodá), Irish uisce, and Albanian ujë.

History

Properties

A water molecule consists of two hydrogen atoms and one oxygen atom

Water (H2O) is a polar inorganic compound. At room temperature it is a tasteless and odorless liquid, nearly colorless with a hint of blue. This simplest hydrogen chalcogenide is by far the most studied chemical compound and is described as the «universal solvent» for its ability to dissolve many substances.[9][10] This allows it to be the «solvent of life»:[11] indeed, water as found in nature almost always includes various dissolved substances, and special steps are required to obtain chemically pure water. Water is the only common substance to exist as a solid, liquid, and gas in normal terrestrial conditions.[12]

States

The three common states of matter

Along with oxidane, water is one of the two official names for the chemical compound H
2
O
;[13] it is also the liquid phase of H
2
O
.[14] The other two common states of matter of water are the solid phase, ice, and the gaseous phase, water vapor or steam. The addition or removal of heat can cause phase transitions: freezing (water to ice), melting (ice to water), vaporization (water to vapor), condensation (vapor to water), sublimation (ice to vapor) and deposition (vapor to ice).[15]

Density

Water differs from most liquids in that it becomes less dense as it freezes.[a] In 1 atm pressure, it reaches its maximum density of 999.972 kg/m3 (62.4262 lb/cu ft) at 3.98 °C (39.16 °F), or almost 1,000 kg/m3 (62.43 lb/cu ft) at almost 4 °C (39 °F).[17][18] The density of ice is 917 kg/m3 (57.25 lb/cu ft), an expansion of 9%.[19][20] This expansion can exert enormous pressure, bursting pipes and cracking rocks.[21]

In a lake or ocean, water at 4 °C (39 °F) sinks to the bottom, and ice forms on the surface, floating on the liquid water. This ice insulates the water below, preventing it from freezing solid. Without this protection, most aquatic organisms residing in lakes would perish during the winter.[22]

Magnetism

Water is a diamagnetic material.[23] Though interaction is weak, with superconducting magnets it can attain a notable interaction.[23]

Phase transitions

At a pressure of one atmosphere (atm), ice melts or water freezes (solidifies) at 0 °C (32 °F)) and water boils or vapor condenses at 100 °C (212 °F). However, even below the boiling point, water can change to vapor at its surface by evaporation (vaporization throughout the liquid is known as boiling). Sublimation and deposition also occur on surfaces.[15] For example, frost is deposited on cold surfaces while snowflakes form by deposition on an aerosol particle or ice nucleus.[24] In the process of freeze-drying, a food is frozen and then stored at low pressure so the ice on its surface sublimates.[25]

The melting and boiling points depend on pressure. A good approximation for the rate of change of the melting temperature with pressure is given by the Clausius–Clapeyron relation:

{displaystyle {frac {dT}{dP}}={frac {Tleft(v_{text{L}}-v_{text{S}}right)}{L_{text{f}}}},}

where {displaystyle v_{text{L}}} and {displaystyle v_{text{S}}} are the molar volumes of the liquid and solid phases, and {displaystyle L_{text{f}}} is the molar latent heat of melting. In most substances, the volume increases when melting occurs, so the melting temperature increases with pressure. However, because ice is less dense than water, the melting temperature decreases.[16] In glaciers, pressure melting can occur under sufficiently thick volumes of ice, resulting in subglacial lakes.[26][27]

The Clausius-Clapeyron relation also applies to the boiling point, but with the liquid/gas transition the vapor phase has a much lower density than the liquid phase, so the boiling point increases with pressure.[28] Water can remain in a liquid state at high temperatures in the deep ocean or underground. For example, temperatures exceed 205 °C (401 °F) in Old Faithful, a geyser in Yellowstone National Park.[29] In hydrothermal vents, the temperature can exceed 400 °C (752 °F).[30]

At sea level, the boiling point of water is 100 °C (212 °F). As atmospheric pressure decreases with altitude, the boiling point decreases by 1 °C every 274 meters. High-altitude cooking takes longer than sea-level cooking. For example, at 1,524 metres (5,000 ft), cooking time must be increased by a fourth to achieve the desired result.[31] (Conversely, a pressure cooker can be used to decrease cooking times by raising the boiling temperature.[32])
In a vacuum, water will boil at room temperature.[33]

Triple and critical points

Phase diagram of water (simplified)

On a pressure/temperature phase diagram (see figure), there are curves separating solid from vapor, vapor from liquid, and liquid from solid. These meet at a single point called the triple point, where all three phases can coexist. The triple point is at a temperature of 273.16 K (0.01 °C; 32.02 °F) and a pressure of 611.657 pascals (0.00604 atm; 0.0887 psi);[34] it is the lowest pressure at which liquid water can exist. Until 2019, the triple point was used to define the Kelvin temperature scale.[35][36]

The water/vapor phase curve terminates at 647.096 K (373.946 °C; 705.103 °F) and 22.064 megapascals (3,200.1 psi; 217.75 atm).[37] This is known as the critical point. At higher temperatures and pressures the liquid and vapor phases form a continuous phase called a supercritical fluid. It can be gradually compressed or expanded between gas-like and liquid-like densities; its properties (which are quite different from those of ambient water) are sensitive to density. For example, for suitable pressures and temperatures it can mix freely with nonpolar compounds, including most organic compounds. This makes it useful in a variety of applications including high-temperature electrochemistry and as an ecologically benign solvent or catalyst in chemical reactions involving organic compounds. In Earth’s mantle, it acts as a solvent during mineral formation, dissolution and deposition.[38][39]

Phases of ice and water

Main article: Ice

The normal form of ice on the surface of Earth is Ice Ih, a phase that forms crystals with hexagonal symmetry. Another with cubic crystalline symmetry, Ice Ic, can occur in the upper atmosphere.[40] As the pressure increases, ice forms other crystal structures. As of 2019, 17 have been experimentally confirmed and several more are predicted theoretically (see Ice).[41] The 18th form of ice, ice XVIII, a face-centred-cubic, superionic ice phase, was discovered when a droplet of water was subject to a shock wave that raised the water’s pressure to millions of atmospheres and its temperature to thousands of degrees, resulting in a structure of rigid oxygen atoms in which hydrogen atoms flowed freely.[42][43] When sandwiched between layers of graphene, ice forms a square lattice.[44]

The details of the chemical nature of liquid water are not well understood; some theories suggest that its unusual behaviour is due to the existence of 2 liquid states.[18][45][46][47]

Taste and odor

Pure water is usually described as tasteless and odorless, although humans have specific sensors that can feel the presence of water in their mouths,[48][49] and frogs are known to be able to smell it.[50] However, water from ordinary sources (including bottled mineral water) usually has many dissolved substances, that may give it varying tastes and odors. Humans and other animals have developed senses that enable them to evaluate the potability of water in order to avoid water that is too salty or putrid.[51]

Color and appearance

Pure water is visibly blue due to absorption of light in the region c. 600–800 nm.[52] The color can be easily observed in a glass of tap-water placed against a pure white background, in daylight. The principal absorption bands responsible for the color are overtones of the O–H stretching vibrations. The apparent intensity of the color increases with the depth of the water column, following Beer’s law. This also applies, for example, with a swimming pool when the light source is sunlight reflected from the pool’s white tiles.

In nature, the color may also be modified from blue to green due to the presence of suspended solids or algae.

In industry, near-infrared spectroscopy is used with aqueous solutions as the greater intensity of the lower overtones of water means that glass cuvettes with short path-length may be employed. To observe the fundamental stretching absorption spectrum of water or of an aqueous solution in the region around 3,500 cm−1 (2.85 μm)[53] a path length of about 25 μm is needed. Also, the cuvette must be both transparent around 3500 cm−1 and insoluble in water; calcium fluoride is one material that is in common use for the cuvette windows with aqueous solutions.

The Raman-active fundamental vibrations may be observed with, for example, a 1 cm sample cell.

Aquatic plants, algae, and other photosynthetic organisms can live in water up to hundreds of meters deep, because sunlight can reach them.
Practically no sunlight reaches the parts of the oceans below 1,000 meters (3,300 ft) of depth.

The refractive index of liquid water (1.333 at 20 °C (68 °F)) is much higher than that of air (1.0), similar to those of alkanes and ethanol, but lower than those of glycerol (1.473), benzene (1.501), carbon disulfide (1.627), and common types of glass (1.4 to 1.6). The refraction index of ice (1.31) is lower than that of liquid water.

Polar molecule

Tetrahedral structure of water

In a water molecule, the hydrogen atoms form a 104.5° angle with the oxygen atom. The hydrogen atoms are close to two corners of a tetrahedron centered on the oxygen. At the other two corners are lone pairs of valence electrons that do not participate in the bonding. In a perfect tetrahedron, the atoms would form a 109.5° angle, but the repulsion between the lone pairs is greater than the repulsion between the hydrogen atoms.[54][55] The O–H bond length is about 0.096 nm.[56]

Other substances have a tetrahedral molecular structure, for example, methane (CH
4
) and hydrogen sulfide (H
2
S
). However, oxygen is more electronegative (holds on to its electrons more tightly) than most other elements, so the oxygen atom retains a negative charge while the hydrogen atoms are positively charged. Along with the bent structure, this gives the molecule an electrical dipole moment and it is classified as a polar molecule.[57]

Water is a good polar solvent, that dissolves many salts and hydrophilic organic molecules such as sugars and simple alcohols such as ethanol. Water also dissolves many gases, such as oxygen and carbon dioxide—the latter giving the fizz of carbonated beverages, sparkling wines and beers. In addition, many substances in living organisms, such as proteins, DNA and polysaccharides, are dissolved in water. The interactions between water and the subunits of these biomacromolecules shape protein folding, DNA base pairing, and other phenomena crucial to life (hydrophobic effect).

Many organic substances (such as fats and oils and alkanes) are hydrophobic, that is, insoluble in water. Many inorganic substances are insoluble too, including most metal oxides, sulfides, and silicates.

Hydrogen bonding

Because of its polarity, a molecule of water in the liquid or solid state can form up to four hydrogen bonds with neighboring molecules. Hydrogen bonds are about ten times as strong as the Van der Waals force that attracts molecules to each other in most liquids. This is the reason why the melting and boiling points of water are much higher than those of other analogous compounds like hydrogen sulfide. They also explain its exceptionally high specific heat capacity (about 4.2 J/g/K), heat of fusion (about 333 J/g), heat of vaporization (2257 J/g), and thermal conductivity (between 0.561 and 0.679 W/m/K). These properties make water more effective at moderating Earth’s climate, by storing heat and transporting it between the oceans and the atmosphere. The hydrogen bonds of water are around 23 kJ/mol (compared to a covalent O-H bond at 492 kJ/mol). Of this, it is estimated that 90% is attributable to electrostatics, while the remaining 10% is partially covalent.[58]

These bonds are the cause of water’s high surface tension[59] and capillary forces. The capillary action refers to the tendency of water to move up a narrow tube against the force of gravity. This property is relied upon by all vascular plants, such as trees.[citation needed]

Specific heat capacity of water[60]

Self-ionization

Water is a weak solution of hydronium hydroxide – there is an equilibrium 2H
2
O
H
3
O+
+ OH
, in combination with solvation of the resulting hydronium ions.

Electrical conductivity and electrolysis

Pure water has a low electrical conductivity, which increases with the dissolution of a small amount of ionic material such as common salt.

Liquid water can be split into the elements hydrogen and oxygen by passing an electric current through it—a process called electrolysis. The decomposition requires more energy input than the heat released by the inverse process (285.8 kJ/mol, or 15.9 MJ/kg).[61]

Mechanical properties

Liquid water can be assumed to be incompressible for most purposes: its compressibility ranges from 4.4 to 5.1×10−10 Pa−1 in ordinary conditions.[62] Even in oceans at 4 km depth, where the pressure is 400 atm, water suffers only a 1.8% decrease in volume.[63]

The viscosity of water is about 10−3 Pa·s or 0.01 poise at 20 °C (68 °F), and the speed of sound in liquid water ranges between 1,400 and 1,540 meters per second (4,600 and 5,100 ft/s) depending on temperature. Sound travels long distances in water with little attenuation, especially at low frequencies (roughly 0.03 dB/km for 1 kHz), a property that is exploited by cetaceans and humans for communication and environment sensing (sonar).[64]

Reactivity

Metallic elements which are more electropositive than hydrogen, particularly the alkali metals and alkaline earth metals such as lithium, sodium, calcium, potassium and cesium displace hydrogen from water, forming hydroxides and releasing hydrogen. At high temperatures, carbon reacts with steam to form carbon monoxide and hydrogen.

On Earth

Hydrology is the study of the movement, distribution, and quality of water throughout the Earth. The study of the distribution of water is hydrography. The study of the distribution and movement of groundwater is hydrogeology, of glaciers is glaciology, of inland waters is limnology and distribution of oceans is oceanography. Ecological processes with hydrology are in the focus of ecohydrology.

The collective mass of water found on, under, and over the surface of a planet is called the hydrosphere. Earth’s approximate water volume (the total water supply of the world) is 1.386 billion cubic kilometres (333 million cubic miles).[4]

Liquid water is found in bodies of water, such as an ocean, sea, lake, river, stream, canal, pond, or puddle. The majority of water on Earth is seawater. Water is also present in the atmosphere in solid, liquid, and vapor states. It also exists as groundwater in aquifers.

Water is important in many geological processes. Groundwater is present in most rocks, and the pressure of this groundwater affects patterns of faulting. Water in the mantle is responsible for the melt that produces volcanoes at subduction zones. On the surface of the Earth, water is important in both chemical and physical weathering processes. Water, and to a lesser but still significant extent, ice, are also responsible for a large amount of sediment transport that occurs on the surface of the earth. Deposition of transported sediment forms many types of sedimentary rocks, which make up the geologic record of Earth history.

Water cycle

The water cycle (known scientifically as the hydrologic cycle) is the continuous exchange of water within the hydrosphere, between the atmosphere, soil water, surface water, groundwater, and plants.

Water moves perpetually through each of these regions in the water cycle consisting of the following transfer processes:

  • evaporation from oceans and other water bodies into the air and transpiration from land plants and animals into the air.
  • precipitation, from water vapor condensing from the air and falling to the earth or ocean.
  • runoff from the land usually reaching the sea.

Most water vapors found mostly in the ocean returns to it, but winds carry water vapor over land at the same rate as runoff into the sea, about 47 Tt per year whilst evaporation and transpiration happening in land masses also contribute another 72 Tt per year. Precipitation, at a rate of 119 Tt per year over land, has several forms: most commonly rain, snow, and hail, with some contribution from fog and dew.[65] Dew is small drops of water that are condensed when a high density of water vapor meets a cool surface. Dew usually forms in the morning when the temperature is the lowest, just before sunrise and when the temperature of the earth’s surface starts to increase.[66] Condensed water in the air may also refract sunlight to produce rainbows.

Water runoff often collects over watersheds flowing into rivers. Through erosion, runoff shapes the environment creating river valleys and deltas which provide rich soil and level ground for the establishment of population centers. A flood occurs when an area of land, usually low-lying, is covered with water which occurs when a river overflows its banks or a storm surge happens. On the other hand, drought is an extended period of months or years when a region notes a deficiency in its water supply. This occurs when a region receives consistently below average precipitation either due to its topography or due to its location in terms of latitude.

Water resources

Water resources are natural resources of water that are potentially useful for humans,[67] for example as a source of drinking water supply or irrigation water. Water occurs as both «stocks» and «flows». Water can be stored as lakes, water vapor, groundwater or aquifers, and ice and snow. Of the total volume of global freshwater, an estimated 69 percent is stored in glaciers and permanent snow cover; 30 percent is in groundwater; and the remaining 1 percent in lakes, rivers, the atmosphere, and biota.[68] The length of time water remains in storage is highly variable: some aquifers consist of water stored over thousands of years but lake volumes may fluctuate on a seasonal basis, decreasing during dry periods and increasing during wet ones. A substantial fraction of the water supply for some regions consists of water extracted from water stored in stocks, and when withdrawals exceed recharge, stocks decrease. By some estimates, as much as 30 percent of total water used for irrigation comes from unsustainable withdrawals of groundwater, causing groundwater depletion.[69]

Seawater and tides

Seawater contains about 3.5% sodium chloride on average, plus smaller amounts of other substances. The physical properties of seawater differ from fresh water in some important respects. It freezes at a lower temperature (about −1.9 °C (28.6 °F)) and its density increases with decreasing temperature to the freezing point, instead of reaching maximum density at a temperature above freezing. The salinity of water in major seas varies from about 0.7% in the Baltic Sea to 4.0% in the Red Sea. (The Dead Sea, known for its ultra-high salinity levels of between 30 and 40%, is really a salt lake.)

Tides are the cyclic rising and falling of local sea levels caused by the tidal forces of the Moon and the Sun acting on the oceans. Tides cause changes in the depth of the marine and estuarine water bodies and produce oscillating currents known as tidal streams. The changing tide produced at a given location is the result of the changing positions of the Moon and Sun relative to the Earth coupled with the effects of Earth rotation and the local bathymetry. The strip of seashore that is submerged at high tide and exposed at low tide, the intertidal zone, is an important ecological product of ocean tides.

  • High tide

    High tide

  • Low tide

    Low tide

Effects on life

From a biological standpoint, water has many distinct properties that are critical for the proliferation of life. It carries out this role by allowing organic compounds to react in ways that ultimately allow replication. All known forms of life depend on water. Water is vital both as a solvent in which many of the body’s solutes dissolve and as an essential part of many metabolic processes within the body. Metabolism is the sum total of anabolism and catabolism. In anabolism, water is removed from molecules (through energy requiring enzymatic chemical reactions) in order to grow larger molecules (e.g., starches, triglycerides, and proteins for storage of fuels and information). In catabolism, water is used to break bonds in order to generate smaller molecules (e.g., glucose, fatty acids, and amino acids to be used for fuels for energy use or other purposes). Without water, these particular metabolic processes could not exist.

Water is fundamental to photosynthesis and respiration. Photosynthetic cells use the sun’s energy to split off water’s hydrogen from oxygen.[70] Hydrogen is combined with CO
2
(absorbed from air or water) to form glucose and release oxygen.[citation needed] All living cells use such fuels and oxidize the hydrogen and carbon to capture the sun’s energy and reform water and CO
2
in the process (cellular respiration).

Water is also central to acid-base neutrality and enzyme function. An acid, a hydrogen ion (H+
, that is, a proton) donor, can be neutralized by a base, a proton acceptor such as a hydroxide ion (OH
) to form water. Water is considered to be neutral, with a pH (the negative log of the hydrogen ion concentration) of 7. Acids have pH values less than 7 while bases have values greater than 7.

Aquatic life forms

Earth surface waters are filled with life. The earliest life forms appeared in water; nearly all fish live exclusively in water, and there are many types of marine mammals, such as dolphins and whales. Some kinds of animals, such as amphibians, spend portions of their lives in water and portions on land. Plants such as kelp and algae grow in the water and are the basis for some underwater ecosystems. Plankton is generally the foundation of the ocean food chain.

Aquatic vertebrates must obtain oxygen to survive, and they do so in various ways. Fish have gills instead of lungs, although some species of fish, such as the lungfish, have both. Marine mammals, such as dolphins, whales, otters, and seals need to surface periodically to breathe air. Some amphibians are able to absorb oxygen through their skin. Invertebrates exhibit a wide range of modifications to survive in poorly oxygenated waters including breathing tubes (see insect and mollusc siphons) and gills (Carcinus). However, as invertebrate life evolved in an aquatic habitat most have little or no specialization for respiration in water.

  • Some of the biodiversity of a coral reef

Effects on human civilization

Civilization has historically flourished around rivers and major waterways; Mesopotamia, one of the so-called cradles of civilization, was situated between the major rivers Tigris and Euphrates; the ancient society of the Egyptians depended entirely upon the Nile. The early Indus Valley civilization (c. 3300 BCE to 1300 BCE) developed along the Indus River and tributaries that flowed out of the Himalayas. Rome was also founded on the banks of the Italian river Tiber. Large metropolises like Rotterdam, London, Montreal, Paris, New York City, Buenos Aires, Shanghai, Tokyo, Chicago, and Hong Kong owe their success in part to their easy accessibility via water and the resultant expansion of trade. Islands with safe water ports, like Singapore, have flourished for the same reason. In places such as North Africa and the Middle East, where water is more scarce, access to clean drinking water was and is a major factor in human development.

Health and pollution

Water fit for human consumption is called drinking water or potable water. Water that is not potable may be made potable by filtration or distillation, or by a range of other methods. More than 660 million people do not have access to safe drinking water.[71][72]

Water that is not fit for drinking but is not harmful to humans when used for swimming or bathing is called by various names other than potable or drinking water, and is sometimes called safe water, or «safe for bathing». Chlorine is a skin and mucous membrane irritant that is used to make water safe for bathing or drinking. Its use is highly technical and is usually monitored by government regulations (typically 1 part per million (ppm) for drinking water, and 1–2 ppm of chlorine not yet reacted with impurities for bathing water). Water for bathing may be maintained in satisfactory microbiological condition using chemical disinfectants such as chlorine or ozone or by the use of ultraviolet light.

Water reclamation is the process of converting wastewater (most commonly sewage, also called municipal wastewater) into water that can be reused for other purposes. There are 2.3 billion people who reside in nations with water scarcities, which means that each individual receives less than 1,700 cubic metres (60,000 cu ft) of water annually. 380 billion cubic metres (13×1012 cu ft) of municipal wastewater are produced globally each year.[73][74][75]

Freshwater is a renewable resource, recirculated by the natural hydrologic cycle, but pressures over access to it result from the naturally uneven distribution in space and time, growing economic demands by agriculture and industry, and rising populations. Currently, nearly a billion people around the world lack access to safe, affordable water. In 2000, the United Nations established the Millennium Development Goals for water to halve by 2015 the proportion of people worldwide without access to safe water and sanitation. Progress toward that goal was uneven, and in 2015 the UN committed to the Sustainable Development Goals of achieving universal access to safe and affordable water and sanitation by 2030. Poor water quality and bad sanitation are deadly; some five million deaths a year are caused by water-related diseases. The World Health Organization estimates that safe water could prevent 1.4 million child deaths from diarrhoea each year.[76]

In developing countries, 90% of all municipal wastewater still goes untreated into local rivers and streams.[77] Some 50 countries, with roughly a third of the world’s population, also suffer from medium or high water scarcity and 17 of these extract more water annually than is recharged through their natural water cycles.[78] The strain not only affects surface freshwater bodies like rivers and lakes, but it also degrades groundwater resources.

Human uses

Total water withdrawals for agricultural, industrial and municipal purposes per capita, measured in cubic metres (m3) per year in 2010[79]

Agriculture

The most substantial human use of water is for agriculture, including irrigated agriculture, which accounts for as much as 80 to 90 percent of total human water consumption.[80] In the United States, 42% of freshwater withdrawn for use is for irrigation, but the vast majority of water «consumed» (used and not returned to the environment) goes to agriculture.[81]

Access to fresh water is often taken for granted, especially in developed countries that have built sophisticated water systems for collecting, purifying, and delivering water, and removing wastewater. But growing economic, demographic, and climatic pressures are increasing concerns about water issues, leading to increasing competition for fixed water resources, giving rise to the concept of peak water.[82] As populations and economies continue to grow, consumption of water-thirsty meat expands, and new demands rise for biofuels or new water-intensive industries, new water challenges are likely.[83]

An assessment of water management in agriculture was conducted in 2007 by the International Water Management Institute in Sri Lanka to see if the world had sufficient water to provide food for its growing population.[84] It assessed the current availability of water for agriculture on a global scale and mapped out locations suffering from water scarcity. It found that a fifth of the world’s people, more than 1.2 billion, live in areas of physical water scarcity, where there is not enough water to meet all demands. A further 1.6 billion people live in areas experiencing economic water scarcity, where the lack of investment in water or insufficient human capacity make it impossible for authorities to satisfy the demand for water. The report found that it would be possible to produce the food required in the future, but that continuation of today’s food production and environmental trends would lead to crises in many parts of the world. To avoid a global water crisis, farmers will have to strive to increase productivity to meet growing demands for food, while industries and cities find ways to use water more efficiently.[85]

Water scarcity is also caused by production of water intensive products. For example, cotton: 1 kg of cotton—equivalent of a pair of jeans—requires 10.9 cubic meters (380 cu ft) water to produce. While cotton accounts for 2.4% of world water use, the water is consumed in regions that are already at a risk of water shortage. Significant environmental damage has been caused: for example, the diversion of water by the former Soviet Union from the Amu Darya and Syr Darya rivers to produce cotton was largely responsible for the disappearance of the Aral Sea.[86]

  • Water requirement per tonne of food product

    Water requirement per tonne of food product

As a scientific standard

On 7 April 1795, the gram was defined in France to be equal to «the absolute weight of a volume of pure water equal to a cube of one-hundredth of a meter, and at the temperature of melting ice».[87] For practical purposes though, a metallic reference standard was required, one thousand times more massive, the kilogram. Work was therefore commissioned to determine precisely the mass of one liter of water. In spite of the fact that the decreed definition of the gram specified water at 0 °C (32 °F)—a highly reproducible temperature—the scientists chose to redefine the standard and to perform their measurements at the temperature of highest water density, which was measured at the time as 4 °C (39 °F).[88]

The Kelvin temperature scale of the SI system was based on the triple point of water, defined as exactly 273.16 K (0.01 °C; 32.02 °F), but as of May 2019 is based on the Boltzmann constant instead. The scale is an absolute temperature scale with the same increment as the Celsius temperature scale, which was originally defined according to the boiling point (set to 100 °C (212 °F)) and melting point (set to 0 °C (32 °F)) of water.

Natural water consists mainly of the isotopes hydrogen-1 and oxygen-16, but there is also a small quantity of heavier isotopes oxygen-18, oxygen-17, and hydrogen-2 (deuterium). The percentage of the heavier isotopes is very small, but it still affects the properties of water. Water from rivers and lakes tends to contain less heavy isotopes than seawater. Therefore, standard water is defined in the Vienna Standard Mean Ocean Water specification.

For drinking

Water availability: the fraction of the population using improved water sources by country

Roadside fresh water outlet from glacier, Nubra

The human body contains from 55% to 78% water, depending on body size.[89][user-generated source?] To function properly, the body requires between one and seven liters (0.22 and 1.54 imp gal; 0.26 and 1.85 U.S. gal)[citation needed] of water per day to avoid dehydration; the precise amount depends on the level of activity, temperature, humidity, and other factors. Most of this is ingested through foods or beverages other than drinking straight water. It is not clear how much water intake is needed by healthy people, though the British Dietetic Association advises that 2.5 liters of total water daily is the minimum to maintain proper hydration, including 1.8 liters (6 to 7 glasses) obtained directly from beverages.[90] Medical literature favors a lower consumption, typically 1 liter of water for an average male, excluding extra requirements due to fluid loss from exercise or warm weather.[91]

Healthy kidneys can excrete 0.8 to 1 liter of water per hour, but stress such as exercise can reduce this amount. People can drink far more water than necessary while exercising, putting them at risk of water intoxication (hyperhydration), which can be fatal.[92][93] The popular claim that «a person should consume eight glasses of water per day» seems to have no real basis in science.[94] Studies have shown that extra water intake, especially up to 500 milliliters (18 imp fl oz; 17 U.S. fl oz) at mealtime, was associated with weight loss.[95][96][97][98][99][100] Adequate fluid intake is helpful in preventing constipation.[101]

An original recommendation for water intake in 1945 by the Food and Nutrition Board of the U.S. National Research Council read: «An ordinary standard for diverse persons is 1 milliliter for each calorie of food. Most of this quantity is contained in prepared foods.»[102] The latest dietary reference intake report by the U.S. National Research Council in general recommended, based on the median total water intake from US survey data (including food sources): 3.7 liters (0.81 imp gal; 0.98 U.S. gal) for men and 2.7 liters (0.59 imp gal; 0.71 U.S. gal) of water total for women, noting that water contained in food provided approximately 19% of total water intake in the survey.[103]

Specifically, pregnant and breastfeeding women need additional fluids to stay hydrated. The US Institute of Medicine recommends that, on average, men consume 3 liters (0.66 imp gal; 0.79 U.S. gal) and women 2.2 liters (0.48 imp gal; 0.58 U.S. gal); pregnant women should increase intake to 2.4 liters (0.53 imp gal; 0.63 U.S. gal) and breastfeeding women should get 3 liters (12 cups), since an especially large amount of fluid is lost during nursing.[104] Also noted is that normally, about 20% of water intake comes from food, while the rest comes from drinking water and beverages (caffeinated included). Water is excreted from the body in multiple forms; through urine and feces, through sweating, and by exhalation of water vapor in the breath. With physical exertion and heat exposure, water loss will increase and daily fluid needs may increase as well.

Humans require water with few impurities. Common impurities include metal salts and oxides, including copper, iron, calcium and lead,[105][full citation needed] and/or harmful bacteria, such as Vibrio. Some solutes are acceptable and even desirable for taste enhancement and to provide needed electrolytes.[106]

The single largest (by volume) freshwater resource suitable for drinking is Lake Baikal in Siberia.[107]

Washing

This section is an excerpt from Washing.[edit]

A woman washes her hands with soap and water.

Washing is a method of cleaning, usually with water and soap or detergent. Washing and then rinsing both body and clothing is an essential part of good hygiene and health. [citation needed]

Often people use soaps and detergents to assist in the emulsification of oils and dirt particles so they can be washed away. The soap can be applied directly, or with the aid of a washcloth.

People wash themselves, or bathe periodically for religious ritual or therapeutic purposes[108] or as a recreational activity.

In Europe, some people use a bidet to wash their external genitalia and the anal region after using the toilet, instead of using toilet paper.[109] The bidet is common in predominantly Catholic countries where water is considered essential for anal cleansing.[110]

More frequent is washing of just the hands, e.g. before and after preparing food and eating, after using the toilet, after handling something dirty, etc. Hand washing is important in reducing the spread of germs.[111][112][113] Also common is washing the face, which is done after waking up, or to keep oneself cool during the day. Brushing one’s teeth is also essential for hygiene and is a part of washing.

‘Washing’ can also refer to the washing of clothing or other cloth items, like bedsheets, whether by hand or with a washing machine. It can also refer to washing one’s car, by lathering the exterior with car soap, then rinsing it off with a hose, or washing cookware.

Excessive washing may damage the hair, causing dandruff, or cause rough skin/skin lesions.[114][115]

Transportation

Maritime transport (or ocean transport) and hydraulic effluvial transport, or more generally waterborne transport, is the transport of people (passengers) or goods (cargo) via waterways. Freight transport by sea has been widely used throughout recorded history. The advent of aviation has diminished the importance of sea travel for passengers, though it is still popular for short trips and pleasure cruises. Transport by water is cheaper than transport by air,[116] despite fluctuating exchange rates and a fee placed on top of freighting charges for carrier companies known as the currency adjustment factor. Maritime transport accounts for roughly 80% of international trade, according to UNCTAD in 2020.

Maritime transport can be realized over any distance by boat, ship, sailboat or barge, over oceans and lakes, through canals or along rivers. Shipping may be for commerce, recreation, or military purposes. While extensive inland shipping is less critical today, the major waterways of the world including many canals are still very important and are integral parts of worldwide economies. Particularly, especially any material can be moved by water; however, water transport becomes impractical when material delivery is time-critical such as various types of perishable produce. Still, water transport is highly cost effective with regular schedulable cargoes, such as trans-oceanic shipping of consumer products – and especially for heavy loads or bulk cargos, such as coal, coke, ores, or grains. Arguably, the industrial revolution took place best where cheap water transport by canal, navigations, or shipping by all types of watercraft on natural waterways supported cost-effective bulk transport.

Containerization revolutionized maritime transport starting in the 1970s. «General cargo» includes goods packaged in boxes, cases, pallets, and barrels. When a cargo is carried in more than one mode, it is intermodal or co-modal.

Chemical uses

Water is widely used in chemical reactions as a solvent or reactant and less commonly as a solute or catalyst. In inorganic reactions, water is a common solvent, dissolving many ionic compounds, as well as other polar compounds such as ammonia and compounds closely related to water. In organic reactions, it is not usually used as a reaction solvent, because it does not dissolve the reactants well and is amphoteric (acidic and basic) and nucleophilic. Nevertheless, these properties are sometimes desirable. Also, acceleration of Diels-Alder reactions by water has been observed. Supercritical water has recently been a topic of research. Oxygen-saturated supercritical water combusts organic pollutants efficiently.

Heat exchange

Water and steam are a common fluid used for heat exchange, due to its availability and high heat capacity, both for cooling and heating. Cool water may even be naturally available from a lake or the sea. It is especially effective to transport heat through vaporization and condensation of water because of its large latent heat of vaporization. A disadvantage is that metals commonly found in industries such as steel and copper are oxidized faster by untreated water and steam. In almost all thermal power stations, water is used as the working fluid (used in a closed-loop between boiler, steam turbine, and condenser), and the coolant (used to exchange the waste heat to a water body or carry it away by evaporation in a cooling tower). In the United States, cooling power plants is the largest use of water.[117]

In the nuclear power industry, water can also be used as a neutron moderator. In most nuclear reactors, water is both a coolant and a moderator. This provides something of a passive safety measure, as removing the water from the reactor also slows the nuclear reaction down. However other methods are favored for stopping a reaction and it is preferred to keep the nuclear core covered with water so as to ensure adequate cooling.

Fire considerations

Water has a high heat of vaporization and is relatively inert, which makes it a good fire extinguishing fluid. The evaporation of water carries heat away from the fire. It is dangerous to use water on fires involving oils and organic solvents because many organic materials float on water and the water tends to spread the burning liquid.

Use of water in fire fighting should also take into account the hazards of a steam explosion, which may occur when water is used on very hot fires in confined spaces, and of a hydrogen explosion, when substances which react with water, such as certain metals or hot carbon such as coal, charcoal, or coke graphite, decompose the water, producing water gas.

The power of such explosions was seen in the Chernobyl disaster, although the water involved in this case did not come from fire-fighting but from the reactor’s own water cooling system. A steam explosion occurred when the extreme overheating of the core caused water to flash into steam. A hydrogen explosion may have occurred as a result of a reaction between steam and hot zirconium.

Some metallic oxides, most notably those of alkali metals and alkaline earth metals, produce so much heat on reaction with water that a fire hazard can develop. The alkaline earth oxide quicklime is a mass-produced substance that is often transported in paper bags. If these are soaked through, they may ignite as their contents react with water.[118]

Recreation

Humans use water for many recreational purposes, as well as for exercising and for sports. Some of these include swimming, waterskiing, boating, surfing and diving. In addition, some sports, like ice hockey and ice skating, are played on ice. Lakesides, beaches and water parks are popular places for people to go to relax and enjoy recreation. Many find the sound and appearance of flowing water to be calming, and fountains and other flowing water structures are popular decorations. Some keep fish and other flora and fauna inside aquariums or ponds for show, fun, and companionship. Humans also use water for snow sports such as skiing, sledding, snowmobiling or snowboarding, which the require the water to be at a low temperature either as ice or crystallized into snow.

Water industry

The water industry provides drinking water and wastewater services (including sewage treatment) to households and industry. Water supply facilities include water wells, cisterns for rainwater harvesting, water supply networks, and water purification facilities, water tanks, water towers, water pipes including old aqueducts. Atmospheric water generators are in development.

Drinking water is often collected at springs, extracted from artificial borings (wells) in the ground, or pumped from lakes and rivers. Building more wells in adequate places is thus a possible way to produce more water, assuming the aquifers can supply an adequate flow. Other water sources include rainwater collection. Water may require purification for human consumption. This may involve the removal of undissolved substances, dissolved substances and harmful microbes. Popular methods are filtering with sand which only removes undissolved material, while chlorination and boiling kill harmful microbes. Distillation does all three functions. More advanced techniques exist, such as reverse osmosis. Desalination of abundant seawater is a more expensive solution used in coastal arid climates.

The distribution of drinking water is done through municipal water systems, tanker delivery or as bottled water. Governments in many countries have programs to distribute water to the needy at no charge.

Reducing usage by using drinking (potable) water only for human consumption is another option. In some cities such as Hong Kong, seawater is extensively used for flushing toilets citywide in order to conserve freshwater resources.

Polluting water may be the biggest single misuse of water; to the extent that a pollutant limits other uses of the water, it becomes a waste of the resource, regardless of benefits to the polluter. Like other types of pollution, this does not enter standard accounting of market costs, being conceived as externalities for which the market cannot account. Thus other people pay the price of water pollution, while the private firms’ profits are not redistributed to the local population, victims of this pollution. Pharmaceuticals consumed by humans often end up in the waterways and can have detrimental effects on aquatic life if they bioaccumulate and if they are not biodegradable.

Municipal and industrial wastewater are typically treated at wastewater treatment plants. Mitigation of polluted surface runoff is addressed through a variety of prevention and treatment techniques. (See Surface runoff#Mitigation and treatment.)

  • A water-carrier in India, 1882. In many places where running water is not available, water has to be transported by people.

    A water-carrier in India, 1882. In many places where running water is not available, water has to be transported by people.

  • A manual water pump in China

    A manual water pump in China

  • Water purification facility

  • Reverse osmosis (RO) desalination plant in Barcelona, Spain

Industrial applications

Many industrial processes rely on reactions using chemicals dissolved in water, suspension of solids in water slurries or using water to dissolve and extract substances, or to wash products or process equipment. Processes such as mining, chemical pulping, pulp bleaching, paper manufacturing, textile production, dyeing, printing, and cooling of power plants use large amounts of water, requiring a dedicated water source, and often cause significant water pollution.

Water is used in power generation. Hydroelectricity is electricity obtained from hydropower. Hydroelectric power comes from water driving a water turbine connected to a generator. Hydroelectricity is a low-cost, non-polluting, renewable energy source. The energy is supplied by the motion of water. Typically a dam is constructed on a river, creating an artificial lake behind it. Water flowing out of the lake is forced through turbines that turn generators.

Pressurized water is used in water blasting and water jet cutters. Also, high pressure water guns are used for precise cutting. It works very well, is relatively safe, and is not harmful to the environment. It is also used in the cooling of machinery to prevent overheating, or prevent saw blades from overheating.

Water is also used in many industrial processes and machines, such as the steam turbine and heat exchanger, in addition to its use as a chemical solvent. Discharge of untreated water from industrial uses is pollution. Pollution includes discharged solutes (chemical pollution) and discharged coolant water (thermal pollution). Industry requires pure water for many applications and uses a variety of purification techniques both in water supply and discharge.

Food processing

Water can be used to cook foods such as noodles

Sterile water for injection

Boiling, steaming, and simmering are popular cooking methods that often require immersing food in water or its gaseous state, steam.[119] Water is also used for dishwashing. Water also plays many critical roles within the field of food science.

Solutes such as salts and sugars found in water affect the physical properties of water. The boiling and freezing points of water are affected by solutes, as well as air pressure, which is in turn affected by altitude. Water boils at lower temperatures with the lower air pressure that occurs at higher elevations. One mole of sucrose (sugar) per kilogram of water raises the boiling point of water by 0.51 °C (0.918 °F), and one mole of salt per kg raises the boiling point by 1.02 °C (1.836 °F); similarly, increasing the number of dissolved particles lowers water’s freezing point.[120]

Solutes in water also affect water activity that affects many chemical reactions and the growth of microbes in food.[121] Water activity can be described as a ratio of the vapor pressure of water in a solution to the vapor pressure of pure water.[120] Solutes in water lower water activity—this is important to know because most bacterial growth ceases at low levels of water activity.[121] Not only does microbial growth affect the safety of food, but also the preservation and shelf life of food.

Water hardness is also a critical factor in food processing and may be altered or treated by using a chemical ion exchange system. It can dramatically affect the quality of a product, as well as playing a role in sanitation. Water hardness is classified based on concentration of calcium carbonate the water contains. Water is classified as soft if it contains less than 100 mg/L (UK)[122] or less than 60 mg/L (US).[123]

According to a report published by the Water Footprint organization in 2010, a single kilogram of beef requires 15 thousand liters (3.3×103 imp gal; 4.0×103 U.S. gal) of water; however, the authors also make clear that this is a global average and circumstantial factors determine the amount of water used in beef production.[124]

Medical use

Water for injection is on the World Health Organization’s list of essential medicines.[125]

Distribution in nature

In the universe

Band 5 ALMA receiver is an instrument specifically designed to detect water in the universe.[126]

Much of the universe’s water is produced as a byproduct of star formation. The formation of stars is accompanied by a strong outward wind of gas and dust. When this outflow of material eventually impacts the surrounding gas, the shock waves that are created compress and heat the gas. The water observed is quickly produced in this warm dense gas.[127]

On 22 July 2011, a report described the discovery of a gigantic cloud of water vapor containing «140 trillion times more water than all of Earth’s oceans combined» around a quasar located 12 billion light years from Earth. According to the researchers, the «discovery shows that water has been prevalent in the universe for nearly its entire existence».[128][129]

Water has been detected in interstellar clouds within the Milky Way.[130] Water probably exists in abundance in other galaxies, too, because its components, hydrogen, and oxygen, are among the most abundant elements in the universe. Based on models of the formation and evolution of the Solar System and that of other star systems, most other planetary systems are likely to have similar ingredients.

Water vapor

Water is present as vapor in:

  • Atmosphere of the Sun: in detectable trace amounts[131]
  • Atmosphere of Mercury: 3.4%, and large amounts of water in Mercury’s exosphere[132]
  • Atmosphere of Venus: 0.002%[133]
  • Earth’s atmosphere: ≈0.40% over full atmosphere, typically 1–4% at surface; as well as that of the Moon in trace amounts[134]
  • Atmosphere of Mars: 0.03%[135]
  • Atmosphere of Ceres[136]
  • Atmosphere of Jupiter: 0.0004%[137] – in ices only; and that of its moon Europa[138]
  • Atmosphere of Saturn – in ices only; Enceladus: 91%[139] and Dione (exosphere)[citation needed]
  • Atmosphere of Uranus – in trace amounts below 50 bar
  • Atmosphere of Neptune – found in the deeper layers[140]
  • Extrasolar planet atmospheres: including those of HD 189733 b[141] and HD 209458 b,[142] Tau Boötis b,[143] HAT-P-11b,[144][145] XO-1b, WASP-12b, WASP-17b, and WASP-19b.[146]
  • Stellar atmospheres: not limited to cooler stars and even detected in giant hot stars such as Betelgeuse, Mu Cephei, Antares and Arcturus.[145][147]
  • Circumstellar disks: including those of more than half of T Tauri stars such as AA Tauri[145] as well as TW Hydrae,[148][149] IRC +10216[150] and APM 08279+5255,[128][129] VY Canis Majoris and S Persei.[147]

Liquid water

Liquid water is present on Earth, covering 71% of its surface.[3] Liquid water is also occasionally present in small amounts on Mars.[151] Scientists believe liquid water is present in the Saturnian moons of Enceladus, as a 10-kilometre thick ocean approximately 30–40 kilometres below Enceladus’ south polar surface,[152][153] and Titan, as a subsurface layer, possibly mixed with ammonia.[154] Jupiter’s moon Europa has surface characteristics which suggest a subsurface liquid water ocean.[155] Liquid water may also exist on Jupiter’s moon Ganymede as a layer sandwiched between high pressure ice and rock.[156]

Water ice

Water is present as ice on:

South polar ice cap of Mars during Martian south summer 2000

  • Mars: under the regolith and at the poles.[157][158]
  • Earth–Moon system: mainly as ice sheets on Earth and in Lunar craters and volcanic rocks[159] NASA reported the detection of water molecules by NASA’s Moon Mineralogy Mapper aboard the Indian Space Research Organization’s Chandrayaan-1 spacecraft in September 2009.[160]
  • Ceres[161][162][163]
  • Jupiter’s moons: Europa’s surface and also that of Ganymede[164] and Callisto[165][166]
  • Saturn: in the planet’s ring system[167] and on the surface and mantle of Titan[168] and Enceladus[169]
  • Pluto–Charon system[167]
  • Comets[170][171] and other related Kuiper belt and Oort cloud objects[172]

And is also likely present on:

  • Mercury’s poles[173]
  • Tethys[174]

Exotic forms

Water and other volatiles probably comprise much of the internal structures of Uranus and Neptune and the water in the deeper layers may be in the form of ionic water in which the molecules break down into a soup of hydrogen and oxygen ions, and deeper still as superionic water in which the oxygen crystallizes, but the hydrogen ions float about freely within the oxygen lattice.[175]

Water and planetary habitability

The existence of liquid water, and to a lesser extent its gaseous and solid forms, on Earth are vital to the existence of life on Earth as we know it. The Earth is located in the habitable zone of the Solar System; if it were slightly closer to or farther from the Sun (about 5%, or about 8 million kilometers), the conditions which allow the three forms to be present simultaneously would be far less likely to exist.[176][177]

Earth’s gravity allows it to hold an atmosphere. Water vapor and carbon dioxide in the atmosphere provide a temperature buffer (greenhouse effect) which helps maintain a relatively steady surface temperature. If Earth were smaller, a thinner atmosphere would allow temperature extremes, thus preventing the accumulation of water except in polar ice caps (as on Mars).[citation needed]

The surface temperature of Earth has been relatively constant through geologic time despite varying levels of incoming solar radiation (insolation), indicating that a dynamic process governs Earth’s temperature via a combination of greenhouse gases and surface or atmospheric albedo. This proposal is known as the Gaia hypothesis.[citation needed]

The state of water on a planet depends on ambient pressure, which is determined by the planet’s gravity. If a planet is sufficiently massive, the water on it may be solid even at high temperatures, because of the high pressure caused by gravity, as it was observed on exoplanets Gliese 436 b[178] and GJ 1214 b.[179]

Law, politics, and crisis

Ambox current red Asia Australia.svg

This section needs to be updated. Please help update this article to reflect recent events or newly available information. (June 2022)

An estimate of the proportion of people in developing countries with access to potable water 1970–2000

Water politics is politics affected by water and water resources. Water, particularly fresh water, is a strategic resource across the world and an important element in many political conflicts. It causes health impacts and damage to biodiversity.

Access to safe drinking water has improved over the last decades in almost every part of the world, but approximately one billion people still lack access to safe water and over 2.5 billion lack access to adequate sanitation.[180] However, some observers have estimated that by 2025 more than half of the world population will be facing water-based vulnerability.[181] A report, issued in November 2009, suggests that by 2030, in some developing regions of the world, water demand will exceed supply by 50%.[182]

1.6 billion people have gained access to a safe water source since 1990.[183] The proportion of people in developing countries with access to safe water is calculated to have improved from 30% in 1970[184] to 71% in 1990, 79% in 2000, and 84% in 2004.[180]

A 2006 United Nations report stated that «there is enough water for everyone», but that access to it is hampered by mismanagement and corruption.[185] In addition, global initiatives to improve the efficiency of aid delivery, such as the Paris Declaration on Aid Effectiveness, have not been taken up by water sector donors as effectively as they have in education and health, potentially leaving multiple donors working on overlapping projects and recipient governments without empowerment to act.[186]

The authors of the 2007 Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture cited poor governance as one reason for some forms of water scarcity. Water governance is the set of formal and informal processes through which decisions related to water management are made. Good water governance is primarily about knowing what processes work best in a particular physical and socioeconomic context. Mistakes have sometimes been made by trying to apply ‘blueprints’ that work in the developed world to developing world locations and contexts. The Mekong river is one example; a review by the International Water Management Institute of policies in six countries that rely on the Mekong river for water found that thorough and transparent cost-benefit analyses and environmental impact assessments were rarely undertaken. They also discovered that Cambodia’s draft water law was much more complex than it needed to be.[187]

The UN World Water Development Report (WWDR, 2003) from the World Water Assessment Program indicates that, in the next 20 years, the quantity of water available to everyone is predicted to decrease by 30%. 40% of the world’s inhabitants currently have insufficient fresh water for minimal hygiene. More than 2.2 million people died in 2000 from waterborne diseases (related to the consumption of contaminated water) or drought. In 2004, the UK charity WaterAid reported that a child dies every 15 seconds from easily preventable water-related diseases; often this means lack of sewage disposal.[citation needed]

Organizations concerned with water protection include the International Water Association (IWA), WaterAid, Water 1st, and the American Water Resources Association. The International Water Management Institute undertakes projects with the aim of using effective water management to reduce poverty. Water related conventions are United Nations Convention to Combat Desertification (UNCCD), International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, United Nations Convention on the Law of the Sea and Ramsar Convention. World Day for Water takes place on 22 March[188] and World Oceans Day on 8 June.[189]

In culture

Religion

Water is considered a purifier in most religions. Faiths that incorporate ritual washing (ablution) include Christianity,[190] Hinduism, Islam, Judaism, the Rastafari movement, Shinto, Taoism, and Wicca. Immersion (or aspersion or affusion) of a person in water is a central sacrament of Christianity (where it is called baptism); it is also a part of the practice of other religions, including Islam (Ghusl), Judaism (mikvah) and Sikhism (Amrit Sanskar). In addition, a ritual bath in pure water is performed for the dead in many religions including Islam and Judaism. In Islam, the five daily prayers can be done in most cases after washing certain parts of the body using clean water (wudu), unless water is unavailable (see Tayammum). In Shinto, water is used in almost all rituals to cleanse a person or an area (e.g., in the ritual of misogi).

In Christianity, holy water is water that has been sanctified by a priest for the purpose of baptism, the blessing of persons, places, and objects, or as a means of repelling evil.[191][192]

In Zoroastrianism, water (āb) is respected as the source of life.[193]

Philosophy

Icosahedron as a part of Spinoza monument in Amsterdam.

The Ancient Greek philosopher Empedocles saw water as one of the four classical elements (along with fire, earth, and air), and regarded it as an ylem, or basic substance of the universe. Thales, whom Aristotle portrayed as an astronomer and an engineer, theorized that the earth, which is denser than water, emerged from the water. Thales, a monist, believed further that all things are made from water. Plato believed that the shape of water is an icosahedron – flowing easily compared to the cube-shaped earth.[194]

The theory of the four bodily humors associated water with phlegm, as being cold and moist. The classical element of water was also one of the five elements in traditional Chinese philosophy (along with earth, fire, wood, and metal).

Some traditional and popular Asian philosophical systems take water as a role-model. James Legge’s 1891 translation of the Dao De Jing states, «The highest excellence is like (that of) water. The excellence of water appears in its benefiting all things, and in its occupying, without striving (to the contrary), the low place which all men dislike. Hence (its way) is near to (that of) the Tao» and «There is nothing in the world more soft and weak than water, and yet for attacking things that are firm and strong there is nothing that can take precedence of it—for there is nothing (so effectual) for which it can be changed.»[195] Guanzi in the «Shui di» 水地 chapter further elaborates on the symbolism of water, proclaiming that «man is water» and attributing natural qualities of the people of different Chinese regions to the character of local water resources.[196]

Folklore

«Living water» features in Germanic and Slavic folktales as a means of bringing the dead back to life. Note the Grimm fairy-tale («The Water of Life») and the Russian dichotomy of living [ru] and dead water [ru]. The Fountain of Youth represents a related concept of magical waters allegedly preventing aging.

Art and activism

Painter and activist Fredericka Foster curated The Value of Water, at the Cathedral of St. John the Divine in New York City,[197] which anchored a year-long initiative by the Cathedral on our dependence on water.[198][199] The largest exhibition to ever appear at the Cathedral,[200] it featured over forty artists, including Jenny Holzer, Robert Longo, Mark Rothko, William Kentridge, April Gornik, Kiki Smith, Pat Steir, William Kentridge, Alice Dalton Brown, Teresita Fernandez and Bill Viola.[201][202] Foster created Think About Water,[203][full citation needed] an ecological collective of artists who use water as their subject or medium. Members include Basia Irland,[204][full citation needed] Aviva Rahmani, Betsy Damon, Diane Burko, Leila Daw, Stacy Levy, Charlotte Coté,[205] Meridel Rubenstein, Stacy Levy, Anna Macleod, and Aviva Rahmani.

To mark the 10th anniversary of access to water and sanitation being declared a human right by the UN, the charity WaterAid commissioned ten visual artists to show the impact of clean water on people’s lives.[206][207]

Dihydrogen monoxide parody

Water’s technically correct but rarely used chemical name, dihydrogen monoxide, has been used in a series of hoaxes and pranks that mock scientific illiteracy. This began in 1983, when an April Fools’ Day article appeared in a newspaper in Durand, Michigan. The false story consisted of safety concerns about the substance.[208]

See also

  • Outline of water – Overview of and topical guide to water
  • Water (data page) – Chemical data page for water is a collection of the chemical and physical properties of water.
  • Aquaphobia – Persistent and abnormal fear of water (fear of water)
  • Human right to water and sanitation – Human right recognized by the United Nations General Assembly in 2010
  • Mpemba effect – Natural phenomenon that hot water freezes faster than cold
  • Oral rehydration therapy – Type of fluid replacement used to prevent and treat dehydration
  • Thirst – Craving for potable fluids experienced by animals
  • Water pinch analysis

Notes

  1. ^ Other substances with this property include bismuth, silicon, germanium and gallium.[16]

References

  1. ^ «Water Q&A: Why is water the «universal solvent»?». Water Science School. United States Geological Survey, U.S. Department of the Interior. 20 June 2019. Archived from the original on 6 February 2021. Retrieved 15 January 2021.
  2. ^ «10.2: Hybrid Orbitals in Water». Chemistry LibreTexts. 18 March 2020. Archived from the original on 30 July 2022. Retrieved 11 April 2021.
  3. ^ a b «How Much Water is There on Earth?». Water Science School. United States Geological Survey, U.S. Department of the Interior. 13 November 2019. Archived from the original on 9 June 2022. Retrieved 8 June 2022.
  4. ^ a b Gleick, P.H., ed. (1993). Water in Crisis: A Guide to the World’s Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 13, Table 2.1 «Water reserves on the earth». Archived from the original on 8 April 2013.
  5. ^ Water Vapor in the Climate System Archived 20 March 2007 at the Wayback Machine, Special Report, [AGU], December 1995 (linked 4/2007). Vital Water Archived 20 February 2008 at the Wayback Machine UNEP.
  6. ^ Baroni, L.; Cenci, L.; Tettamanti, M.; Berati, M. (2007). «Evaluating the environmental impact of various dietary patterns combined with different food production systems». European Journal of Clinical Nutrition. 61 (2): 279–286. doi:10.1038/sj.ejcn.1602522. PMID 17035955.
  7. ^ Troell, Max; Naylor, Rosamond L.; Metian, Marc; Beveridge, Malcolm; Tyedmers, Peter H.; Folke, Carl; Arrow, Kenneth J.; Barrett, Scott; Crépin, Anne-Sophie; Ehrlich, Paul R.; Gren, Åsa (16 September 2014). «Does aquaculture add resilience to the global food system?». Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (37): 13257–13263. Bibcode:2014PNAS..11113257T. doi:10.1073/pnas.1404067111. ISSN 0027-8424. PMC 4169979. PMID 25136111.
  8. ^ «Water (v.)». www.etymonline.com. Online Etymology Dictionary. Archived from the original on 2 August 2017. Retrieved 20 May 2017.
  9. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 620. ISBN 978-0-08-037941-8.
  10. ^ «Water, the Universal Solvent». USGS. Archived from the original on 9 July 2017. Retrieved 27 June 2017.
  11. ^ Reece, Jane B. (31 October 2013). Campbell Biology (10 ed.). Pearson. p. 48. ISBN 9780321775658.
  12. ^ Reece, Jane B. (31 October 2013). Campbell Biology (10 ed.). Pearson. p. 44. ISBN 9780321775658.
  13. ^ Leigh, G. J.; Favre, H. A; Metanomski, W. V. (1998). Principles of chemical nomenclature: a guide to IUPAC recommendations (PDF). Oxford: Blackwell Science. ISBN 978-0-86542-685-6. OCLC 37341352. Archived from the original (PDF) on 26 July 2011.
  14. ^ PubChem. «Water». National Center for Biotechnology Information. Archived from the original on 3 August 2018. Retrieved 25 March 2020.
  15. ^ a b Belnay, Louise. «The water cycle» (PDF). Critical thinking activities. Earth System Research Laboratory. Archived (PDF) from the original on 20 September 2020. Retrieved 25 March 2020.
  16. ^ a b Oliveira, Mário J. de (2017). Equilibrium Thermodynamics. Springer. pp. 120–124. ISBN 978-3-662-53207-2. Archived from the original on 8 March 2021. Retrieved 26 March 2020.
  17. ^ «What is Density?». Mettler Toledo. Retrieved 11 November 2022.
  18. ^ a b Ball, Philip (2008). «Water: Water—an enduring mystery». Nature. 452 (7185): 291–2. Bibcode:2008Natur.452..291B. doi:10.1038/452291a. PMID 18354466. S2CID 4365814. Archived from the original on 17 November 2016. Retrieved 15 November 2016.
  19. ^ Kotz, J. C.; Treichel, P.; Weaver, G. C. (2005). Chemistry & Chemical Reactivity. Thomson Brooks/Cole. ISBN 978-0-534-39597-1.
  20. ^ Ben-Naim, Ariel; Ben-Naim, Roberta; et al. (2011). Alice’s Adventures in Water-land. Singapore. doi:10.1142/8068. ISBN 978-981-4338-96-7.
  21. ^ Matsuoka, N.; Murton, J. (2008). «Frost weathering: recent advances and future directions». Permafrost and Periglacial Processes. 19 (2): 195–210. doi:10.1002/ppp.620. S2CID 131395533.
  22. ^ Wiltse, Brendan. «A Look Under The Ice: Winter Lake Ecology». Ausable River Association. Archived from the original on 19 June 2020. Retrieved 23 April 2020.
  23. ^ a b Chen, Zijun (21 April 2010). «Measurement of Diamagnetism in Water». Archived from the original on 8 January 2022. Retrieved 8 January 2022.
  24. ^ Wells, Sarah (21 January 2017). «The Beauty and Science of Snowflakes». Smithsonian Science Education Center. Archived from the original on 25 March 2020. Retrieved 25 March 2020.
  25. ^ Fellows, Peter (2017). «Freeze drying and freeze concentration». Food processing technology: principles and practice (4th ed.). Kent: Woodhead Publishing/Elsevier Science. pp. 929–940. ISBN 978-0081005231. OCLC 960758611.
  26. ^ Siegert, Martin J.; Ellis-Evans, J. Cynan; Tranter, Martyn; Mayer, Christoph; Petit, Jean-Robert; Salamatin, Andrey; Priscu, John C. (December 2001). «Physical, chemical and biological processes in Lake Vostok and other Antarctic subglacial lakes». Nature. 414 (6864): 603–609. Bibcode:2001Natur.414..603S. doi:10.1038/414603a. PMID 11740551. S2CID 4423510.
  27. ^ Davies, Bethan. «Antarctic subglacial lakes». AntarcticGlaciers. Archived from the original on 3 October 2020. Retrieved 25 March 2020.
  28. ^ Masterton, William L.; Hurley, Cecile N. (2008). Chemistry: principles and reactions (6th ed.). Cengage Learning. p. 230. ISBN 9780495126713. Archived from the original on 8 March 2021. Retrieved 3 April 2020.
  29. ^ Peaco, Jim. «Yellowstone Lesson Plan: How Yellowstone Geysers Erupt». Yellowstone National Park: U.S. National Park Service. Archived from the original on 2 March 2020. Retrieved 5 April 2020.
  30. ^ Brahic, Catherine. «Found: The hottest water on Earth». New Scientist. Archived from the original on 9 May 2020. Retrieved 5 April 2020.
  31. ^ USDA Food Safety and Inspection Service. «High Altitude Cooking and Food Safety» (PDF). Archived from the original (PDF) on 20 January 2021. Retrieved 5 April 2020.
  32. ^ «Pressure Cooking – Food Science». Exploratorium. 26 September 2019. Archived from the original on 19 June 2020. Retrieved 21 April 2020.
  33. ^ Allain, Rhett (12 September 2018). «Yes, You Can Boil Water at Room Temperature. Here’s How». Wired. Archived from the original on 28 September 2020. Retrieved 5 April 2020.
  34. ^ Murphy, D. M.; Koop, T. (1 April 2005). «Review of the vapour pressures of ice and supercooled water for atmospheric applications». Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 131 (608): 1540. Bibcode:2005QJRMS.131.1539M. doi:10.1256/qj.04.94. S2CID 122365938. Archived from the original on 18 August 2020. Retrieved 31 August 2020.
  35. ^ International Bureau of Weights and Measures (2006). The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.). p. 114. ISBN 92-822-2213-6. Archived (PDF) from the original on 14 August 2017.
  36. ^ «9th edition of the SI Brochure». BIPM. 2019. Archived from the original on 19 April 2021. Retrieved 20 May 2019.
  37. ^ Wagner, W.; Pruß, A. (June 2002). «The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use». Journal of Physical and Chemical Reference Data. 31 (2): 398. doi:10.1063/1.1461829.
  38. ^ Weingärtner, Hermann; Franck, Ernst Ulrich (29 April 2005). «Supercritical Water as a Solvent». Angewandte Chemie International Edition. 44 (18): 2672–2692. doi:10.1002/anie.200462468. PMID 15827975.
  39. ^ Adschiri, Tadafumi; Lee, Youn-Woo; Goto, Motonobu; Takami, Seiichi (2011). «Green materials synthesis with supercritical water». Green Chemistry. 13 (6): 1380. doi:10.1039/c1gc15158d.
  40. ^ Murray, Benjamin J.; Knopf, Daniel A.; Bertram, Allan K. (2005). «The formation of cubic ice under conditions relevant to Earth’s atmosphere». Nature. 434 (7030): 202–205. Bibcode:2005Natur.434..202M. doi:10.1038/nature03403. PMID 15758996. S2CID 4427815.
  41. ^ Salzmann, Christoph G. (14 February 2019). «Advances in the experimental exploration of water’s phase diagram». The Journal of Chemical Physics. 150 (6): 060901. arXiv:1812.04333. Bibcode:2019JChPh.150f0901S. doi:10.1063/1.5085163. PMID 30770019.
  42. ^ Sokol, Joshua (12 May 2019). «A Bizarre Form of Water May Exist All Over the Universe». Wired. Archived from the original on 12 May 2019. Retrieved 1 September 2021.
  43. ^ Millot, M.; Coppari, F.; Rygg, J. R.; Barrios, Antonio Correa; Hamel, Sebastien; Swift, Damian C.; Eggert, Jon H. (2019). «Nanosecond X-ray diffraction of shock-compressed superionic water ice». Nature. Springer. 569 (7755): 251–255. Bibcode:2019Natur.569..251M. doi:10.1038/s41586-019-1114-6. OSTI 1568026. PMID 31068720. S2CID 148571419.
  44. ^ Peplow, Mark (25 March 2015). «Graphene sandwich makes new form of ice». Nature. doi:10.1038/nature.2015.17175. S2CID 138877465.
  45. ^ Maestro, L. M.; Marqués, M. I.; Camarillo, E.; Jaque, D.; Solé, J. García; Gonzalo, J. A.; Jaque, F.; Valle, Juan C. Del; Mallamace, F. (1 January 2016). «On the existence of two states in liquid water: impact on biological and nanoscopic systems». International Journal of Nanotechnology. 13 (8–9): 667–677. Bibcode:2016IJNT…13..667M. doi:10.1504/IJNT.2016.079670. Archived from the original on 23 September 2017.
  46. ^ Mallamace, Francesco; Corsaro, Carmelo; Stanley, H. Eugene (18 December 2012). «A singular thermodynamically consistent temperature at the origin of the anomalous behavior of liquid water». Scientific Reports. 2 (1): 993. Bibcode:2012NatSR…2E.993M. doi:10.1038/srep00993. PMC 3524791. PMID 23251779.
  47. ^ Perakis, Fivos; Amann-Winkel, Katrin; Lehmkühler, Felix; Sprung, Michael; Mariedahl, Daniel; Sellberg, Jonas A.; Pathak, Harshad; Späh, Alexander; Cavalca, Filippo; Ricci, Alessandro; Jain, Avni; Massani, Bernhard; Aubree, Flora; Benmore, Chris J.; Loerting, Thomas; Grübel, Gerhard; Pettersson, Lars G. M.; Nilsson, Anders (26 June 2017). «Diffusive dynamics during the high-to-low density transition in amorphous ice». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 13 (8–9): 667–677. Bibcode:2017PNAS..114.8193P. doi:10.1073/pnas.1705303114. PMC 5547632. PMID 28652327.
  48. ^ Zocchi D, Wennemuth G, Oka Y (July 2017). «The cellular mechanism for water detection in the mammalian taste system». Nature Neuroscience. 20 (7): 927–933. doi:10.1038/nn.4575. PMID 28553944. S2CID 13263401.
  49. ^ Edmund T. Rolls (2005). Emotion Explained. Oxford University Press, Medical. ISBN 0198570031, 9780198570035.
  50. ^ R. Llinas, W. Precht (2012), Frog Neurobiology: A Handbook. Springer Science & Business Media. ISBN 3642663168, 9783642663161
  51. ^ Candau, Joël (2004). «The Olfactory Experience: constants and cultural variables». Water Science and Technology. 49 (9): 11–17. doi:10.2166/wst.2004.0522. PMID 15237601. Archived from the original on 2 October 2016. Retrieved 28 September 2016.
  52. ^ Braun, Charles L.; Sergei N. Smirnov (1993). «Why is water blue?». Journal of Chemical Education. 70 (8): 612. Bibcode:1993JChEd..70..612B. doi:10.1021/ed070p612. Archived from the original on 20 March 2012. Retrieved 21 April 2007.
  53. ^ Nakamoto, Kazuo (1997). Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, Part A: Theory and Applications in Inorganic Chemistry (5th ed.). New York: Wiley. p. 170. ISBN 0-471-16394-5.
  54. ^ Ball 2001, p. 168
  55. ^ Franks 2007, p. 10
  56. ^ «Physical Chemistry of Water». Michigan State University. Archived from the original on 20 October 2020. Retrieved 11 September 2020.
  57. ^ Ball 2001, p. 169
  58. ^ Isaacs, E. D.; Shukla, A; Platzman, P. M.; Hamann, D. R.; Barbiellini, B.; Tulk, C. A. (1 March 2000). «Compton scattering evidence for covalency of the hydrogen bond in ice». Journal of Physics and Chemistry of Solids. 61 (3): 403–406. Bibcode:2000JPCS…61..403I. doi:10.1016/S0022-3697(99)00325-X.
  59. ^ Campbell, Neil A.; Williamson, Brad; Heyden, Robin J. (2006). Biology: Exploring Life. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-250882-7. Archived from the original on 2 November 2014. Retrieved 11 November 2008.
  60. ^ «Heat capacity water online». Desmos (in Russian). Archived from the original on 6 June 2022. Retrieved 3 June 2022.
  61. ^ Ball, Philip (14 September 2007). «Burning water and other myths». News@nature. doi:10.1038/news070910-13. S2CID 129704116. Archived from the original on 28 February 2009. Retrieved 14 September 2007.
  62. ^ Fine, R. A. & Millero, F. J. (1973). «Compressibility of water as a function of temperature and pressure». Journal of Chemical Physics. 59 (10): 5529. Bibcode:1973JChPh..59.5529F. doi:10.1063/1.1679903.
  63. ^ Nave, R. «Bulk Elastic Properties». HyperPhysics. Georgia State University. Archived from the original on 28 October 2007. Retrieved 26 October 2007.
  64. ^ UK National Physical Laboratory, Calculation of absorption of sound in seawater Archived 3 October 2016 at the Wayback Machine. Online site, last accessed on 28 September 2016.
  65. ^ Gleick, P. H., ed. (1993). Water in Crisis: A Guide to the World’s Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 15, Table 2.3. Archived from the original on 8 April 2013.
  66. ^ Ben-Naim, A. & Ben-Naim, R. (2011). Alice’s Adventures in Water-land. World Scientific Publishing. p. 31. doi:10.1142/8068. ISBN 978-981-4338-96-7.
  67. ^ «water resource». Encyclopædia Britannica. Retrieved 17 May 2022.
  68. ^ Gleick, Peter H. (1993). Water in Crisis (1 ed.). New York: Oxford University Press. p. 13. ISBN 019507627-3.
  69. ^ Wada, Yoshihide; Van Beek, L. P. H.; Bierkens, Marc F. P. (2012). «Nonsustainable groundwater sustaining irrigation: A global assessment». Water Resources Research. 48 (6): W00L06. Bibcode:2012WRR….48.0L06W. doi:10.1029/2011WR010562.
  70. ^ «Catalyst helps split water: Plants». AskNature. Archived from the original on 28 October 2020. Retrieved 10 September 2020.
  71. ^ «On Water». European Investment Bank. Archived from the original on 14 October 2020. Retrieved 13 October 2020.
  72. ^ Jammi, Ramachandra (13 March 2018). «2.4 billion Without Adequate Sanitation. 600 million Without Safe Water. Can We Fix it by 2030?». World Bank Group. Archived from the original on 14 October 2020. Retrieved 13 October 2020.
  73. ^ «Wastewater resource recovery can fix water insecurity and cut carbon emissions». European Investment Bank. Retrieved 29 August 2022.
  74. ^ «International Decade for Action ‘Water for Life’ 2005–2015. Focus Areas: Water scarcity». United Nations. Retrieved 29 August 2022.
  75. ^ «The State of the World’s Land and Water Resources for Food and Agriculture» (PDF).
  76. ^ «World Health Organization. Safe Water and Global Health». World Health Organization. 25 June 2008. Archived from the original on 24 December 2010. Retrieved 25 July 2010.
  77. ^ UNEP International Environment (2002). Environmentally Sound Technology for Wastewater and Stormwater Management: An International Source Book. IWA. ISBN 978-1-84339-008-4. OCLC 49204666.
  78. ^ Ravindranath, Nijavalli H.; Sathaye, Jayant A. (2002). Climate Change and Developing Countries. Springer. ISBN 978-1-4020-0104-8. OCLC 231965991.
  79. ^ «Water withdrawals per capita». Our World in Data. Archived from the original on 12 March 2020. Retrieved 6 March 2020.
  80. ^ «WBCSD Water Facts & Trends». Archived from the original on 1 March 2012. Retrieved 25 July 2010.
  81. ^ Dieter, Cheryl A.; Maupin, Molly A.; Caldwell, Rodney R.; Harris, Melissa A.; Ivahnenko, Tamara I.; Lovelace, John K.; Barber, Nancy L.; Linsey, Kristin S. (2018). «Estimated use of water in the United States in 2015». Circular. U.S. Geological Survey. p. 76. doi:10.3133/cir1441. Archived from the original on 28 April 2019. Retrieved 21 May 2019.
  82. ^ Gleick, P. H.; Palaniappan, M. (2010). «Peak Water» (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (125): 11155–11162. Bibcode:2010PNAS..10711155G. doi:10.1073/pnas.1004812107. PMC 2895062. PMID 20498082. Archived (PDF) from the original on 8 November 2011. Retrieved 11 October 2011.
  83. ^ United Nations Press Release POP/952 (13 March 2007). «World population will increase by 2.5 billion by 2050». Archived 27 July 2014 at the Wayback Machine
  84. ^ , Molden, D. (Ed). Water for food, Water for life: A Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture. Earthscan/IWMI, 2007.
  85. ^ Chartres, C. and Varma, S. (2010) Out of water. From Abundance to Scarcity and How to Solve the World’s Water Problems. FT Press (US).
  86. ^ Chapagain, A. K.; Hoekstra, A. Y.; Savenije, H. H. G.; Guatam, R. (September 2005). «The Water Footprint of Cotton Consumption» (PDF). IHE Delft Institute for Water Education. Archived (PDF) from the original on 26 March 2019. Retrieved 24 October 2019.
  87. ^ «Décret relatif aux poids et aux mesures» [Decree relating to weights and measures] (in French). 18 germinal an 3 (7 April 1795). Archived 25 February 2013 at the Wayback Machine. quartier-rural.org
  88. ^ here «L’Histoire Du Mètre, La Détermination De L’Unité De Poids» Archived 25 July 2013 at the Wayback Machine. histoire.du.metre.free.fr
  89. ^ «Re: What percentage of the human body is composed of water?» Archived 25 November 2007 at the Wayback Machine Jeffrey Utz, M.D., The MadSci Network
  90. ^ «Healthy Water Living». BBC Health. Archived from the original on 1 January 2007. Retrieved 1 February 2007.
  91. ^ Rhoades RA, Tanner GA (2003). Medical Physiology (2nd ed.). Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-1936-0. OCLC 50554808.
  92. ^ Noakes TD; Goodwin N; Rayner BL; et al. (1985). «Water intoxication: a possible complication during endurance exercise». Medicine and Science in Sports and Exercise. 17 (3): 370–375. doi:10.1249/00005768-198506000-00012. PMID 4021781.
  93. ^ Noakes TD, Goodwin N, Rayner BL, Branken T, Taylor RK (2005). «Water intoxication: a possible complication during endurance exercise, 1985». Wilderness and Environmental Medicine. 16 (4): 221–227. doi:10.1580/1080-6032(2005)16[221:WIAPCD]2.0.CO;2. PMID 16366205.
  94. ^ Valtin, Heinz (2002). «‘Drink at least eight glasses of water a day.’ Really? Is there scientific evidence for ‘8 × 8’?» (PDF). American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 283 (5): R993–R1004. doi:10.1152/ajpregu.00365.2002. PMID 12376390. S2CID 2256436. Archived from the original (PDF) on 22 February 2019.
  95. ^ Stookey JD, Constant F, Popkin BM, Gardner CD (November 2008). «Drinking water is associated with weight loss in overweight dieting women independent of diet and activity». Obesity. 16 (11): 2481–2488. doi:10.1038/oby.2008.409. PMID 18787524. S2CID 24899383.
  96. ^ «Drink water to curb weight gain? Clinical trial confirms effectiveness of simple appetite control method». Science Daily. 23 August 2010. Archived from the original on 7 July 2017. Retrieved 14 May 2017.
  97. ^ Dubnov-Raz G, Constantini NW, Yariv H, Nice S, Shapira N (October 2011). «Influence of water drinking on resting energy expenditure in overweight children». International Journal of Obesity. 35 (10): 1295–1300. doi:10.1038/ijo.2011.130. PMID 21750519.
  98. ^ Dennis EA; Dengo AL; Comber DL; et al. (February 2010). «Water consumption increases weight loss during a hypocaloric diet intervention in middle-aged and older adults». Obesity. 18 (2): 300–307. doi:10.1038/oby.2009.235. PMC 2859815. PMID 19661958.
  99. ^ Vij VA, Joshi AS (September 2013). «Effect of ‘water induced thermogenesis’ on body weight, body mass index and body composition of overweight subjects». Journal of Clinical and Diagnostic Research. 7 (9): 1894–1896. doi:10.7860/JCDR/2013/5862.3344. PMC 3809630. PMID 24179891.
  100. ^ Muckelbauer R, Sarganas G, Grüneis A, Müller-Nordhorn J (August 2013). «Association between water consumption and body weight outcomes: a systematic review». The American Journal of Clinical Nutrition. 98 (2): 282–299. doi:10.3945/ajcn.112.055061. PMID 23803882. S2CID 12265434.
  101. ^ «Water, Constipation, Dehydration, and Other Fluids». Archived 4 March 2015 at the Wayback Machine. Science Daily. Retrieved on 28 September 2015.
  102. ^ Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences. Recommended Dietary Allowances. National Research Council, Reprint and Circular Series, No. 122. 1945. pp. 3–18.
  103. ^ Institute of Medicine; Food Nutrition Board; Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes; Panel on Dietary Reference Intakes for Electrolytes and Water (2005). 4 Water | Dietary Reference Intakes for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate. The National Academies Press. doi:10.17226/10925. ISBN 978-0-309-09169-5. Archived from the original on 13 January 2017. Retrieved 11 January 2017.
  104. ^ «Water: How much should you drink every day?». Mayo Clinic. Archived from the original on 4 December 2010. Retrieved 25 July 2010.
  105. ^ Conquering Chemistry (4th ed.), 2008
  106. ^ Maton, Anthea; Hopkins, Jean; McLaughlin, Charles William; Johnson, Susan; Warner, Maryanna Quon; LaHart, David; Wright, Jill D. (1993). Human Biology and Health. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-981176-0. OCLC 32308337.
  107. ^ Unesco (2006). Water: a shared responsibility. Berghahn Books. p. 125. ISBN 978-1-84545-177-6.
  108. ^ Shove, Elizabeth (2004). Comfort, Cleanliness and Convenience The Social Organization of Normality (New Technologies/New Cultures). New York: Berg. ISBN 978-1-85973-630-2.
  109. ^ «Eco-Friendly Cleaning Cloth and Toilet Papers». SimplyNatural. 18 June 2020. Retrieved 1 July 2020.
  110. ^ E. Clark, Mary (2006). Contemporary Biology: Concepts and Implications. University of Michigan Press. p. 613. ISBN 9780721625973. Douching is commonly practiced in Catholic countries. The bidet … is still commonly found in France and other Catholic countries.
  111. ^ CDC: Why Wash Your Hands?
  112. ^ Clean Hands, Thomas Osborne, M.D.
  113. ^ HealthReach CHC
  114. ^ You Probably Wash Your Hair Way Too Much retrieved 6 October 2012
  115. ^ Infections in Obstetrics and Gynecology: Textbook and Atlas retrieved 6 October 2012, Eiko Petersen — pages 6-13
  116. ^ Stopford, Martin (1 January 1997). Maritime Economics. Psychology Press. p. 10. ISBN 9780415153102.
  117. ^ «Water Use in the United States», National Atlas. Archived 14 August 2009 at the Wayback Machine
  118. ^ «Material Safety Data Sheet: Quicklime» (PDF). Lhoist North America. 6 August 2012. Archived (PDF) from the original on 5 July 2016. Retrieved 24 October 2019.
  119. ^ Duff, Loretto Basil (1916). A Course in Household Arts: Part I. Whitcomb & Barrows. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 3 December 2017.
  120. ^ a b Vaclavik, Vickie A. & Christian, Elizabeth W. (2007). Essentials of Food Science. Springer. ISBN 978-0-387-69939-4. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 31 August 2020.
  121. ^ a b DeMan, John M. (1999). Principles of Food Chemistry. Springer. ISBN 978-0-8342-1234-3. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 31 August 2020.
  122. ^ «Map showing the rate of hardness in mg/L as Calcium carbonate in England and Wales» (PDF). DEFRA Drinking Water Inspectorate. 2009. Archived (PDF) from the original on 29 May 2015. Retrieved 18 May 2015.
  123. ^ «Water hardness». US Geological Service. 8 April 2014. Archived from the original on 18 May 2015. Retrieved 18 May 2015.
  124. ^ Mekonnen, M. M.; Hoekstra, A. Y. (December 2010). The green, blue and grey water footprint of farm animals and animal products, Value of Water (PDF) (Report). Research Report Series. Vol. 1, No. 48: Main report. UNESCO – IHE Institute for Water Education. Archived (PDF) from the original on 27 May 2014. Retrieved 30 January 2014.
  125. ^ «WHO Model List of EssentialMedicines» (PDF). World Health Organization. October 2013. Archived (PDF) from the original on 23 April 2014. Retrieved 22 April 2014.
  126. ^ «ALMA Greatly Improves Capacity to Search for Water in Universe». Archived from the original on 23 July 2015. Retrieved 20 July 2015.
  127. ^ Melnick, Gary, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Neufeld, David, Johns Hopkins University quoted in:
    «Discover of Water Vapor Near Orion Nebula Suggests Possible Origin of H20 in Solar System (sic)». The Harvard University Gazette. 23 April 1998. Archived from the original on 16 January 2000.
    «Space Cloud Holds Enough Water to Fill Earth’s Oceans 1 Million Times». Headlines@Hopkins, JHU. 9 April 1998. Archived from the original on 9 November 2007. Retrieved 21 April 2007.
    «Water, Water Everywhere: Radio telescope finds water is common in universe». The Harvard University Gazette. 25 February 1999. Archived from the original on 19 May 2011. Retrieved 19 September 2010. (archive link)
  128. ^ a b Clavin, Whitney; Buis, Alan (22 July 2011). «Astronomers Find Largest, Most Distant Reservoir of Water». NASA. Archived from the original on 24 July 2011. Retrieved 25 July 2011.
  129. ^ a b Staff (22 July 2011). «Astronomers Find Largest, Oldest Mass of Water in Universe». Space.com. Archived from the original on 29 October 2011. Retrieved 23 July 2011.
  130. ^ Bova, Ben (13 October 2009). Faint Echoes, Distant Stars: The Science and Politics of Finding Life Beyond Earth. Zondervan. ISBN 9780061854484. Archived from the original on 14 April 2021. Retrieved 31 August 2020.
  131. ^ Solanki, S.K.; Livingston, W.; Ayres, T. (1994). «New Light on the Heart of Darkness of the Solar Chromosphere» (PDF). Science. 263 (5143): 64–66. Bibcode:1994Sci…263…64S. doi:10.1126/science.263.5143.64. PMID 17748350. S2CID 27696504. Archived from the original (PDF) on 7 March 2019.
  132. ^ «MESSENGER Scientists ‘Astonished’ to Find Water in Mercury’s Thin Atmosphere». Planetary Society. 3 July 2008. Archived from the original on 6 April 2010. Retrieved 5 July 2008.
  133. ^ Bertaux, Jean-Loup; Vandaele, Ann-Carine; Korablev, Oleg; Villard, E.; Fedorova, A.; Fussen, D.; Quémerais, E.; Belyaev, D.; et al. (2007). «A warm layer in Venus’ cryosphere and high-altitude measurements of HF, HCl, H2O and HDO» (PDF). Nature. 450 (7170): 646–649. Bibcode:2007Natur.450..646B. doi:10.1038/nature05974. PMID 18046397. S2CID 4421875.
  134. ^ Sridharan, R.; Ahmed, S.M.; Dasa, Tirtha Pratim; Sreelathaa, P.; Pradeepkumara, P.; Naika, Neha; Supriya, Gogulapati (2010). «‘Direct’ evidence for water (H2O) in the sunlit lunar ambience from CHACE on MIP of Chandrayaan I». Planetary and Space Science. 58 (6): 947. Bibcode:2010P&SS…58..947S. doi:10.1016/j.pss.2010.02.013.
  135. ^ Rapp, Donald (28 November 2012). Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars. Springer. p. 78. ISBN 978-3-642-32762-9. Archived from the original on 15 July 2016. Retrieved 9 February 2016.
  136. ^ Küppers, M.; O’Rourke, L.; Bockelée-Morvan, D.; Zakharov, V.; Lee, S.; Von Allmen, P.; Carry, B.; Teyssier, D.; Marston, A.; Müller, T.; Crovisier, J.; Barucci, M.A.; Moreno, R. (23 January 2014). «Localized sources of water vapour on the dwarf planet (1) Ceres». Nature. 505 (7484): 525–527. Bibcode:2014Natur.505..525K. doi:10.1038/nature12918. PMID 24451541. S2CID 4448395.
  137. ^ Atreya, Sushil K.; Wong, Ah-San (2005). «Coupled Clouds and Chemistry of the Giant Planets — A Case for Multiprobes» (PDF). Space Science Reviews. 116 (1–2): 121–136. Bibcode:2005SSRv..116..121A. doi:10.1007/s11214-005-1951-5. hdl:2027.42/43766. S2CID 31037195. Archived (PDF) from the original on 22 July 2011. Retrieved 1 April 2014.
  138. ^ Cook, Jia-Rui C.; Gutro, Rob; Brown, Dwayne; Harrington, J.D.; Fohn, Joe (12 December 2013). «Hubble Sees Evidence of Water Vapor at Jupiter Moon». NASA. Archived from the original on 15 December 2013. Retrieved 12 December 2013.
  139. ^ Hansen; C.J.; et al. (2006). «Enceladus’ Water Vapor Plume» (PDF). Science. 311 (5766): 1422–1425. Bibcode:2006Sci…311.1422H. doi:10.1126/science.1121254. PMID 16527971. S2CID 2954801. Archived from the original (PDF) on 18 February 2020.
  140. ^ Hubbard, W.B. (1997). «Neptune’s Deep Chemistry». Science. 275 (5304): 1279–1280. doi:10.1126/science.275.5304.1279. PMID 9064785. S2CID 36248590.
  141. ^ Water Found on Distant Planet Archived 16 July 2007 at the Wayback Machine 12 July 2007 By Laura Blue, Time
  142. ^ Water Found in Extrasolar Planet’s Atmosphere Archived 30 December 2010 at the Wayback Machine – Space.com
  143. ^ Lockwood, Alexandra C; Johnson, John A; Bender, Chad F; Carr, John S; Barman, Travis; Richert, Alexander J.W.; Blake, Geoffrey A (2014). «Near-IR Direct Detection of Water Vapor in Tau Boo B». The Astrophysical Journal. 783 (2): L29. arXiv:1402.0846. Bibcode:2014ApJ…783L..29L. doi:10.1088/2041-8205/783/2/L29. S2CID 8463125.
  144. ^ Clavin, Whitney; Chou, Felicia; Weaver, Donna; Villard; Johnson, Michele (24 September 2014). «NASA Telescopes Find Clear Skies and Water Vapor on Exoplanet». NASA. Archived from the original on 14 January 2017. Retrieved 24 September 2014.
  145. ^ a b c Arnold Hanslmeier (29 September 2010). Water in the Universe. Springer Science & Business Media. pp. 159–. ISBN 978-90-481-9984-6. Archived from the original on 15 July 2016. Retrieved 9 February 2016.
  146. ^ «Hubble Traces Subtle Signals of Water on Hazy Worlds». NASA. 3 December 2013. Archived from the original on 6 December 2013. Retrieved 4 December 2013.
  147. ^ a b Andersson, Jonas (June 2012). Water in stellar atmospheres «Is a novel picture required to explain the atmospheric behavior of water in red giant stars?» Archived 13 February 2015 at the Wayback Machine Lund Observatory, Lund University, Sweden
  148. ^ Herschel Finds Oceans of Water in Disk of Nearby Star Archived 19 February 2015 at the Wayback Machine. Nasa.gov (20 October 2011). Retrieved on 28 September 2015.
  149. ^ «JPL». NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Archived from the original on 4 June 2012.
  150. ^ Lloyd, Robin. «Water Vapor, Possible Comets, Found Orbiting Star», 11 July 2001, Space.com. Retrieved 15 December 2006. Archived 23 May 2009 at the Wayback Machine
  151. ^ «NASA Confirms Evidence That Liquid Water Flows on Today’s Mars». NASA. 28 September 2015. Archived from the original on 28 September 2015. Retrieved 22 June 2020.
  152. ^ Platt, Jane; Bell, Brian (3 April 2014). «NASA Space Assets Detect Ocean inside Saturn Moon». NASA. Archived from the original on 3 April 2014. Retrieved 3 April 2014.
  153. ^ Iess, L.; Stevenson, D. J.; Parisi, M.; Hemingway, D.; Jacobson, R.A.; Lunine, Jonathan I.; Nimmo, F.; Armstrong, J. W.; Asmar, S. W.; Ducci, M.; Tortora, P. (4 April 2014). «The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus» (PDF). Science. 344 (6179): 78–80. Bibcode:2014Sci…344…78I. doi:10.1126/science.1250551. PMID 24700854. S2CID 28990283. Archived (PDF) from the original on 2 December 2017. Retrieved 14 July 2019.
  154. ^ Dunaeva, A.N.; Kronrod, V.A.; Kuskov, O.L. (2013). «Numerical Models of Titan’s Interior with Subsurface Ocean» (PDF). 44th Lunar and Planetary Science Conference (2013) (1719): 2454. Bibcode:2013LPI….44.2454D. Archived (PDF) from the original on 23 March 2014. Retrieved 23 March 2014.
  155. ^ Tritt, Charles S. (2002). «Possibility of Life on Europa». Milwaukee School of Engineering. Archived from the original on 9 June 2007. Retrieved 10 August 2007.
  156. ^ Dunham, Will. (3 May 2014) Jupiter’s moon Ganymede may have ‘club sandwich’ layers of ocean | Reuters Archived 3 May 2014 at the Wayback Machine. In.reuters.com. Retrieved on 28 September 2015.
  157. ^ Carr, M.H. (1996). Water on Mars. New York: Oxford University Press. p. 197.
  158. ^ Bibring, J.-P.; Langevin, Yves; Poulet, François; Gendrin, Aline; Gondet, Brigitte; Berthé, Michel; Soufflot, Alain; Drossart, Pierre; Combes, Michel; Bellucci, Giancarlo; Moroz, Vassili; Mangold, Nicolas; Schmitt, Bernard; Omega Team, the; Erard, S.; Forni, O.; Manaud, N.; Poulleau, G.; Encrenaz, T.; Fouchet, T.; Melchiorri, R.; Altieri, F.; Formisano, V.; Bonello, G.; Fonti, S.; Capaccioni, F.; Cerroni, P.; Coradini, A.; Kottsov, V.; et al. (2004). «Perennial Water Ice Identified in the South Polar Cap of Mars». Nature. 428 (6983): 627–630. Bibcode:2004Natur.428..627B. doi:10.1038/nature02461. PMID 15024393. S2CID 4373206.
  159. ^ Versteckt in Glasperlen: Auf dem Mond gibt es Wasser – Wissenschaft – Archived 10 July 2008 at the Wayback Machine Der Spiegel – Nachrichten
  160. ^ Water Molecules Found on the Moon Archived 27 September 2009 at the Wayback Machine, NASA, 24 September 2009
  161. ^ McCord, T.B.; Sotin, C. (21 May 2005). «Ceres: Evolution and current state». Journal of Geophysical Research: Planets. 110 (E5): E05009. Bibcode:2005JGRE..110.5009M. doi:10.1029/2004JE002244.
  162. ^ Thomas, P.C.; Parker, J.Wm.; McFadden, L.A.; et al. (2005). «Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape». Nature. 437 (7056): 224–226. Bibcode:2005Natur.437..224T. doi:10.1038/nature03938. PMID 16148926. S2CID 17758979.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  163. ^ Carey, Bjorn (7 September 2005). «Largest Asteroid Might Contain More Fresh Water than Earth». SPACE.com. Archived from the original on 18 December 2010. Retrieved 16 August 2006.
  164. ^ Chang, Kenneth (12 March 2015). «Suddenly, It Seems, Water Is Everywhere in Solar System». New York Times. Archived from the original on 12 August 2018. Retrieved 12 March 2015.
  165. ^ Kuskov, O.L.; Kronrod, V.A. (2005). «Internal structure of Europa and Callisto». Icarus. 177 (2): 550–369. Bibcode:2005Icar..177..550K. doi:10.1016/j.icarus.2005.04.014.
  166. ^ Showman, A. P.; Malhotra, R. (1 October 1999). «The Galilean Satellites» (PDF). Science. 286 (5437): 77–84. doi:10.1126/science.286.5437.77. PMID 10506564. S2CID 9492520. Archived from the original (PDF) on 12 April 2020.
  167. ^ a b Sparrow, Giles (2006). The Solar System. Thunder Bay Press. ISBN 978-1-59223-579-7.
  168. ^ Tobie, G.; Grasset, Olivier; Lunine, Jonathan I.; Mocquet, Antoine; Sotin, Christophe (2005). «Titan’s internal structure inferred from a coupled thermal-orbital model». Icarus. 175 (2): 496–502. Bibcode:2005Icar..175..496T. doi:10.1016/j.icarus.2004.12.007.
  169. ^ Verbiscer, A.; French, R.; Showalter, M.; Helfenstein, P. (9 February 2007). «Enceladus: Cosmic Graffiti Artist Caught in the Act». Science. 315 (5813): 815. Bibcode:2007Sci…315..815V. doi:10.1126/science.1134681. PMID 17289992. S2CID 21932253. (supporting online material, table S1)
  170. ^ Greenberg, J. Mayo (1998). «Making a comet nucleus». Astronomy and Astrophysics. 330: 375. Bibcode:1998A&A…330..375G.
  171. ^ «Dirty Snowballs in Space». Starryskies. Archived from the original on 29 January 2013. Retrieved 15 August 2013.
  172. ^ E.L. Gibb; M.J. Mumma; N. Dello Russo; M.A. DiSanti & K. Magee-Sauer (2003). «Methane in Oort Cloud comets». Icarus. 165 (2): 391–406. Bibcode:2003Icar..165..391G. doi:10.1016/S0019-1035(03)00201-X.
  173. ^ NASA, «MESSENGER Finds New Evidence for Water Ice at Mercury’s Poles Archived 30 November 2012 at the Wayback Machine», NASA, 29 November 2012.
  174. ^ Thomas, P.C.; Burns, J.A.; Helfenstein, P.; Squyres, S.; Veverka, J.; Porco, C.; Turtle, E.P.; McEwen, A.; Denk, T.; Giesef, B.; Roatschf, T.; Johnsong, T.V.; Jacobsong, R.A. (October 2007). «Shapes of the saturnian icy satellites and their significance» (PDF). Icarus. 190 (2): 573–584. Bibcode:2007Icar..190..573T. doi:10.1016/j.icarus.2007.03.012. Archived (PDF) from the original on 27 September 2011. Retrieved 15 December 2011.
  175. ^ Weird water lurking inside giant planets Archived 15 April 2015 at the Wayback Machine, New Scientist, 1 September 2010, Magazine issue 2776.
  176. ^ Ehlers, E.; Krafft, T, eds. (2001). «J.C.I. Dooge. «Integrated Management of Water Resources»«. Understanding the Earth System: compartments, processes, and interactions. Springer. p. 116.
  177. ^ «Habitable Zone». The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight. Archived from the original on 23 May 2007. Retrieved 26 April 2007.
  178. ^ Shiga, David (6 May 2007). «Strange alien world made of «hot ice»«. New Scientist. Archived from the original on 6 July 2008. Retrieved 28 March 2010.
  179. ^ Aguilar, David A. (16 December 2009). «Astronomers Find Super-Earth Using Amateur, Off-the-Shelf Technology». Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Archived from the original on 7 April 2012. Retrieved 28 March 2010.
  180. ^ a b «MDG Report 2008» (PDF). Archived (PDF) from the original on 27 August 2010. Retrieved 25 July 2010.
  181. ^ Kulshreshtha, S. N (1998). «A Global Outlook for Water Resources to the Year 2025». Water Resources Management. 12 (3): 167–184. doi:10.1023/A:1007957229865. S2CID 152322295.
  182. ^ «Charting Our Water Future: Economic frameworks to inform decision-making» (PDF). Archived from the original (PDF) on 5 July 2010. Retrieved 25 July 2010.
  183. ^ «The Millennium Development Goals Report». Archived 27 August 2010 at the Wayback Machine, United Nations, 2008
  184. ^ Lomborg, Björn (2001). The Skeptical Environmentalist (PDF). Cambridge University Press. p. 22. ISBN 978-0-521-01068-9. Archived from the original (PDF) on 25 July 2013.
  185. ^ UNESCO, (2006), «Water, a shared responsibility. The United Nations World Water Development Report 2». Archived 6 January 2009 at the Wayback Machine
  186. ^ Welle, Katharina; Evans, Barbara; Tucker, Josephine; and Nicol, Alan (2008). «Is water lagging behind on Aid Effectiveness?» Archived 27 July 2011 at the Wayback Machine
  187. ^ «Search Results». International Water Management Institute (IWMI). Archived from the original on 5 June 2013. Retrieved 3 March 2016.
  188. ^ «World Water Day». United Nations. United Nations. Archived from the original on 9 September 2020. Retrieved 10 September 2020.
  189. ^ «About». World Oceans Day Online Portal. Archived from the original on 20 September 2020. Retrieved 10 September 2020.
  190. ^ Z. Wahrman, Miryam (2016). The Hand Book: Surviving in a Germ-Filled World. University Press of New England. pp. 46–48. ISBN 9781611689556. Water plays a role in other Christian rituals as well. … In the early days of Christianity, two to three centuries after Christ, the lavabo (Latin for “I wash myself”), a ritual handwashing vessel and bowl, was introduced as part of Church service.
  191. ^ Chambers’s encyclopædia, Lippincott & Co (1870). p. 394.
  192. ^ Altman, Nathaniel (2002) Sacred water: the spiritual source of life. pp. 130–133. ISBN 1-58768-013-0.
  193. ^ «ĀB i. The concept of water in ancient Iran». www.iranicaonline.org. Encyclopedia Iranica. Archived from the original on 16 May 2018. Retrieved 19 September 2018.
  194. ^ Lindberg, D. (2008). The beginnings of western science: The European scientific tradition in a philosophical, religious, and institutional context, prehistory to A.D. 1450 (2nd ed.). Chicago: University of Chicago Press.
  195. ^ Tao Te Ching. Archived from the original on 12 July 2010. Retrieved 25 July 2010 – via Internet Sacred Text Archive Home.
  196. ^ «Guanzi : Shui Di». Chinese Text Project. Archived 6 November 2014 at archive.today. Retrieved on 28 September 2015.
  197. ^ Vartanian, Hrag (3 October 2011). «Manhattan Cathedral Explores Water in Art». Hyperallergic. Archived from the original on 3 February 2021. Retrieved 14 December 2020.
  198. ^ Kowalski, James A. (6 October 2011). «The Cathedral of St. John the Divine and The Value of Water». huffingtonpost.com. Huffington Post. Archived from the original on 6 August 2015. Retrieved 14 December 2020.
  199. ^ Foster, Fredericka. «The Value of Water at St John the Divine». vimeo.com. Sara Karl. Archived from the original on 1 March 2021. Retrieved 14 December 2020.
  200. ^ Miller, Tom. «The Value of Water Exhibition». UCLA Art Science Center. Archived from the original on 3 February 2021. Retrieved 14 December 2020.
  201. ^ Madel, Robin (6 December 2017). «Through Art, the Value of Water Expressed». Huffington Post. Archived from the original on 1 December 2020. Retrieved 16 December 2020.
  202. ^ Cotter, Mary (4 October 2011). «Manhattan Cathedral Examines ‘The Value of Water’ in a New Star-Studded Art Exhibition». Inhabitat. Archived from the original on 8 July 2019. Retrieved 14 December 2020.
  203. ^ Think About Water
  204. ^ Basia Irland
  205. ^ «Influential Figures Dr. Charlotte Cote». Tseshaht First Nation [c̓išaaʔatḥ]. Archived from the original on 19 August 2021. Retrieved 19 August 2021.
  206. ^ «10 years of the human rights to water and sanitation». United Nations. UN – Water Family News. 27 February 2020. Archived from the original on 19 August 2021. Retrieved 19 August 2021.
  207. ^ «Water is sacred’: 10 visual artists reflect on the human right to water». The Guardian. 4 August 2020. Archived from the original on 19 August 2021. Retrieved 19 August 2021.
  208. ^ «dihydrogen monoxide». Archived from the original on 2 May 2018. Retrieved 2 May 2018.

Works cited

  • Ball, Philip (2001). Life’s matrix : a biography of water (1st ed.). Farrar, Straus, and Giroux. ISBN 9780520230088.
  • Franks, Felix (2007). Water : a matrix of life (2nd ed.). Royal Society of Chemistry. ISBN 9781847552341.

Further reading

  • Debenedetti, PG., and HE Stanley, «Supercooled and Glassy Water», Physics Today 56 (6), pp. 40–46 (2003). Downloadable PDF (1.9 MB) Archived 1 November 2018 at the Wayback Machine
  • Gleick, PH., (editor), The World’s Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.) The World’s Water, Island Press Archived 26 February 2009 at the Wayback Machine
  • Jones, Oliver A.; Lester, John N.; Voulvoulis, Nick (2005). «Pharmaceuticals: a threat to drinking water?». Trends in Biotechnology. 23 (4): 163–167. doi:10.1016/j.tibtech.2005.02.001. PMID 15780706.
  • Journal of Contemporary Water Research & Education Archived 3 March 2016 at the Wayback Machine
  • Postel, S., Last Oasis: Facing Water Scarcity. W.W. Norton and Company, New York. 1992
  • Reisner, M., Cadillac Desert: The American West and Its Disappearing Water. Penguin Books, New York. 1986.
  • United Nations World Water Development Report Archived 22 February 2009 at the Wayback Machine. Produced every three years.
  • St. Fleur, Nicholas. The Water in Your Glass Might Be Older Than the Sun Archived 15 January 2017 at the Wayback Machine. «The water you drink is older than the planet you’re standing on.» The New York Times (15 April 2016)

External links

  • OECD Water statistics
  • The World’s Water Data Page
  • FAO Comprehensive Water Database, AQUASTAT
  • The Water Conflict Chronology: Water Conflict Database Archived 16 January 2013 at the Wayback Machine
  • Water science school (USGS)
  • Portal to The World Bank’s strategy, work and associated publications on water resources
  • America Water Resources Association Archived 24 March 2018 at the Wayback Machine
  • Water on the web
  • Water structure and science Archived 28 December 2014 at the Wayback Machine
  • «Why water is one of the weirdest things in the universe», Ideas, BBC, Video, 3:16 minutes, 2019
  • The chemistry of water Archived 19 June 2020 at the Wayback Machine (NSF special report)
  • The International Association for the Properties of Water and Steam
  • H2O: The Molecule That Made Us, a 2020 PBS documentary

Содержание

  1. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА
  2. Периодический закон
  3. Группы и периоды Периодической системы
  4. Свойства таблицы Менделеева
  5. Элементы таблицы Менделеева
  6. Щелочные и щелочноземельные элементы
  7. Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды
  8. Галогены и благородные газы
  9. Переходные металлы
  10. Металлоиды
  11. Постпереходными металлами
  12. Неметаллы

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА

Еще в школе, сидя на уроках химии, все мы помним таблицу на стене класса или химической лаборатории. Эта таблица содержала классификацию всех известных человечеству химических элементов, тех фундаментальных компонентов, из которых состоит Земля и вся Вселенная. Тогда мы и подумать не могли, что таблица Менделеева бесспорно является одним из величайших научных открытий, который является фундаментом нашего современного знания о химии.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

На первый взгляд, ее идея выглядит обманчиво просто: организовать химические элементы в порядке возрастания веса их атомов. Причем в большинстве случаев оказывается, что химические и физические свойства каждого элемента сходны с предыдущим ему в таблице элементом. Эта закономерность проявляется для всех элементов, кроме нескольких самых первых, просто потому что они не имеют перед собой элементов, сходных с ними по атомному весу. Именно благодаря открытию такого свойства мы можем поместить линейную последовательность элементов в таблицу, очень напоминающую настенный календарь, и таким образом объединить огромное количество видов химических элементов в четкой и связной форме. Разумеется, сегодня мы пользуемся понятием атомного числа (количества протонов) для того, чтобы упорядочить систему элементов. Это помогло решить так называемую техническую проблему «пары перестановок», однако не привело к кардинальному изменению вида периодической таблицы.

В периодической таблице Менделеева все элементы упорядочены с учетом их атомного числа, электронной конфигурации и повторяющихся химических свойств. Ряды в таблице называются периодами, а столбцы группами. В первой таблице, датируемой 1869 годом, содержалось всего 60 элементов, теперь же таблицу пришлось увеличить, чтобы поместить 118 элементов, известных нам сегодня.

Периодическая система Менделеева систематизирует не только элементы, но и самые разнообразные их свойства. Химику часто бывает достаточно иметь перед глазами Периодическую таблицу для того, чтобы правильно ответить на множество вопросов (не только экзаменационных, но и научных).

The YouTube ID of 1M7iKKVnPJE is invalid.

Периодический закон

Существуют две формулировки периодического закона химических элементов: классическая и современная.

Классическая, в изложении его первооткрывателя Д.И. Менделеева: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов.

Современная: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).

Графическим изображением периодического закона является периодическая система элементов, которая представляет собой естественную классификацию химических элементов, основанную на закономерных изменениях свойств элементов от зарядов их атомов. Наиболее распространёнными изображениями периодической системы элементов Д.И. Менделеева являются короткая и длинная формы.

Группы и периоды Периодической системы

Группами называют вертикальные ряды в периодической системе. В группах элементы объединены по признаку высшей степени окисления в оксидах. Каждая группа состоит из главной и побочной подгрупп. Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов. Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров. В периодической системе имеются семь периодов: первый, второй и третий периоды называют малыми, в них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов; остальные периоды называют большими: в четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент. Каждый период, кроме первого, начинается щелочным металлом, а заканчивается благородным газом.

Физический смысл порядкового номера химического элемента: число протонов в атомном ядре и число электронов, вращающихся вокруг атомного ядра, равны порядковому номеру элемента.

Свойства таблицы Менделеева

Напомним, что группами называют вертикальные ряды в периодической системе и химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются сверху вниз:

  • усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические;
  • возрастает атомный радиус;
  • возрастает сила образованных элементом оснований и бескислородных кислот;
  • электроотрицательность падает.

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения, существует всего восемь форм кислородных соединений. В периодической системе их часто изображают общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4, где символом R обозначают элемент данной группы. Формулы высших оксидов относятся ко всем элементам группы, кроме исключительных случаев, когда элементы не проявляют степени окисления, равной номеру группы (например, фтор).

Оксиды состава R2O проявляют сильные основные свойства, причём их основность возрастает с увеличением порядкового номера, оксиды состава RO (за исключением BeO) проявляют основные свойства. Оксиды состава RO2, R2O5, RO3, R2O7 проявляют кислотные свойства, причём их кислотность возрастает с увеличением порядкового номера.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют четыре формы таких соединений. Их располагают под элементами главных подгрупп и изображают общими формулами в последовательности RH4, RH3, RH2, RH.

Соединения RH4 имеют нейтральный характер; RH3 — слабоосновный; RH2 — слабокислый; RH — сильнокислый характер.

Напомним, что периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров.

В пределах периода с увеличением порядкового номера элемента:

  • электроотрицательность возрастает;
  • металлические свойства убывают, неметаллические возрастают;
  • атомный радиус падает.

Элементы таблицы Менделеева

Щелочные и щелочноземельные элементы

К ним относятся элементы из первой и второй группы периодической таблицы. Щелочные металлы из первой группы — мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним-единственным электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию. Щелочноземельные металлы из второй группы также имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.

Щелочные металлы Щелочноземельные металлы
Литий Li 3 Бериллий Be 4
Натрий Na 11 Магний Mg 12
Калий K 19 Кальций Ca 20
Рубидий Rb 37 Стронций Sr 38
Цезий Cs 55 Барий Ba 56
Франций Fr 87 Радий Ra 88

Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды

Лантаниды — это группа элементов, изначально обнаруженных в редко встречающихся минералах; отсюда их название «редкоземельные» элементы. Впоследствии выяснилось, что данные элементы не столь редки, как думали вначале, и поэтому редкоземельным элементам было присвоено название лантаниды. Лантаниды и актиниды занимают два блока, которые расположены под основной таблицей элементов. Обе группы включают в себя металлы; все лантаниды (за исключением прометия) нерадиоактивны; актиниды, напротив, радиоактивны.

Лантаниды Актиниды
Лантан La 57 Актиний Ac 89
Церий Ce 58 Торий Th 90
Празеодимий Pr 59 Протактиний Pa 91
Неодимий Nd 60 Уран U 92
Прометий Pm 61 Нептуний Np 93
Самарий Sm 62 Плутоний Pu 94
Европий Eu 63 Америций Am 95
Гадолиний Gd 64 Кюрий Cm 96
Тербий Tb 65 Берклий Bk 97
Диспрозий Dy 66 Калифорний Cf 98
Гольмий Ho 67 Эйнштейний Es 99
Эрбий Er 68 Фермий Fm 100
Тулий Tm 69 Менделевий Md 101
Иттербий Yb 70 Нобелий No 102

Галогены и благородные газы

Галогены и благородные газы объединены в группы 17 и 18 периодической таблицы. Галогены представляют собой неметаллические элементы, все они имеют семь электронов во внешней оболочке. В благородных газахвсе электроны находятся во внешней оболочке, таким образом с трудом участвуют в образовании соединений. Эти газы называют «благородными, потому что они редко вступают в реакцию с прочими элементами; т. е. ссылаются на представителей благородной касты, которые традиционно сторонились других людей в обществе.

Галогены Благородные газы
Фтор F 9 Гелий He 2
Хлор Cl 17 Неон Ne 10
Бром Br 35 Аргон Ar 18
Йод I 53 Криптон Kr 36
Астат At 85 Ксенон Xe 54
Радон Rn 86

Переходные металлы

Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.

Переходные металлы
Скандий Sc 21
Титан Ti 22
Ванадий V 23
Хром Cr 24
Марганец Mn 25
Железо Fe 26
Кобальт Co 27
Никель Ni 28
Медь Cu 29
Цинк Zn 30
Иттрий Y 39
Цирконий Zr 40
Ниобий Nb 41
Молибден Mo 42
Технеций Tc 43
Рутений Ru 44
Родий Rh 45
Палладий Pd 46
Серебро Ag 47
Кадмий Cd 48
Лютеций Lu 71
Гафний Hf 72
Тантал Ta 73
Вольфрам W 74
Рений Re 75
Осмий Os 76
Иридий Ir 77
Платина Pt 78
Золото Au 79
Ртуть Hg 80
Лоуренсий Lr 103
Резерфордий Rf 104
Дубний Db 105
Сиборгий Sg 106
Борий Bh 107
Хассий Hs 108
Мейтнерий Mt 109
Дармштадтий Ds 110
Рентгений Rg 111
Коперниций Cn 112

Металлоиды

Металлоиды занимают группы 13—16 периодической таблицы. Такие металлоиды, как бор, германий и кремний, являются полупроводниками и используются для изготовления компьютерных чипов и плат.

Металлоиды
Бор B 5
Кремний Si 14
Германий Ge 32
Мышьяк As 33
Сурьма Sb 51
Теллур Te 52
Полоний Po 84

Постпереходными металлами

Элементы, называемые постпереходными металлами, относятся к группам 13—15 периодической таблицы. В отличие от металлов, они не имеют блеска, а имеют матовую окраску. В сравнении с переходными металлами постпереходные металлы более мягкие, имеют более низкую температуру плавления и кипения, более высокую электроотрицательность. Их валентные электроны, с помощью которых они присоединяют другие элементы, располагаются только на внешней электронной оболочке. Элементы группы постпереходных металлов имеют гораздо более высокую температуру кипения, чем металлоиды.

Постпереходные металлы
Алюминий Al 13
Галлий Ga 31
Индий In 49
Олово Sn 50
Таллий Tl 81
Свинец Pb 82
Висмут Bi 83

Неметаллы

Из всех элементов, классифицируемых как неметаллы, водород относится к 1-й группе периодической таблицы, а остальные — к группам 13—18. Неметаллы не являются хорошими проводниками тепла и электричества. Обычно при комнатной температуре они пребывают в газообразном (водород или кислород) или твердом состоянии (углерод).

Неметаллы
Водород H 1
Углерод C 6
Азот N 7
Кислород O 8
Фосфор P 15
Сера S 16
Селен Se 34
Флеровий Fl 114
Унунсептий Uus 117

А теперь закрепите полученные знания, посмотрев видео про таблицу Менделеева и не только.

Отлично, первый шаг на пути к знаниям сделан. Теперь вы более-менее ориентируетесь в таблице Менделеева и это вам очень даже пригодится, ведь Периодическая система Менделеева является фундаментом, на котором стоит эта удивительная наука.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Источник

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%B0


Вода (Н2O)

Схематичное изображение молекулы воды

Схематичное изображение молекулы воды

Наименование Вода (Н2O)
Формула Н2O
Плотность 998,2 кг/м3
(при 20 °C)
Tплавления 0 °C
Tкипения 100 °C
Удельный вес 9790 H/м3
Молекулярный вес 18,01528 а.е.м.
Теплопроводность 0,56 Вт/м·°C
(при 0 °C)
Удельная теплоемкость 4200 Дж/(кг·°C)
Динамическая вязкость 0,00101 Па·с
(при 20 °C)
Кинематическая вязкость 0,01012 см2
(при 20 °C)

1358873834 9.jpg

Вода́ — прозрачная бесцветная жидкость, не имеет цвета и запаха. Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром.

Вода — очень распространённое вещество на Земле, 71 % поверхности которой покрыто водой, составляющей океаны, моря, озера, реки и т. п.
Также вода в газообразном состоянии находится в атмосфере планеты в виде облаков, туманов и т. п. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь, снег, град, роса и т. д.). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая криосферой.

Является активным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы и т. д).

Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение, химическая формула Н2O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета (в малом объёме), запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом, снегом или инеем, а в газообразном — водяным паром. Вода также может существовать в виде жидких кристаллов (на гидрофильных поверхностях)[1][2]. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды) — 361,13 млн км2[3][4]. На Земле примерно 96,5 % воды приходится на океаны, 1,7 % мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1,7 % на ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии, небольшая часть в реках, озёрах и болотах, и 0,001 % в облаках (образуются из взвешенных в воздухе частиц льда и жидкой воды)[5][6]. Бо́льшая часть земной воды — солёная, и она непригодна для сельского хозяйства и питья. Доля пресной составляет около 2,5 %, причём 98,8 % этой воды находится в ледниках и грунтовых водах. Менее 0,3 % всей пресной воды содержится в реках, озёрах и атмосфере, и ещё меньшее количество (0,003 %) находится в живых организмах[5].

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

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. Является важнейшим веществом для всех живых существ на планете Земля[7].

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.

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

Свойства

Физические свойства

Вода в нормальных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами (H2S, CH4, 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 (D = 1,84, уступает только синильной кислоте).
Каждая молекула воды образует до четырёх водородных связей — две из них образует атом кислорода и две атомы водорода[8].
Количество водородных связей и их разветвлённая структура определяют высокую температуру кипения воды и её удельную теплоту парообразования[8]. 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 °С, а замерзала — при -100 °С[9].

При температуре перехода в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, в процессе этого объёмы пустот между молекулами увеличиваются, и общая плотность воды падает, что и объясняет причину меньшей плотности (большего объёма) воды в фазе льда. При испарении, напротив, рвутся все связи. 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 (при 0 °C — 333,55 кДж/кг) 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

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением среди жидкостей, уступая в этом только ртути[10][11][12][13]. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая 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 используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде[14]. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности.

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) и гидроксильных ионов HO составляет ×10-7 моль/л.
Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи.

Агрегатные состояния

Файл:Water phase diagram.gif

Фазовая диаграмма воды: по вертикальной оси — давление в Па, по горизонтальной — температура в Кельвинах. Отмечены критическая (647,3 K; 22,1 МПа) и тройная (273,16 K; 610 Па) точки. Римскими цифрами отмечены различные структурные модификации льда

Основные статьи: Водяной пар, Лёд, Фазовая диаграмма воды

По состоянию различают:

  • «Твёрдое» — лёд
  • «Жидкое» — вода
  • «Газообразное» — водяной пар

Файл:SnowflakesWilsonBentley.jpg

Типы снежинок.

При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст., 101 325 Па) вода переходит в твердое состояние при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C (температура 0 °C и 100 °C были специально выбраны как температура таяния льда и кипения воды при создании температурной шкалы «по Цельсию» в системе СИ). 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[15]:

Давление, атм. Ткип, гр. Цельсия
0,987 (105 Па — нормальные условия) +99.63°
1 +100°
2 +120°
6 +158°
218,5 +374,1°

При росте давления плотность 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 находится в метастабильных состоянияхпересыщенный 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.

Советский учёный Б. В. Дерягин заявлял, что существует тип воды, которая имеет плотность на 40 % выше нормальной и закипает при температуре +300°С. Эта разновидность воды была якобы открыта им на поверхности кристаллов кварца[8]. Позднее Дерягин опроверг собственные утверждения, объяснив свою ошибку неряшливо поставленным экспериментом.

Изотопные модификации воды

Основная статья: Изотопный состав воды

И кислород, и водород имеют природные и искусственные изотопы. В зависимости от типа изотопов водорода, входящих в молекулу, выделяют следующие виды воды:

Последние три вида возможны, так как молекула воды содержит два атома водорода. Протий — самый легкий изотоп водорода, дейтерий имеет атомную массу 2,0141017778 а.е.м., тритий — самый тяжелый, атомная масса 3,0160492777 а.е.м. В воде из-под крана тяжелокислородной воды (H2O17 и H2O18) содержится больше, чем воды D2O16: их содержание, соответственно, 1,8 кг и 0,15 кг на тонну[9].

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[9].

По стабильным изотопам кислорода 16O, 17O и 18O существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 различных молекул воды. В действительности любая 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.
Её 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), pKa ≈ 16.

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 получить в ходе реакций:
{displaystyle {mathsf {2H_{2}O_{2}rightarrow 2H_{2}O+O_{2}uparrow }}}
{displaystyle {mathsf {NaHCO_{3}+CH_{3}COOHrightarrow 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}+2KOHrightarrow K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}}
{displaystyle {mathsf {HNO_{3}+NH_{4}OHrightarrow 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 оксидов металлов водородом :
{displaystyle {mathsf {CuO+H_{2}rightarrow Cu+H_{2}O}}}

Под воздействием очень высоких температур или электрического тока (при электролизе)[16], а также под воздействием ионизирующего излучения, как установил в 1902 году[17] Фридрих Гизель[en] при исследовании водного раствора бромида радия[18], вода разлагается на молекулярный кислород и молекулярный водород:

{displaystyle {mathsf {2H_{2}Orightarrow 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+2Narightarrow 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}Orightarrow 2Al(OH)_{3}downarrow +3H_{2}Suparrow }}}
  • 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+3Ferightarrow Fe_{3}O_{4}+4H_{2}}}}
  • с углем, метаном:
{displaystyle {mathsf {H_{2}O+Crightleftarrows  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

Вода в природе

См. также: Роль воды в клетке

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, подземные воды — около 0,63 %, ледники — 1,81 %, реки и озера — 0,009 %, материковые соленые воды — 0,007 %, атмосфера — 0,001 %[4].

Атмосферные осадки

Основная статья: Атмосферные осадки

Вода за пределами Земли

Основная статья: Внеземная вода

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[19].

Вода широко распространена в Солнечной системе. Наличие воды (в основном в виде льда) подтверждено на многих спутниках Юпитера и Сатурна: Энцеладе[20][21], 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)[22], атмосферах Меркурия (3,4 %, также большие количества воды обнаружены в экзосфере Меркурия)[23], Венеры (0,002 %)[24], Луны[25], Марса (0,03 %)[26], Юпитера (0,0004 %)[27], Европы[28], Сатурна, Урана (следы)[29] и Нептуна[30] (найден в нижних слоях атмосферы).

Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3—4% в тропиках до 2·10-5% в Антарктиде[31].

Кроме того, вода обнаружена на экзопланетах, например HD 189733 b[32], HD 209458 b[33] и GJ 1214 b[34].

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

Исследования воды

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 вод.

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

Гидрогеоло́гия (от др.-греч. ὕδωρ «водность» + геология) — 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. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.
Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

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.

Применение

Земледелие

Выращивание достаточного количества сельскохозяйственных культур на открытых засушливых землях требует значительных расходов воды на ирригацию, доходящих до 90 % в некоторых странах.

Питьё и приготовление пищи

Живое человеческое тело содержит от 50 % до 75 % воды[35], 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[36][37].

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.

Теплоноситель

Файл:PressurizedWaterReactor ru.gif

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР)

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.

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.

Пожаротушение

В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции огня от воздуха в составе пены.

Спорт

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

Инструмент

Файл:WaterJetCutter-ru.svg

Гидроабразивная резка

Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности, горном деле и в производстве.
Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц.

Смазка

Вода применяется как смазочный материал для смазки подшипников из древесины, пластиков, текстолита, подшипников с резиновыми обкладками и др. Воду также используют в эмульсионных смазках.[38]

Факты

  • В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды[39].
  • В составе мантии Земли воды содержится в 10-12 раз больше, чем количество воды в Мировом океане[40].
  • 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[41].
  • 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[42].
  • Морская вода при обычной её солёности 35 ‰ замерзает при температуре −1,91 °C[43].
  • Иногда вода замерзает при положительной температуре[44].
  • При определённых условиях (внутри нанотрубок) молекулы воды образуют новое состояние, при котором они сохраняют способность течь даже при температурах, близких к абсолютному нулю[45].
  • Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света.
  • Синий цвет чистой океанской воды объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде.
  • С помощью капель воды из кранов можно создать напряжение до 10 киловольт, опыт называется «Капельница Кельвина».
  • Существует следующая поговорка с использованием формулы воды — H2O: «Сапоги мои того — пропускают аш-два-о». Вместо сапог в поговорке может участвовать и другая дырявая обувь[46][47][48].
  • Вода — это одно из немногих веществ в природе, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твёрдую (кроме воды, таким свойством обладают сурьма[49], 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.

См. также

  • Активность воды
  • Всемирный день водных ресурсов
  • Влажность
  • Загрязнение океанов
  • Загрязнение пресных вод
  • Прозрачность воды
  • Поверхность воды
  • Очистка сточных вод
  • Орошение
  • Дигидрогена монооксид
  • Роль воды в клетке
  • Кулер
  • Стихия (алхимия)
  • Фазовая диаграмма воды
  • Водный мостик (физика)
  • «Сухая» вода
  • Питьевой режим

Примечания

  1. Henniker, J. C. (1949). «The Depth of the Surface Zone of a Liquid». Reviews of Modern Physics 21 (2): 322–341. Reviews of Modern Physics. doi:10.1103/RevModPhys.21.322.
  2. Pollack, Gerald. Water Science. University of Washington, Pollack Laboratory. — «Water has three phases – gas, liquid, and solid; but recent findings from our laboratory imply the presence of a surprisingly extensive fourth phase that occurs at interfaces.»  Проверено 5 февраля 2011. Архивировано из первоисточника 15 февраля 2013.
  3. CIA- The world fact book. Central Intelligence Agency. Проверено 20 декабря 2008.
  4. 4,0 4,1 Marine Science: An Illustrated Guide to Science
  5. 5,0 5,1 Gleick, P.H., ed (1993). Water in Crisis: A Guide to the World’s Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 13, Table 2.1 «Water reserves on the earth». http://www.oup.com/us/catalog/general/subject/EarthSciences/Oceanography/?view=usa&ci=9780195076288.
  6. Water Vapor in the Climate System (англ.). American Geophysical Union. Проверено 13 февраля 2013. Архивировано из первоисточника 15 февраля 2013.
  7. United Nations. Un.org (22 марта 2005). Проверено 25 июля 2010. Архивировано из первоисточника 15 февраля 2013.
  8. 8,0 8,1 8,2 Ларионов А. К. Занимательная гидрогеология. — Москва: Недра, 1979. — С. 5-12. — 157 с. (см. ISBN )
  9. 9,0 9,1 9,2 Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество // Химия и жизнь. — 1965. — № 3. — С. 2—14.
  10. Свойства воды. Физические свойства воды
  11. Основные физические свойства воды, водяного пара, льда, снега
  12. Коэффициенты поверхностного натяжения жидкостей
  13. Surface tension (англ.)
  14. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке (Тихонов А. Н. , 1997)
  15. П. И. Воскресенский Техника лабораторных работ. 9-е изд. Л.: «Химия», 1970. С. 696—697
  16. Ходаков Ю.В., Эпштейн Д.А., Глориозов П.А. § 7. Атомы // Неорганическая химия: Учебник для 7—8 классов средней школы. — 18-е изд. — М.: Просвещение, 1987. — С. 15—18. — 240 с. — 1 630 000 экз. (см. ISBN )
  17. Радиационная химия // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд.. — М.: 1990. — С. 200.
  18. Le Caër S. (2011). «Water Radiolysis: Influence of Oxide Surfaces on H2 Production under Ionizing Radiation». Water 3: 236.
  19. Вода на Луне: но откуда?
  20. NASA Space Assets Detect Ocean inside Saturn Moon. NASA (3 April 2014). Проверено 3 апреля 2014.
  21. «The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus» (4 April 2014). Science (journal) 344: 78-80. doi:10.1126/science.1250551. Retrieved on 3 April 2014.

  22. Solanki, S. K. (1994). «New Light on the Heart of Darkness of the Solar Chromosphere». Science 263 (5143): 64–66. doi:10.1126/science.263.5143.64. PMID 17748350. Bibcode: 1994Sci…263…64S.
  23. MESSENGER Scientists ‘Astonished’ to Find Water in Mercury’s Thin Atmosphere. Planetary Society (3 июля 2008). Проверено 5 июля 2008. Архивировано из первоисточника 16 октября 2010.
  24. Bertaux, Jean-Loup (2007). «A warm layer in Venus’ cryosphere and high-altitude measurements of HF, HCl, H2O and HDO». Nature 450 (7170): 646–649. doi:10.1038/nature05974. PMID 18046397. Bibcode: 2007Natur.450..646B.

  25. Sridharan, R.; S.M. Ahmed, Tirtha Pratim Dasa, P. Sreelathaa, P. Pradeepkumara, Neha Naika, and Gogulapati Supriya (2010). «‘Direct’ evidence for water in the sunlit lunar ambience from CHACE on MIP of Chandrayaan I». Planetary and Space Science 58 (6). doi:10.1016/j.pss.2010.02.013. Bibcode: 2010P&SS…58..947S.
  26. Donald Rapp (28 November 2012). Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars. Springer. pp. 78–. ISBN 978-3-642-32762-9. http://books.google.com/books?id=2xzxhnBRHCMC&pg=PA78.
  27. «Coupled Clouds and Chemistry of the Giant Planets — A Case for Multiprobes» (PDF) (2005). Space Science Reviews 116: 121–136. doi:10.1007/s11214-005-1951-5. ISSN 0032-0633. Bibcode: 2005SSRv..116..121A.
  28. Hubble Sees Evidence of Water Vapor at Jupiter Moon. NASA (December 12, 2013). Проверено 12 декабря 2013.
  29. Encrenaz, 2003, p. 92
  30. Hubbard, W. B. (1997). «Neptune’s Deep Chemistry». Science 275 (5304): 1279–1280. doi:10.1126/science.275.5304.1279. PMID 9064785.
  31. БСЭ
  32. Water Found on Distant Planet 12 July 2007 By Laura Blue, Time
  33. Water Found in Extrasolar Planet’s Atmosphere
  34. Атмосфера экзопланеты GJ 1214b переполнена водой. Компьюлента (24 февраля 2012). — «Новые наблюдения транзитов GJ 1214 b, удалённой от Земли на 40 световых лет, показали, что вода должна составлять не менее половины от всей массы атмосферы этой «суперземли»»  Проверено 21 июля 2013. Архивировано из первоисточника 29 августа 2013.
  35. Watson, P. E. et al. (1980) Total body water volumes for adult males and females estimated from simple anthropometric measurements, The American Journal for Clinical Nutrition, Vol. 33, No 1, pp.27-39.
  36. Моргунова Г.С. Вода, которую мы пьём // Химия и жизнь. — 1965. — № 3. — С. 15—17.
  37. Sharma B.K. (1994). «Escherichia coli — water pollution indicator». Water Pollution. pp. 408-409. http://books.google.com/books?id=R8HtwoFsOogC&pg=PT210#v=onepage&q&f=false.
  38. Воскресенский В. А., Дьяков В. И. Глава 2. Смазочные вещества и их физико-химические свойства // Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): Справочник. — М.: Машиностроение, 1980. — С. 15. — (Библиотека конструктора). — ISBN ББК 34.42, УДК 621.81.001.2 (031). (см. ISBN )
  39. Наука и техника. Книги. Загадки простой воды.
  40. Состав и природа минтии Земли
  41. Биосфера Земли
  42. Загадки простой воды
  43. Дайвинг: статьи, каталог снаряжения, обучение, магазины, клубы и центры
  44. Всеволод Арабаджи. Загадки простой воды. 2001
  45. Science Daily (англ.)
  46. Глава 3. Химическая связь и строение молекул. — учебник с сайта alhimik.ru
  47. Доспехи водника — описание снаряжения с сайта sport.potrebitel.ru
  48. Бизнес на босу ногу — казахстанская общенациональная газета «Мегаполис»
  49. Сурьма // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд.. — М.: 1990. — С. 235.

Дополнительное чтение

  • Всеволод Арабаджи. Загадки простой воды. (см. ISBN )
  • Л.Кульский, В.Даль, Л.Ленчина. Вода: знакомая и загадочная
  • Мембрана: Впервые созданы пятиугольные кристаллы льда

Литература

  • Вода // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907. (см. ISBN )
  • Лосев К. С. Вода. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 272 с. (см. ISBN )
  • Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. — М.: МАКС-Пресс. 2008. 200 с. Предисловие члена-корр. РАН В. В. Малахова. (Серия: Наука. Образование. Инновации. Выпуск 9). 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». — Кузнецк 2008, т.3 С. 58-62.

Ссылки

  • Вода как химическое соединение

Справочные материалы

  • Теплофизические свойства воды и водяного пара
  • Диаграмма фазовых состояний (англ.)
  • Основы геологии Геологическая работа текучих вод

Статьи

  • Водные ресурсы России и мира

Шаблон:Снег и лёд
Шаблон:Растворимость кислот, оснований и солей в воде
Ошибка Lua в Модуль:External_links на строке 226: attempt to index field ‘wikibase’ (a nil value).

Запрос «H2O» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

У этого термина существуют и другие значения, см. Вода (значения).

Вода
Изображение химической структуры Изображение молекулярной модели
Вода в бассейнеВода в бассейне
Общие
Систематическое
наименование
Оксид водорода
Вода[1]
Традиционные названия вода
Хим. формула H2O
Физические свойства
Состояние жидкость
Молярная масса 18,01528 г/моль
Плотность 1 г/см3[2]
Твёрдость 1,5[6]
Динамическая вязкость 0,00101 Па·с
Кинематическая вязкость 0,01012 см²/с
(при 20 °C)
Скорость звука в веществе (дистиллированная
вода) 1348 м/с
Термические свойства
Температура
 • плавления 273,1 K (0 ° C)
 • кипения 373,1 K; 99,974 °C
 • разложения при 2200 °C разлагаются 3% молекул
Тройная точка 273,2 K (0,01 ° C), 611,72 Па
Критическая точка 647,1 K (374 ° C), 22,064 МПа
Мол. теплоёмк. 75,37 Дж/(моль·К)
Теплопроводность 0,56 Вт/(м·K)
Энтальпия
 • образования -285,83 кДж/моль
 • кипения 40,656 кДж/моль[3] и 40 655,928 Дж/моль[4]
Удельная теплота испарения 2256,2 кДж/кг[5]
Удельная теплота плавления 332,4 кДж/кг[5]
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты {displaystyle pK_{a}} 15,74
Диэлектрическая проницаемость

80,4 (20 ° C)

78,5 (25 ° C)

Оптические свойства
Показатель преломления 1,3945, 1,33432, 1,32612, 1,39336, 1,33298 и 1,32524
Классификация
Рег. номер CAS 7732-18-5
PubChem 962
Рег. номер EINECS 231-791-2
SMILES

O

InChI

InChI=1S/H2O/h1H2

XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N

RTECS ZC0110000
ChEBI 15377
ChemSpider 937
Безопасность
NFPA 704

NFPA 704 four-colored diamond

0

0

0

Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

71 % поверхности Земли покрывает вода

71 % поверхности Земли покрывает вода

Вода́ (оксид водорода, гидроксид водорода, химическая формула — H2O) — 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)[7][8].

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

Исключительно важна роль воды в глобальном кругообороте вещества и энергии[9], 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[10]. В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды[11].

Всего на Земле около 1400 млн км³ воды. Вода покрывает 71 % поверхности земного шара (океаны, моря, озёра, реки, льды — 361,13 млн км²[12][13]). 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[14][15]. В составе мантии Земли воды содержится в 10—12 раз больше, чем в Мировом океане[16].

Вода — это одно из немногих веществ в природе, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твёрдую (кроме воды, таким свойством обладают сурьма[17], висмут, галлий, германий и некоторые соединения и смеси).

История названия

Слово происходит от др.-русск. вода, далее — от праславянского *voda[18] (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»[19][20]. 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[21].

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 (H2S, CH4, 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[22].
Количество водородных связей и их разветвлённая структура определяют высокую температуру кипения воды и её удельную теплоту парообразования[22]. 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[23].

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[24]:

Модификация воды Максимальная плотность при температуре, °С Тройная точка при температуре, °С
Н2O 3,9834 0,01
D2O 11,2 3,82
T2O 13,4 4,49
Н218O 4,3 0,31

Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями[источник не указан 684 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[25]. Вода необходима для жизни всех без исключения живых существ на Земле.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности[уточнить].

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована на ионы и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) 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

Фазовая диаграмма воды: по вертикальной оси — давление в Па, по горизонтальной — температура в Кельвинах. Отмечены критическая (647,3 K; 22,1 МПа) и тройная (273,16 K; 610 Па) точки. Римскими цифрами отмечены различные структурные модификации льда

По состоянию различают:

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

Типы снежинок

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[26]:

Давление, атм. Температура кипения (Ткип), °C
0,987 (105 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.[27]

Удельная теплоёмкость

Изобарная теплоёмкость воды при нормальном атмосферном давлении[28]

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(tright)=4219{,}7+0{,}009356cdot t^{2}-9{,}2788cdot {sqrt {t}};  (0leq tleq 100 ^{text{o}}{text{C}})}[29].

Теплоёмкость льда, воды, и водяного пара при различных давлениях[30]

Теплоёмкость льда, воды, и водяного пара при различных давлениях[30]

Диэлектрическая проницаемость воды

Статическая (для постоянного электростатического поля) диэлектрическая проницаемость воды varepsilon при разной абсолютной температуре T при давлении 1 бар в диапазоне температур −13…100 °C выражается эмпирической формулой[31]:

{displaystyle varepsilon (T)=253{,}0390655-0,810393675889cdot T+0{,}000753946922643cdot T^{2};}
{displaystyle P=1~bar;quad 260~Kleq Tleq 373{,}15~K.}

Результаты вычислений по этой формуле[32]:

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
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:

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[23].

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[23].

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), pKa = 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 —
{mathsf  {2H_{2}O_{2}rightarrow 2H_{2}O+O_{2}uparrow }}
{mathsf  {NaHCO_{3}+CH_{3}COOHrightarrow CH_{3}COONa+H_{2}O+CO_{2}uparrow }}
mathsf{2CH_3COOH + CaCO_3 rightarrow Ca(CH_3COO)_2 + H_2O + CO_2 uparrow}
  • В ходе реакций нейтрализации —
{mathsf  {H_{2}SO_{4}+2KOHrightarrow K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}
{mathsf  {HNO_{3}+NH_{4}OHrightarrow NH_{4}NO_{3}+H_{2}O}}
{mathsf  {2CH_{3}COOH+Ba(OH)_{2}rightarrow Ba(CH_{3}COO)_{2}+2H_{2}O}}
  • Восстановлением водородом оксидов металлов —
{mathsf  {CuO+H_{2}rightarrow Cu+H_{2}O}}

Под воздействием очень высоких температур или электрического тока (при электролизе)[33], а также под воздействием ионизирующего излучения, как установил в 1902 году[34] Фридрих Гизель[en] при исследовании водного раствора бромида радия[35], вода разлагается на молекулярный кислород и молекулярный водород:

{mathsf  {2H_{2}Orightarrow 2H_{2}uparrow +O_{2}uparrow }}

Вода реагирует при комнатной температуре:

  • с активными металлами (натрий, калий, кальций, барий и др.)
{mathsf  {2H_{2}O+2Narightarrow 2NaOH+H_{2}uparrow }}
  • со фтором и межгалоидными соединениями
{mathsf  {2H_{2}O+2F_{2}rightarrow 4HF+O_{2}}}
{mathsf  {H_{2}O+F_{2}rightarrow HF+HOF}} (при низких температурах)
{mathsf  {3H_{2}O+2IF_{5}rightarrow 5HF+HIO_{3}}}
{mathsf  {9H_{2}O+5BrF_{3}rightarrow 15HF+Br_{2}+3HBrO_{3}}}
  • с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз
{mathsf  {Al_{2}S_{3}+6H_{2}Orightarrow 2Al(OH)_{3}downarrow +3H_{2}Suparrow }}
  • 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
{mathsf  {4H_{2}O+3Ferightarrow Fe_{3}O_{4}+4H_{2}}}
  • с углём, метаном
{mathsf  {H_{2}O+Crightleftarrows  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 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 alpha , другой со спином beta , или 8 спин-орбиталей psi . Волновая функция молекулы, 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
  • ливневая вода или поверхностные воды
  • апирогенная вода
  • поливода
  • структурированная вода — термин, применяемый в неакадемических теориях
  • талая вода
  • 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)[36].

Малый лист России 2005 года «Земля — голубая планета» с выразительной цитатой о воде из «Земли людей» Антуана де Сент-Экзюпери вверху на полях: «ВОДА! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты — сама жизнь…»[37] (ЦФА [АО «Марка»] № 1050—1054)

Малый лист России 2005 года «Земля — голубая планета» с выразительной цитатой о воде из «Земли людей» Антуана де Сент-Экзюпери вверху на полях: «ВОДА! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты — сама жизнь…»[37] (ЦФА [АО «Марка»] № 1050—1054)

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 %[13].

Атмосферные осадки

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[38].

Вода широко распространена в Солнечной системе. Наличие воды (в основном в виде льда) подтверждено на многих спутниках Юпитера и Сатурна: Энцеладе[39][40], 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)[41], атмосферах Меркурия (3,4 %, также большие количества воды обнаружены в экзосфере Меркурия)[42], Венеры (0,002 %)[43], Луны[44], Марса (0,03 %)[45], Юпитера (0,0004 %)[46], Европы[47], Сатурна, Урана (следы)[48] и Нептуна[49] (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[50].

Кроме того, вода обнаружена на экзопланетах, например HD 189733 A b[51], HD 209458 b[52] и GJ 1214 b[53].

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

Биологическая роль

Полный стакан с водой

Полный стакан с водой

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

Бокал чистой питьевой воды

Живое человеческое тело содержит от 50 % до 75 % воды[54], 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[55][56].

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР

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.

Гидроабразивная резка

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[57].

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[58].

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.

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

Гидрогеоло́гия (от др.-греч. ὕδωρ «водность» + геология) — 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. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.

Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

См. также

  • Бутилированная вода
  • Горение водорода

Примечания

  1. англ. International Union of Pure and Applied Chemistry. Nomenclature of Inorganic Chemistry. IUPAC RECOMMENDATIONS 2005. RSC Publishing, 2005. — p. 306.
  2. Riddick, John (1970). Organic Solvents Physical Properties and Methods of Purification. Techniques of Chemistry. Wiley-Interscience. ISBN 0471927260.
  3. Atmospheric Thermodynamics: Elementary Physics and Chemistry — Издательство Кембриджского университета, 2009. — С. 64. — ISBN 9780521899635
  4. PubChem (англ.)
  5. 1 2 Маленков Г. Г. Вода // Физическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. I. Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — С. 294—297. Архивировано 18 августа 2016 года.
  6. Петрушевский Ф. Ф., Гершун А. Л. Лед, в физике // Энциклопедический словарьСПб.: Брокгауз — Ефрон, 1896. — Т. XVII. — С. 471—473.
  7. Henniker, J. C. The Depth of the Surface Zone of a Liquid (англ.) // Reviews of Modern Physics : journal. — Reviews of Modern Physics, 1949. — Vol. 21, no. 2. — P. 322—341. — doi:10.1103/RevModPhys.21.322.
  8. Pollack, Gerald. Water Science. University of Washington, Pollack Laboratory. — «Water has three phases – gas, liquid, and solid; but recent findings from our laboratory imply the presence of a surprisingly extensive fourth phase that occurs at interfaces.». Дата обращения: 5 февраля 2011. Архивировано 15 февраля 2013 года.
  9. Криволуцкий А. Е. Голубая планета. Земля среди планет. Географический аспект. — М.: Мысль, 1985. — С. 212.
  10. United Nations. Un.org (22 марта 2005). Дата обращения: 25 июля 2010. Архивировано 15 февраля 2013 года.
  11. Наука и техника. Книги. Загадки простой воды.. Дата обращения: 27 августа 2008. Архивировано 22 января 2009 года.
  12. CIA- The world fact book. Central Intelligence Agency. Дата обращения: 20 декабря 2008. Архивировано из оригинала 5 января 2010 года.
  13. 1 2 Marine Science: An Illustrated Guide to Science
  14. Gleick, P.H. Water in Crisis: A Guide to the World’s Freshwater Resources (англ.). — Oxford University Press, 1993. Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine
  15. Water Vapor in the Climate System (англ.). American Geophysical Union. Дата обращения: 13 февраля 2013. Архивировано 15 февраля 2013 года.
  16. Состав и природа мантии Земли. Дата обращения: 6 апреля 2011. Архивировано 2 ноября 2011 года.
  17. Сурьма // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — С. 235. — ISBN 5-7155-0292-6.
  18. Derksen, Rick. Etymological Dictionary of the Slavic Inherited Lexicon
  19. М. Фасмер. Этимологический словарь русского языка. Вода
  20. Online Etymology Dictionary. Water. Дата обращения: 9 ноября 2019. Архивировано 9 июля 2019 года.
  21. «Ностратическая этимология» (база данных). Дата обращения: 8 сентября 2020. Архивировано 18 января 2021 года.
  22. 1 2 Ларионов А. К. Занимательная гидрогеология. — Москва: Недра, 1979. — С. 5—12. — 157 с.
  23. 1 2 3 Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество // Химия и жизнь. — 1965. — № 3. — С. 2—14.
  24. Physics of Ice (15 страница)
  25. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке (Тихонов А. Н., 1997). Дата обращения: 24 ноября 2007. Архивировано 23 января 2009 года.
  26. Воскресенский П. И. Техника лабораторных работ. 9-е изд. — Л.: «Химия», 1970. — С. 696—697
  27. Невероятно: у воды есть два жидких состояния Архивная копия от 27 ноября 2020 на Wayback Machine // Вести.ру, 21 ноября 2020
  28. Thermalinfo ruАвтор11 11 2016 в 15:06. Удельная теплоемкость воды: таблицы при различных температуре и давлении. Thermalinfo.ru. Дата обращения: 30 мая 2022. Архивировано 23 ноября 2021 года.
  29. Теплоёмкость воды desmos. Desmos. Дата обращения: 30 мая 2022.
  30. График теплоёмкости онлайн. Desmos. Дата обращения: 3 июня 2022. Архивировано 6 июня 2022 года.
  31. аппроксимация диэлектрической проницаемости. Дата обращения: 16 ноября 2021. Архивировано 16 ноября 2021 года.
  32. look at page 1162. Дата обращения: 16 ноября 2021. Архивировано 16 ноября 2021 года.
  33. Ходаков Ю. В., Эпштейн Д. А., Глориозов П. А. § 7. Атомы // Неорганическая химия: Учебник для 7—8 классов средней школы. — 18-е изд. — М.: Просвещение, 1987. — С. 15—18. — 240 с. — 1 630 000 экз.
  34. Радиационная химия // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — С. 200. — ISBN 5-7155-0292-6.
  35. Le Caër S. Water Radiolysis: Influence of Oxide Surfaces on H2 Production under Ionizing Radiation (англ.) // Water : journal. — 2011. — Vol. 3. — P. 236. Архивировано 23 марта 2014 года.
  36. rmg, 2015, с. 2.
  37. Перевод тут близок к первому: Земля людей (Перевод Горация Велле). VII. В сердце пустыни // Антуан де Сент-Экзюпери. Земля людей / Пер. с фр. под ред. Е. Зониной. — М.: Государственное издательство художественной литературы, 1957. — С. 181. — (Зарубежный роман XX века). — 165 000 экз.
  38. Вода на Луне: но откуда?. Дата обращения: 8 сентября 2020. Архивировано 20 сентября 2020 года.
  39. Jane Platt, Brian Bell. NASA Space Assets Detect Ocean inside Saturn Moon. NASA (3 апреля 2014). Дата обращения: 3 апреля 2014. Архивировано 3 апреля 2014 года.
  40. Iess, L.; Stevenson, D.J.; Parisi, M.; Hemingway, D.; Jacobson, R.A.; Lunine, J.I.; Nimmo, F.; Armstrong, J.w.; Asmar, S.w.; Ducci, M.; Tortora, P. The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus (англ.) // Science : journal. — 2014. — 4 April (vol. 344). — P. 78—80. — doi:10.1126/science.1250551. Архивировано 6 апреля 2014 года.

  41. Solanki, S. K.; Livingston, W.; Ayres, T. New Light on the Heart of Darkness of the Solar Chromosphere (англ.) // Science : journal. — 1994. — Vol. 263, no. 5143. — P. 64—66. — doi:10.1126/science.263.5143.64. — Bibcode: 1994Sci…263…64S. — PMID 17748350.
  42. MESSENGER Scientists ’Astonished’ to Find Water in Mercury’s Thin Atmosphere. Planetary Society (3 июля 2008). Дата обращения: 5 июля 2008. Архивировано 17 января 2010 года.
  43. Bertaux, Jean-Loup; Vandaele, Ann-Carine; Korablev, Oleg; Villard, E.; Fedorova, A.; Fussen, D.; Quémerais, E.; Belyaev, D.; Mahieux, A. A warm layer in Venus’ cryosphere and high-altitude measurements of HF, HCl, H2O and HDO (англ.) // Nature : journal. — 2007. — Vol. 450, no. 7170. — P. 646—649. — doi:10.1038/nature05974. — Bibcode: 2007Natur.450..646B. — PMID 18046397.

  44. Sridharan, R.; S.M. Ahmed, Tirtha Pratim Dasa, P. Sreelathaa, P. Pradeepkumara, Neha Naika, and Gogulapati Supriya. ‘Direct’ evidence for water in the sunlit lunar ambience from CHACE on MIP of Chandrayaan I (англ.) // Planetary and Space Science : journal. — 2010. — Vol. 58, no. 6. — P. 947. — doi:10.1016/j.pss.2010.02.013. — Bibcode: 2010P&SS…58..947S.
  45. Donald Rapp. Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars. — Springer, 28 November 2012. — P. 78–. — ISBN 978-3-642-32762-9. Архивная копия от 15 июля 2016 на Wayback Machine
  46. Atreya, Sushil K.; Wong, Ah-San. Coupled Clouds and Chemistry of the Giant Planets — A Case for Multiprobes (англ.) // Space Science Reviews : journal. — Springer, 2005. — Vol. 116. — P. 121—136. — ISSN 0032-0633. — doi:10.1007/s11214-005-1951-5. — Bibcode: 2005SSRv..116..121A. Архивировано 22 июля 2011 года.
  47. Jia-Rui C. Cook, Rob Gutro, Dwayne Brown, J. D. Harrington, Joe Fohn. Hubble Sees Evidence of Water Vapor at Jupiter Moon. NASA (12 декабря 2013). Дата обращения: 12 декабря 2013. Архивировано из оригинала 15 декабря 2013 года.
  48. Encrenaz, 2003, p. 92.
  49. Hubbard, W. B. Neptune’s Deep Chemistry (англ.) // Science. — 1997. — Vol. 275, no. 5304. — P. 1279—1280. — doi:10.1126/science.275.5304.1279. — PMID 9064785.
  50. Земля (планета) — статья из Большой советской энциклопедии. 
  51. Water Found on Distant Planet Архивная копия от 24 августа 2013 на Wayback Machine 12 July 2007 By Laura Blue, Time
  52. Water Found in Extrasolar Planet’s Atmosphere. Дата обращения: 12 апреля 2014. Архивировано 8 марта 2014 года.
  53. Атмосфера экзопланеты GJ 1214b переполнена водой. Компьюлента (24 февраля 2012). — «Новые наблюдения транзитов GJ 1214 b, удалённой от Земли на 40 световых лет, показали, что вода должна составлять не менее половины от всей массы атмосферы этой «суперземли»». Дата обращения: 21 июля 2013. Архивировано 29 августа 2013 года.
  54. Watson, P. E. et al. (1980) Total body water volumes for adult males and females estimated from simple anthropometric measurements, The American Journal for Clinical Nutrition, Vol. 33, № 1, pp. 27—39.
  55. Моргунова Г. С. Вода, которую мы пьём // Химия и жизнь. — 1965. — № 3. — С. 15—17.
  56. Sharma B. K. Water Pollution. — 1994. — P. 408—409. Архивная копия от 10 июля 2014 на Wayback Machine
  57. Воскресенский В. А., Дьяков В. И. Глава 2. Смазочные вещества и их физико-химические свойства // Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): Справочник. — М.: Машиностроение, 1980. — С. 15. — (Библиотека конструктора). — ISBN ББК 34.42, УДК 621.81.001.2 (031).
  58. Ученые: вода появилась в мантии Земли 2,7 млрд лет назад. ТАСС. Дата обращения: 26 апреля 2016. Архивировано 4 мая 2016 года.

Литература

  • Яковлев В. А. Вода // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Лосев К. С. Вода / 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.
  • Арабаджи В. И. Загадки простой воды: в мире воды и льда. — М.: Знание, 1973. — 96 с.
  • Кульский Л. А., Даль В. В., Ленчина Л. Г. Вода знакомая и загадочная. — Киев: Радянська школа, 1982. — 120 с.
  • Мельник А. Г. Вода в христианских сакральных практиках Древней Руси конца X-XVII веков // 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.
  • Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 75-2014. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения влажности веществ. Термины и определения. — 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:10.1016/S0032-0633(02)00145-9. — Bibcode: 2003P&SS…51…89E.


Эта страница в последний раз была отредактирована 4 января 2023 в 23:25.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Содержание

  1. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА
  2. Периодический закон
  3. Группы и периоды Периодической системы
  4. Свойства таблицы Менделеева
  5. Элементы таблицы Менделеева
  6. Щелочные и щелочноземельные элементы
  7. Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды
  8. Галогены и благородные газы
  9. Переходные металлы
  10. Металлоиды
  11. Постпереходными металлами
  12. Неметаллы

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА

Еще в школе, сидя на уроках химии, все мы помним таблицу на стене класса или химической лаборатории. Эта таблица содержала классификацию всех известных человечеству химических элементов, тех фундаментальных компонентов, из которых состоит Земля и вся Вселенная. Тогда мы и подумать не могли, что таблица Менделеева бесспорно является одним из величайших научных открытий, который является фундаментом нашего современного знания о химии.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

На первый взгляд, ее идея выглядит обманчиво просто: организовать химические элементы в порядке возрастания веса их атомов. Причем в большинстве случаев оказывается, что химические и физические свойства каждого элемента сходны с предыдущим ему в таблице элементом. Эта закономерность проявляется для всех элементов, кроме нескольких самых первых, просто потому что они не имеют перед собой элементов, сходных с ними по атомному весу. Именно благодаря открытию такого свойства мы можем поместить линейную последовательность элементов в таблицу, очень напоминающую настенный календарь, и таким образом объединить огромное количество видов химических элементов в четкой и связной форме. Разумеется, сегодня мы пользуемся понятием атомного числа (количества протонов) для того, чтобы упорядочить систему элементов. Это помогло решить так называемую техническую проблему «пары перестановок», однако не привело к кардинальному изменению вида периодической таблицы.

В периодической таблице Менделеева все элементы упорядочены с учетом их атомного числа, электронной конфигурации и повторяющихся химических свойств. Ряды в таблице называются периодами, а столбцы группами. В первой таблице, датируемой 1869 годом, содержалось всего 60 элементов, теперь же таблицу пришлось увеличить, чтобы поместить 118 элементов, известных нам сегодня.

Периодическая система Менделеева систематизирует не только элементы, но и самые разнообразные их свойства. Химику часто бывает достаточно иметь перед глазами Периодическую таблицу для того, чтобы правильно ответить на множество вопросов (не только экзаменационных, но и научных).

The YouTube ID of 1M7iKKVnPJE is invalid.

Периодический закон

Существуют две формулировки периодического закона химических элементов: классическая и современная.

Классическая, в изложении его первооткрывателя Д.И. Менделеева: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов.

Современная: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).

Графическим изображением периодического закона является периодическая система элементов, которая представляет собой естественную классификацию химических элементов, основанную на закономерных изменениях свойств элементов от зарядов их атомов. Наиболее распространёнными изображениями периодической системы элементов Д.И. Менделеева являются короткая и длинная формы.

Группы и периоды Периодической системы

Группами называют вертикальные ряды в периодической системе. В группах элементы объединены по признаку высшей степени окисления в оксидах. Каждая группа состоит из главной и побочной подгрупп. Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов. Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров. В периодической системе имеются семь периодов: первый, второй и третий периоды называют малыми, в них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов; остальные периоды называют большими: в четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент. Каждый период, кроме первого, начинается щелочным металлом, а заканчивается благородным газом.

Физический смысл порядкового номера химического элемента: число протонов в атомном ядре и число электронов, вращающихся вокруг атомного ядра, равны порядковому номеру элемента.

Свойства таблицы Менделеева

Напомним, что группами называют вертикальные ряды в периодической системе и химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются сверху вниз:

  • усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические;
  • возрастает атомный радиус;
  • возрастает сила образованных элементом оснований и бескислородных кислот;
  • электроотрицательность падает.

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения, существует всего восемь форм кислородных соединений. В периодической системе их часто изображают общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4, где символом R обозначают элемент данной группы. Формулы высших оксидов относятся ко всем элементам группы, кроме исключительных случаев, когда элементы не проявляют степени окисления, равной номеру группы (например, фтор).

Оксиды состава R2O проявляют сильные основные свойства, причём их основность возрастает с увеличением порядкового номера, оксиды состава RO (за исключением BeO) проявляют основные свойства. Оксиды состава RO2, R2O5, RO3, R2O7 проявляют кислотные свойства, причём их кислотность возрастает с увеличением порядкового номера.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют четыре формы таких соединений. Их располагают под элементами главных подгрупп и изображают общими формулами в последовательности RH4, RH3, RH2, RH.

Соединения RH4 имеют нейтральный характер; RH3 — слабоосновный; RH2 — слабокислый; RH — сильнокислый характер.

Напомним, что периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров.

В пределах периода с увеличением порядкового номера элемента:

  • электроотрицательность возрастает;
  • металлические свойства убывают, неметаллические возрастают;
  • атомный радиус падает.

Элементы таблицы Менделеева

Щелочные и щелочноземельные элементы

К ним относятся элементы из первой и второй группы периодической таблицы. Щелочные металлы из первой группы — мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним-единственным электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию. Щелочноземельные металлы из второй группы также имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.

Щелочные металлы Щелочноземельные металлы
Литий Li 3 Бериллий Be 4
Натрий Na 11 Магний Mg 12
Калий K 19 Кальций Ca 20
Рубидий Rb 37 Стронций Sr 38
Цезий Cs 55 Барий Ba 56
Франций Fr 87 Радий Ra 88

Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды

Лантаниды — это группа элементов, изначально обнаруженных в редко встречающихся минералах; отсюда их название «редкоземельные» элементы. Впоследствии выяснилось, что данные элементы не столь редки, как думали вначале, и поэтому редкоземельным элементам было присвоено название лантаниды. Лантаниды и актиниды занимают два блока, которые расположены под основной таблицей элементов. Обе группы включают в себя металлы; все лантаниды (за исключением прометия) нерадиоактивны; актиниды, напротив, радиоактивны.

Лантаниды Актиниды
Лантан La 57 Актиний Ac 89
Церий Ce 58 Торий Th 90
Празеодимий Pr 59 Протактиний Pa 91
Неодимий Nd 60 Уран U 92
Прометий Pm 61 Нептуний Np 93
Самарий Sm 62 Плутоний Pu 94
Европий Eu 63 Америций Am 95
Гадолиний Gd 64 Кюрий Cm 96
Тербий Tb 65 Берклий Bk 97
Диспрозий Dy 66 Калифорний Cf 98
Гольмий Ho 67 Эйнштейний Es 99
Эрбий Er 68 Фермий Fm 100
Тулий Tm 69 Менделевий Md 101
Иттербий Yb 70 Нобелий No 102

Галогены и благородные газы

Галогены и благородные газы объединены в группы 17 и 18 периодической таблицы. Галогены представляют собой неметаллические элементы, все они имеют семь электронов во внешней оболочке. В благородных газахвсе электроны находятся во внешней оболочке, таким образом с трудом участвуют в образовании соединений. Эти газы называют «благородными, потому что они редко вступают в реакцию с прочими элементами; т. е. ссылаются на представителей благородной касты, которые традиционно сторонились других людей в обществе.

Галогены Благородные газы
Фтор F 9 Гелий He 2
Хлор Cl 17 Неон Ne 10
Бром Br 35 Аргон Ar 18
Йод I 53 Криптон Kr 36
Астат At 85 Ксенон Xe 54
Радон Rn 86

Переходные металлы

Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.

Переходные металлы
Скандий Sc 21
Титан Ti 22
Ванадий V 23
Хром Cr 24
Марганец Mn 25
Железо Fe 26
Кобальт Co 27
Никель Ni 28
Медь Cu 29
Цинк Zn 30
Иттрий Y 39
Цирконий Zr 40
Ниобий Nb 41
Молибден Mo 42
Технеций Tc 43
Рутений Ru 44
Родий Rh 45
Палладий Pd 46
Серебро Ag 47
Кадмий Cd 48
Лютеций Lu 71
Гафний Hf 72
Тантал Ta 73
Вольфрам W 74
Рений Re 75
Осмий Os 76
Иридий Ir 77
Платина Pt 78
Золото Au 79
Ртуть Hg 80
Лоуренсий Lr 103
Резерфордий Rf 104
Дубний Db 105
Сиборгий Sg 106
Борий Bh 107
Хассий Hs 108
Мейтнерий Mt 109
Дармштадтий Ds 110
Рентгений Rg 111
Коперниций Cn 112

Металлоиды

Металлоиды занимают группы 13—16 периодической таблицы. Такие металлоиды, как бор, германий и кремний, являются полупроводниками и используются для изготовления компьютерных чипов и плат.

Металлоиды
Бор B 5
Кремний Si 14
Германий Ge 32
Мышьяк As 33
Сурьма Sb 51
Теллур Te 52
Полоний Po 84

Постпереходными металлами

Элементы, называемые постпереходными металлами, относятся к группам 13—15 периодической таблицы. В отличие от металлов, они не имеют блеска, а имеют матовую окраску. В сравнении с переходными металлами постпереходные металлы более мягкие, имеют более низкую температуру плавления и кипения, более высокую электроотрицательность. Их валентные электроны, с помощью которых они присоединяют другие элементы, располагаются только на внешней электронной оболочке. Элементы группы постпереходных металлов имеют гораздо более высокую температуру кипения, чем металлоиды.

Постпереходные металлы
Алюминий Al 13
Галлий Ga 31
Индий In 49
Олово Sn 50
Таллий Tl 81
Свинец Pb 82
Висмут Bi 83

Неметаллы

Из всех элементов, классифицируемых как неметаллы, водород относится к 1-й группе периодической таблицы, а остальные — к группам 13—18. Неметаллы не являются хорошими проводниками тепла и электричества. Обычно при комнатной температуре они пребывают в газообразном (водород или кислород) или твердом состоянии (углерод).

Неметаллы
Водород H 1
Углерод C 6
Азот N 7
Кислород O 8
Фосфор P 15
Сера S 16
Селен Se 34
Флеровий Fl 114
Унунсептий Uus 117

А теперь закрепите полученные знания, посмотрев видео про таблицу Менделеева и не только.

Отлично, первый шаг на пути к знаниям сделан. Теперь вы более-менее ориентируетесь в таблице Менделеева и это вам очень даже пригодится, ведь Периодическая система Менделеева является фундаментом, на котором стоит эта удивительная наука.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Источник

Содержание

  1. Этимология
  2. Химические названия
  3. Свойства
  4. Физические свойства
  5. Агрегатные состояния
  6. Оптические свойства
  7. Изотопные модификации
  8. Химические свойства
  9. Волновая функция основного состояния воды
  10. Виды
  11. В природе
  12. Атмосферные осадки
  13. Вода за пределами Земли
  14. Биологическая роль
  15. Применение
  16. Исследования
  17. Происхождение воды на планете
  18. Гидрология
  19. Гидрогеология
  20. Факты

Вода — бинарное неорганическое соединение с химической формулой H2O: молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеющую цвета, запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом, а в газообразном — водяным паром. Вода также может существовать в виде жидких кристаллов.

Вода
Общие
Систематическое
наименование
Оксид водорода
Вода
Традиционные названия вода
Хим. формула H2O
Физические свойства
Состояние жидкость
Молярная масса 18,01528 г/моль
Плотность 0,9982 г/см3
Твёрдость 1,5
Динамическая вязкость 0,00101 Па·с
Кинематическая вязкость 0,01012 см²/с
(при 20 °C)
Скорость звука в веществе (дистиллированная
вода) 1348 м/с
Термические свойства
Температура
 • плавления 273,1 K (0 ° C)
 • кипения 373,1 K (99,974 ° C) °C
 • разложения 2200 °C
Тройная точка 273,2 K (0,01 ° C), 611,72 Па
Критическая точка 647,1 K (374 ° C), 22,064 МПа
Мол. теплоёмк. 75,37 Дж/(моль·К)
Теплопроводность 0,56 Вт/(м·K)
Энтальпия
 • образования -285,83 кДж/моль
 • кипения 40,656 кДж/моль и 40 655,928 Дж/моль
Удельная теплота испарения 2256,2 кДж/кг
Удельная теплота плавления 332,4 кДж/кг
Оптические свойства
Показатель преломления 1,3945, 1,33432, 1,32612, 1,39336, 1,33298 и 1,32524
Классификация
Рег. номер CAS 7732-18-5
PubChem 962
Рег. номер EINECS 231-791-2
SMILES

O

InChI

1S/H2O/h1H2

XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N

RTECS ZC0110000
ChEBI 15377
ChemSpider 937
Безопасность
NFPA 704

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.

Всего на Земле около 1400 млн км³ воды. Вода покрывает 71 % поверхности земного шара (океаны, моря, озёра, реки, льды — 361,13 млн км²). Большая 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.

Этимология

Происходит от др.-русск. вода, далее от праславянского *voda (ср. ст.-слав. вода, болг. вода, сербохорв. во̀да, словен. vóda, чеш. voda, слвц. voda, польск. woda, в.-луж., н.-луж. woda), затем от праиндоевропейского *wed-, родственно лит. vanduõ, жем. unduo, д.-в.-н. waʒʒar «вода», гот. watō, англ. water, греч. ὕδωρ, ὕδατος, арм. get «река», фриг. βέδυ, др.-инд. udakám, uda-, udán- «вода», unátti «бить ключом», «орошать», ṓdman- «поток», алб. uj «вода». Также родственно русским словам ведро, выдра. 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 пр. 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 (H2S, CH4, 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
Н2O 3,9834 0,01
D2O 11,2 3,82
T2O 13,4 4,49
Н218O 4,3 0,31

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением, уступая в этом только ртути. Относительно высокая вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая 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 используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности.

Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H3O+) и гидроксильных ионов OH составляет 10-7 моль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть присутствуют другие положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60 % парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия 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 (Ткип), °C
0,987 (105 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.

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:

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 (H2O17 и H2O18) содержится больше, чем воды D2O16: 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 16O, 17O и 18O существуют три разновидности молекул воды. Таким образом, по изотопному составу существуют 18 различных молекул воды. В действительности любая 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.

Её 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), pKa ≈ 16.

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 —
{mathsf  {2H_{2}O_{2}rightarrow 2H_{2}O+O_{2}uparrow }}
{mathsf  {NaHCO_{3}+CH_{3}COOHrightarrow CH_{3}COONa+H_{2}O+CO_{2}uparrow }}
mathsf{2CH_3COOH + CaCO_3 rightarrow Ca(CH_3COO)_2 + H_2O + CO_2 uparrow}
  • В ходе реакций нейтрализации —
{mathsf  {H_{2}SO_{4}+2KOHrightarrow K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}
{mathsf  {HNO_{3}+NH_{4}OHrightarrow NH_{4}NO_{3}+H_{2}O}}
{mathsf  {2CH_{3}COOH+Ba(OH)_{2}rightarrow Ba(CH_{3}COO)_{2}+2H_{2}O}}
  • Восстановлением водородом оксидов металлов —
{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 Фридрих Гизель при исследовании водного раствора бромида радия, вода разлагается на молекулярный кислород и молекулярный водород:

{mathsf  {2H_{2}Orightarrow 2H_{2}uparrow +O_{2}uparrow }}

Вода реагирует при комнатной температуре:

  • с активными металлами (натрий, калий, кальций, барий и др.)
{mathsf  {2H_{2}O+2Narightarrow 2NaOH+H_{2}uparrow }}
  • со фтором и межгалоидными соединениями
{mathsf  {2H_{2}O+2F_{2}rightarrow 4HF+O_{2}}}
{mathsf  {H_{2}O+F_{2}rightarrow HF+HOF}} (при низких температурах)
{mathsf  {3H_{2}O+2IF_{5}rightarrow 5HF+HIO_{3}}}
{mathsf  {9H_{2}O+5BrF_{3}rightarrow 15HF+Br_{2}+3HBrO_{3}}}
  • с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз
{mathsf  {Al_{2}S_{3}+6H_{2}Orightarrow 2Al(OH)_{3}downarrow +3H_{2}Suparrow }}
  • 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
{mathsf  {4H_{2}O+3Ferightarrow Fe_{3}O_{4}+4H_{2}}}
  • с углём, метаном
{mathsf  {H_{2}O+Crightleftarrows  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 валентном приближении электронная конфигурация молекулы в основном состоянии:

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

 _{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
  • ливневая вода или поверхностные воды
  • апирогенная вода
  • поливода
  • структурированная вода — термин, применяемый в неакадемических теориях
  • талая вода
  • 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

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, Сатурна, Урана (следы) и Нептуна (найден в нижних слоях атмосферы).

Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3—4 % в тропиках 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, доходящих до 90 % в некоторых странах.

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.

Как 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.

В качестве теплоносителя

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 виде льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя.

Как 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.

Для пожаротушения

В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции огня от воздуха в составе пены, так как горение поддерживается только при достаточном поступлении кислорода.

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.

В качестве инструмента

Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности, горном деле и в производстве. Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц.

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

Гидрология — 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 вод.

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

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. Гидрогеология тесно связана с гидрологией и геологией, в том числе и с инженерной геологией, метеорологией, геохимией, геофизикой и другими науками о Земле. Она опирается на данные математики, физики, химии и широко использует их методы исследования.

Данные гидрогеологии используются, в частности, для решения вопросов водоснабжения, мелиорации и эксплуатации месторождений.

Факты

  • В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды.
  • В составе мантии Земли воды содержится в 10—12 раз больше, чем в Мировом океане.
  • Если бы на Земле не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю слоем толщиной 3 км.
  • При определённых условиях (внутри нанотрубок) молекулы воды образуют новое состояние, при котором они сохраняют способность течь даже при температурах, близких к абсолютному нулю.
  • Синий цвет чистой океанской воды в толстом слое объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде.
  • С помощью капель воды из кранов можно создать напряжение до 10 киловольт, опыт называется «Капельница Кельвина».
  • 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).
  • 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.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА

Еще в школе, сидя на уроках химии, все мы помним таблицу на стене класса или химической лаборатории. Эта таблица содержала классификацию всех известных человечеству химических элементов, тех фундаментальных компонентов, из которых состоит Земля и вся Вселенная. Тогда мы и подумать не могли, что таблица Менделеева бесспорно является одним из величайших научных открытий, который является фундаментом нашего современного знания о химии.

Таблица Менделеева

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

На первый взгляд, ее идея выглядит обманчиво просто: организовать химические элементы в порядке возрастания веса их атомов. Причем в большинстве случаев оказывается, что химические и физические свойства каждого элемента сходны с предыдущим ему в таблице элементом. Эта закономерность проявляется для всех элементов, кроме нескольких самых первых, просто потому что они не имеют перед собой элементов, сходных с ними по атомному весу. Именно благодаря открытию такого свойства мы можем поместить линейную последовательность элементов в таблицу, очень напоминающую настенный календарь, и таким образом объединить огромное количество видов химических элементов в четкой и связной форме. Разумеется, сегодня мы пользуемся понятием атомного числа (количества протонов) для того, чтобы упорядочить систему элементов. Это помогло решить так называемую техническую проблему «пары перестановок», однако не привело к кардинальному изменению вида периодической таблицы.

В периодической таблице Менделеева все элементы упорядочены с учетом их атомного числа, электронной конфигурации и повторяющихся химических свойств. Ряды в таблице называются периодами, а столбцы группами. В первой таблице, датируемой 1869 годом, содержалось всего 60 элементов, теперь же таблицу пришлось увеличить, чтобы поместить 118 элементов, известных нам сегодня.

Периодическая система Менделеева систематизирует не только элементы, но и самые разнообразные их свойства. Химику часто бывает достаточно иметь перед глазами Периодическую таблицу для того, чтобы правильно ответить на множество вопросов (не только экзаменационных, но и научных).

The YouTube ID of 1M7iKKVnPJE is invalid.

Периодический закон

Существуют две формулировки периодического закона химических элементов: классическая и современная.

Классическая, в изложении его первооткрывателя Д.И. Менделеева: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов.

Современная: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).

Графическим изображением периодического закона является периодическая система элементов, которая представляет собой естественную классификацию химических элементов, основанную на закономерных изменениях свойств элементов от зарядов их атомов. Наиболее распространёнными изображениями периодической системы элементов Д.И. Менделеева являются короткая и длинная формы.

Группы и периоды Периодической системы

Группами называют вертикальные ряды в периодической системе. В группах элементы объединены по признаку высшей степени окисления в оксидах. Каждая группа состоит из главной и побочной подгрупп. Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов. Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров. В периодической системе имеются семь периодов: первый, второй и третий периоды называют малыми, в них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов; остальные периоды называют большими: в четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент. Каждый период, кроме первого, начинается щелочным металлом, а заканчивается благородным газом.

Физический смысл порядкового номера химического элемента: число протонов в атомном ядре и число электронов, вращающихся вокруг атомного ядра, равны порядковому номеру элемента.

Свойства таблицы Менделеева

Напомним, что группами называют вертикальные ряды в периодической системе и химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются сверху вниз:

  • усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические;
  • возрастает атомный радиус;
  • возрастает сила образованных элементом оснований и бескислородных кислот;
  • электроотрицательность падает.

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения, существует всего восемь форм кислородных соединений. В периодической системе их часто изображают общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4, где символом R обозначают элемент данной группы. Формулы высших оксидов относятся ко всем элементам группы, кроме исключительных случаев, когда элементы не проявляют степени окисления, равной номеру группы (например, фтор).

Оксиды состава R2O проявляют сильные основные свойства, причём их основность возрастает с увеличением порядкового номера, оксиды состава RO (за исключением BeO) проявляют основные свойства. Оксиды состава RO2, R2O5, RO3, R2O7 проявляют кислотные свойства, причём их кислотность возрастает с увеличением порядкового номера.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют четыре формы таких соединений. Их располагают под элементами главных подгрупп и изображают общими формулами в последовательности RH4, RH3, RH2, RH.

Соединения RH4 имеют нейтральный характер; RH3 — слабоосновный; RH2 — слабокислый; RH — сильнокислый характер.

Напомним, что периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров.

В пределах периода с увеличением порядкового номера элемента:

  • электроотрицательность возрастает;
  • металлические свойства убывают, неметаллические возрастают;
  • атомный радиус падает.

Элементы таблицы Менделеева

Щелочные и щелочноземельные элементы

К ним относятся элементы из первой и второй группы периодической таблицы. Щелочные металлы из первой группы — мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним-единственным электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию. Щелочноземельные металлы из второй группы также имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.

Показать / Скрыть текст

Щелочные металлы Щелочноземельные металлы
Литий Li 3 Бериллий Be 4
Натрий Na 11 Магний Mg 12
Калий K 19 Кальций Ca 20
Рубидий Rb 37 Стронций Sr 38
Цезий Cs 55 Барий Ba 56
Франций Fr 87 Радий Ra 88

Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды

Лантаниды — это группа элементов, изначально обнаруженных в редко встречающихся минералах; отсюда их название «редкоземельные» элементы. Впоследствии выяснилось, что данные элементы не столь редки, как думали вначале, и поэтому редкоземельным элементам было присвоено название лантаниды. Лантаниды и актиниды занимают два блока, которые расположены под основной таблицей элементов. Обе группы включают в себя металлы; все лантаниды (за исключением прометия) нерадиоактивны; актиниды, напротив, радиоактивны.

Показать / Скрыть текст

Лантаниды Актиниды
Лантан La 57 Актиний Ac 89
Церий Ce 58 Торий Th 90
Празеодимий Pr 59 Протактиний Pa 91
Неодимий Nd 60 Уран U 92
Прометий Pm 61 Нептуний Np 93
Самарий Sm 62 Плутоний Pu 94
Европий Eu 63 Америций Am 95
Гадолиний Gd 64 Кюрий Cm 96
Тербий Tb 65 Берклий Bk 97
Диспрозий Dy 66 Калифорний Cf 98
Гольмий Ho 67 Эйнштейний Es 99
Эрбий Er 68 Фермий Fm 100
Тулий Tm 69 Менделевий Md 101
Иттербий Yb 70 Нобелий No 102

Галогены и благородные газы

Галогены и благородные газы объединены в группы 17 и 18 периодической таблицы. Галогены представляют собой неметаллические элементы, все они имеют семь электронов во внешней оболочке. В благородных газахвсе электроны находятся во внешней оболочке, таким образом с трудом участвуют в образовании соединений. Эти газы называют «благородными, потому что они редко вступают в реакцию с прочими элементами; т. е. ссылаются на представителей благородной касты, которые традиционно сторонились других людей в обществе.

Показать / Скрыть текст

Галогены Благородные газы
Фтор F 9 Гелий He 2
Хлор Cl 17 Неон Ne 10
Бром Br 35 Аргон Ar 18
Йод I 53 Криптон Kr 36
Астат At 85 Ксенон Xe 54
 — Радон Rn 86

Переходные металлы

Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.

Показать / Скрыть текст

Переходные металлы
Скандий Sc 21
Титан Ti 22
Ванадий V 23
Хром Cr 24
Марганец Mn 25
Железо Fe 26
Кобальт Co 27
Никель Ni 28
Медь Cu 29
Цинк Zn 30
Иттрий Y 39
Цирконий Zr 40
Ниобий Nb 41
Молибден Mo 42
Технеций Tc 43
Рутений Ru 44
Родий Rh 45
Палладий Pd 46
Серебро Ag 47
Кадмий Cd 48
Лютеций Lu 71
Гафний Hf 72
Тантал Ta 73
Вольфрам W 74
Рений Re 75
Осмий Os 76
Иридий Ir 77
Платина Pt 78
Золото Au 79
Ртуть Hg 80
Лоуренсий Lr 103
Резерфордий Rf 104
Дубний Db 105
Сиборгий Sg 106
Борий Bh 107
Хассий Hs 108
Мейтнерий Mt 109
Дармштадтий Ds 110
Рентгений Rg 111
Коперниций Cn 112

Металлоиды

Металлоиды занимают группы 13—16 периодической таблицы. Такие металлоиды, как бор, германий и кремний, являются полупроводниками и используются для изготовления компьютерных чипов и плат.

Показать / Скрыть текст

Металлоиды
Бор B 5
Кремний Si 14
Германий Ge 32
Мышьяк As 33
Сурьма Sb 51
Теллур Te 52
Полоний Po 84

Постпереходными металлами

Элементы, называемые постпереходными металлами, относятся к группам 13—15 периодической таблицы. В отличие от металлов, они не имеют блеска, а имеют матовую окраску. В сравнении с переходными металлами постпереходные металлы более мягкие, имеют более низкую температуру плавления и кипения, более высокую электроотрицательность. Их валентные электроны, с помощью которых они присоединяют другие элементы, располагаются только на внешней электронной оболочке. Элементы группы постпереходных металлов имеют гораздо более высокую температуру кипения, чем металлоиды.

Показать / Скрыть текст

Постпереходные металлы
Алюминий Al 13
Галлий Ga 31
Индий In 49
Олово Sn 50
Таллий Tl 81
Свинец Pb 82
Висмут Bi 83

Неметаллы

Из всех элементов, классифицируемых как неметаллы, водород относится к 1-й группе периодической таблицы, а остальные — к группам 13—18. Неметаллы не являются хорошими проводниками тепла и электричества. Обычно при комнатной температуре они пребывают в газообразном (водород или кислород) или твердом состоянии (углерод).

Показать / Скрыть текст

Неметаллы
Водород H 1
Углерод C 6
Азот N 7
Кислород O 8
Фосфор P 15
Сера S 16
Селен Se 34
Флеровий Fl 114
Унунсептий Uus 117

А теперь закрепите полученные знания, посмотрев видео про таблицу Менделеева и не только.

Отлично, первый шаг на пути к знаниям сделан. Теперь вы более-менее ориентируетесь в таблице Менделеева и это вам очень даже пригодится, ведь Периодическая система Менделеева является фундаментом, на котором стоит эта удивительная наука.

Перейти к содержанию

Почему воды нет в таблице Менделеева?

На чтение 1 мин. Просмотров 185 Опубликовано 17.07.2021

Периодическая таблица элементов включает только отдельные химические элементы. Воду нет в периодической таблице, потому что она не состоит из одного элемента.

Элемент – это форма материи, которую невозможно разбить на более простые частицы с помощью любых химических средств. Вода состоит из водорода и кислорода. Самая маленькая частица воды – это молекула воды, состоящая из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода. Его формула – H 2 O, и он может быть разбит на компоненты, поэтому он не является элементом. Атомы водорода и кислорода воды не являются содержат одинаковое количество протонов – это разные вещества.

Сравните это с куском золота. Золото можно разделить на мелкие части, но самая маленькая частица, атом золота, имеет такую ​​же химическую идентичность, как и все другие частицы. Каждый атом золота содержит одинаковое количество протонов.

Вода как элемент

Вода считалась элементом в некоторые культуры в течение очень длительного периода времени, но это было до того, как ученые поняли атомы и химические связи. Теперь определение элемента более точное. Вода считается типом молекулы или соединения.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Вода непрозрачная как пишется
  • Вода не пролита как пишется
  • Вода клокочет как пишется
  • Вода брызжет как пишется
  • Вогнать как пишется