الماء (أكسيد الهيدروجين) هو سائل شفاف عديم اللون (بأحجام صغيرة) وعديم الرائحة والمذاق. الصيغة الكيميائية: H2O. في الحالة الصلبة يسمى الجليد أو الثلج، وفي الحالة الغازية يسمى بخار الماء. حوالي 71% من سطح الأرض مغطى بالمياه (المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والجليد عند القطبين).

وهو مذيب جيد للغاية القطبية. في الظروف الطبيعية يحتوي دائمًا على مواد مذابة (أملاح وغازات). للمياه أهمية أساسية في خلق وصيانة الحياة على الأرض، وفي التركيب الكيميائي للكائنات الحية، وفي تكوين المناخ والطقس.

ما يقرب من 70٪ من سطح كوكبنا تشغله المحيطات والبحار. يغطي الماء العسر - الثلج والجليد - 20% من الأرض. من إجمالي كمية المياه على الأرض، أي ما يعادل 1 مليار 386 مليون كيلومتر مكعب، 1 مليار 338 مليون كيلومتر مكعب هي حصة المياه المالحة في المحيط العالمي، و35 مليون كيلومتر مكعب فقط هي حصة المياه العذبة. ستكون الكمية الإجمالية لمياه المحيط كافية لتغطية الكرة الأرضية بطبقة تزيد عن 2.5 كيلومتر. يوجد لكل ساكن على وجه الأرض ما يقرب من 0.33 كيلومتر مكعب من مياه البحر و0.008 كيلومتر مكعب من المياه العذبة. لكن الصعوبة تكمن في أن الغالبية العظمى من المياه العذبة على الأرض موجودة في حالة تجعل من الصعب على البشر الوصول إليها. يوجد ما يقرب من 70% من المياه العذبة في الصفائح الجليدية في البلدان القطبية وفي الأنهار الجليدية الجبلية، و30% منها في طبقات المياه الجوفية تحت الأرض، ولا يوجد سوى 0.006% من المياه العذبة في قيعان جميع الأنهار. تم اكتشاف جزيئات الماء في الفضاء بين النجوم. الماء جزء من المذنبات ومعظم الكواكب في النظام الشمسي وأقمارها.

تركيب الماء (بالكتلة): 11.19% هيدروجين و 88.81% أكسجين. الماء النقي شفاف، عديم الرائحة والمذاق. تبلغ الكثافة القصوى عند 0 درجة مئوية (1 جم / سم 3). كثافة الجليد أقل من كثافة الماء السائل، لذلك يطفو الجليد على السطح. يتجمد الماء عند 0 درجة مئوية ويغلي عند 100 درجة مئوية عند ضغط 101325 باسكال. فهو يوصل الحرارة بشكل سيء ويوصل الكهرباء بشكل سيء للغاية. الماء مذيب جيد. لجزيء الماء شكل زاوي، وتشكل ذرات الهيدروجين زاوية قدرها 104.5 درجة بالنسبة للأكسجين. ولذلك، فإن جزيء الماء هو ثنائي القطب: الجزء من الجزيء الذي يوجد فيه الهيدروجين يكون مشحونًا بشكل إيجابي، والجزء الذي يوجد فيه الأكسجين مشحون بشحنة سالبة. بسبب قطبية جزيئات الماء، تتفكك الإلكتروليتات الموجودة فيها إلى أيونات.

يحتوي الماء السائل، إلى جانب جزيئات H20 العادية، على جزيئات مرتبطة، أي مرتبطة بركام أكثر تعقيدًا (H2O)x بسبب تكوين روابط هيدروجينية. إن وجود روابط هيدروجينية بين جزيئات الماء يفسر شذوذ خصائصه الفيزيائية: الكثافة القصوى عند 4 درجات مئوية، ونقطة الغليان العالية (في السلسلة H20-H2S - H2Se) والسعة الحرارية العالية بشكل غير طبيعي. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنكسر الروابط الهيدروجينية، ويحدث التمزق الكامل عندما يتحول الماء إلى بخار.

الماء مادة شديدة التفاعل. في الظروف العادية، فإنه يتفاعل مع العديد من الأكاسيد الأساسية والحمضية، وكذلك مع الفلزات القلوية والقلوية الأرضية. يشكل الماء مركبات عديدة - هيدرات بلورية.

من الواضح أن المركبات التي تربط الماء يمكن أن تكون بمثابة عوامل تجفيف. تشمل مواد التجفيف الأخرى P2O5، CaO، BaO، معدن Ma (تتفاعل أيضًا كيميائيًا مع الماء)، بالإضافة إلى هلام السيليكا. تشمل الخصائص الكيميائية المهمة للمياه قدرتها على الدخول في تفاعلات التحلل المائي.

الخصائص الفيزيائية للمياه.

يحتوي الماء على عدد من الميزات غير العادية:

1. عند ذوبان الجليد تزداد كثافته (من 0.9 إلى 1 جم/سم3). بالنسبة لجميع المواد الأخرى تقريبًا، تنخفض الكثافة عند ذوبانها.

2. عند تسخينه من 0 درجة مئوية إلى 4 درجات مئوية (بشكل أكثر دقة، 3.98 درجة مئوية)، ينكمش الماء. وفقا لذلك، عند التبريد، تنخفض الكثافة. بفضل هذا، يمكن للأسماك أن تعيش في خزانات متجمدة: عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 4 درجات مئوية، يبقى الماء البارد، لأنه أقل كثافة، على السطح ويتجمد، وتبقى درجة حرارة موجبة تحت الجليد.

3. ارتفاع درجة الحرارة والحرارة النوعية للانصهار (0 درجة مئوية و333.55 كيلوجول/كجم)، ونقطة الغليان (100 درجة مئوية) والحرارة النوعية للتبخر (2250 كيلوجول/كجم)، مقارنة بمركبات الهيدروجين ذات الوزن الجزيئي المماثل.

4. القدرة الحرارية العالية للمياه السائلة.

5. اللزوجة العالية.

6. ارتفاع التوتر السطحي.

7. الإمكانات الكهربائية السلبية لسطح الماء.

ترتبط كل هذه الميزات بوجود روابط هيدروجينية. ونظرًا للاختلاف الكبير في السالبية الكهربية بين ذرات الهيدروجين والأكسجين، فإن السحب الإلكترونية منحازة بقوة نحو الأكسجين. ونتيجة لذلك، وكذلك حقيقة أن أيون الهيدروجين (البروتون) لا يحتوي على طبقات إلكترونية داخلية وهو صغير الحجم، فيمكنه اختراق الغلاف الإلكتروني لذرة مستقطبة سالبًا لجزيء مجاور. ونتيجة لذلك، تنجذب كل ذرة أكسجين إلى ذرات الهيدروجين في الجزيئات الأخرى، والعكس صحيح. يلعب تفاعل تبادل البروتونات بين جزيئات الماء وداخلها دورًا معينًا. يمكن لكل جزيء ماء أن يشارك في أربع روابط هيدروجينية كحد أقصى: ذرتان هيدروجين - كل منهما في ذرة واحدة، وذرة أكسجين - في اثنتين؛ في هذه الحالة، تكون الجزيئات في بلورة ثلجية. عندما يذوب الجليد، تنكسر بعض الروابط، مما يسمح لجزيئات الماء بالتجمع بشكل أكثر إحكامًا؛ عند تسخين الماء، تستمر الروابط في الانكسار وتزداد كثافتها، ولكن عند درجات حرارة أعلى من 4 درجات مئوية يصبح هذا التأثير أضعف من التمدد الحراري. أثناء التبخر، يتم كسر جميع الروابط المتبقية. يتطلب كسر الروابط الكثير من الطاقة، ومن هنا ارتفاع درجة الحرارة والحرارة النوعية للانصهار والغليان والقدرة الحرارية العالية. ترجع لزوجة الماء إلى حقيقة أن الروابط الهيدروجينية تمنع جزيئات الماء من التحرك بسرعات مختلفة.

ولأسباب مماثلة، يعتبر الماء مذيبًا جيدًا للمواد القطبية. وكل جزيء من المذاب محاط بجزيئات الماء، والأجزاء الموجبة الشحنة من جزيء المذاب تجذب ذرات الأكسجين، والأجزاء السالبة الشحنة تجذب ذرات الهيدروجين. وبما أن جزيء الماء صغير الحجم، فإن العديد من جزيئات الماء يمكن أن تحيط بكل جزيء مذاب.

يتم استخدام خاصية الماء هذه من قبل الكائنات الحية. في الخلية الحية وفي الفضاء بين الخلايا، تتفاعل محاليل المواد المختلفة في الماء. الماء ضروري لحياة جميع الكائنات الحية وحيدة الخلية ومتعددة الخلايا على وجه الأرض دون استثناء.

يعتبر الماء النقي (الخالي من الشوائب) عازلاً جيدًا. في الظروف العادية، يتم فصل الماء بشكل ضعيف ويكون تركيز البروتونات (بشكل أكثر دقة، أيونات الهيدرونيوم H3O+) وأيونات الهيدروكسيل H O− 0.1 ميكرومول/لتر. ولكن بما أن الماء مذيب جيد، فإن بعض الأملاح تذوب فيه دائمًا تقريبًا، أي أن هناك أيونات موجبة وسالبة في الماء. وبفضل هذا، الماء يوصل الكهرباء. يمكن استخدام الموصلية الكهربائية للمياه لتحديد نقائها.

يحتوي الماء على معامل انكسار n=1.33 في النطاق البصري. ومع ذلك، فهو يمتص الأشعة تحت الحمراء بقوة، وبالتالي فإن بخار الماء هو غاز الدفيئة الطبيعي الرئيسي، وهو المسؤول عن أكثر من 60٪ من ظاهرة الاحتباس الحراري. نظرًا لعزم ثنائي القطب الكبير للجزيئات، يمتص الماء أيضًا إشعاع الميكروويف، وهو ما يعتمد عليه مبدأ تشغيل فرن الميكروويف.

الدول المجمعة.

1. حسب الحالة يتم تمييزها:

2. الصلبة - الجليد

3. السائل - الماء

4. غازي - بخار الماء

الشكل. 1 "أنواع رقاقات الثلج"

عند الضغط الجوي، يتجمد الماء (يتحول إلى جليد) عند 0 درجة مئوية ويغلي (يتحول إلى بخار ماء) عند 100 درجة مئوية. مع انخفاض الضغط، تزداد درجة انصهار الماء ببطء، وتنخفض درجة الغليان. عند ضغط 611.73 باسكال (حوالي 0.006 ضغط جوي)، تتطابق نقاط الغليان والانصهار وتصبح تساوي 0.01 درجة مئوية. ويسمى هذا الضغط ودرجة الحرارة بالنقطة الثلاثية للماء. عند الضغط المنخفض، لا يمكن أن يكون الماء سائلاً ويتحول الجليد مباشرة إلى بخار. تنخفض درجة حرارة تسامي الجليد مع انخفاض الضغط.

مع زيادة الضغط، تزداد درجة غليان الماء، كما تزداد كثافة بخار الماء عند نقطة الغليان، وتقل كثافة الماء السائل. عند درجة حرارة 374 درجة مئوية (647 كلفن) وضغط 22.064 ميجا باسكال (218 ضغط جوي)، يمر الماء بالنقطة الحرجة. عند هذه النقطة، تكون الكثافة والخصائص الأخرى للمياه السائلة والغازية هي نفسها. عند الضغط العالي لا يوجد فرق بين الماء السائل وبخار الماء، وبالتالي لا يغلي أو يتبخر.

من الممكن أيضًا حدوث حالات شبه مستقرة - بخار مفرط التشبع، سائل شديد الحرارة، سائل فائق التبريد. يمكن أن توجد هذه الحالات لفترة طويلة، لكنها غير مستقرة وعند الاتصال بمرحلة أكثر استقرارا، يحدث التحول. على سبيل المثال، ليس من الصعب الحصول على سائل فائق التبريد عن طريق تبريد الماء النقي في وعاء نظيف بدرجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية، ولكن عندما يظهر مركز التبلور، يتحول الماء السائل بسرعة إلى ثلج.

التعديلات النظائرية للمياه.

يحتوي كل من الأكسجين والهيدروجين على نظائر طبيعية وصناعية. اعتمادا على نوع النظائر الموجودة في الجزيء، يتم تمييز الأنواع التالية من الماء:

1. ماء خفيف (ماء فقط).

2. الماء الثقيل (الديوتيريوم).

3. الماء الثقيل جدًا (التريتيوم).

الخصائص الكيميائية للمياه.

الماء هو المذيب الأكثر شيوعًا على الأرض، ويحدد إلى حد كبير طبيعة كيمياء الأرض كعلم. معظم الكيمياء، في بدايتها كعلم، بدأت على وجه التحديد ككيمياء المحاليل المائية للمواد. ويُنظر إليه أحيانًا على أنه أمفوليت - حمض وقاعدة في نفس الوقت (كاتيون H+ أنيون OH-). في حالة عدم وجود مواد غريبة في الماء، يكون تركيز أيونات الهيدروكسيد وأيونات الهيدروجين (أو أيونات الهيدرونيوم) هو نفسه، pKa ≈ تقريبًا. 16.

يعد الماء أحد أكثر المركبات المدهشة على وجه الأرض، وقد أذهل الباحثين منذ فترة طويلة بغرابة العديد من خصائصه الفيزيائية:

1) عدم استنفاد المادة والموارد الطبيعية على السواء؛ إذا تم تدمير أو تفريق جميع موارد الأرض الأخرى، يبدو أن الماء يهرب من هذا، ويتخذ أشكالًا أو حالات مختلفة: بالإضافة إلى السائل والصلب والغازي. إنها المادة والمورد الوحيد من نوعه. تضمن هذه الخاصية وجود الماء في كل مكان، فهو يتخلل الغلاف الجغرافي بأكمله للأرض ويقوم بمجموعة متنوعة من الأعمال فيه.

2) تمدده المتأصل أثناء التصلب (التجميد) وانخفاض الحجم أثناء الذوبان (الانتقال إلى الحالة السائلة).

3) الكثافة القصوى عند درجة حرارة +4 درجة مئوية وما يرتبط بها من خصائص مهمة جدًا للعمليات الطبيعية والبيولوجية، على سبيل المثال، استبعاد التجميد العميق للمسطحات المائية. كقاعدة عامة، يتم ملاحظة الحد الأقصى لكثافة الأجسام المادية عند درجة حرارة التصلب. يتم ملاحظة الحد الأقصى لكثافة الماء المقطر في ظروف غير طبيعية - عند درجة حرارة 3.98-4 درجة مئوية (أو مدورة +4 درجة مئوية)، أي عند درجة حرارة أعلى من نقطة التصلب (التجمد). عندما تنحرف درجة حرارة الماء عن 4 درجات مئوية في كلا الاتجاهين، تنخفض كثافة الماء.

4) عند الذوبان (الذوبان) يطفو الجليد على سطح الماء (بخلاف السوائل الأخرى).

5) التغيير غير الطبيعي في كثافة الماء يستلزم نفس التغيير غير الطبيعي في حجم الماء عند تسخينه: مع زيادة درجة الحرارة من 0 إلى 4 درجات مئوية، يتناقص حجم الماء الساخن وفقط مع زيادة أخرى يبدأ في الزيادة . إذا، مع انخفاض درجة الحرارة وأثناء الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، تغيرت كثافة وحجم الماء بنفس الطريقة التي يحدث بها مع الغالبية العظمى من المواد، فعند اقتراب فصل الشتاء تتغير الطبقات السطحية للمياه الطبيعية سوف يبرد إلى 0 درجة مئوية ويهبط إلى القاع، مما يحرر مساحة الطبقات الأكثر دفئًا، وسيستمر هذا حتى تصل كتلة الخزان بأكملها إلى درجة حرارة 0 درجة مئوية. بعد ذلك، سيبدأ الماء في التجمد، وسوف تغرق الجليد الطافي الناتج في القاع، ويتجمد الخزان حتى عمقه بالكامل. ومع ذلك، فإن العديد من أشكال الحياة في الماء ستكون مستحيلة. لكن بما أن الماء يصل إلى كثافته القصوى عند 4 درجات مئوية، فإن حركة طبقاته الناتجة عن التبريد تنتهي عند الوصول إلى درجة الحرارة هذه. مع انخفاض إضافي في درجة الحرارة، تبقى الطبقة المبردة، ذات الكثافة المنخفضة، على السطح، وتتجمد، وبالتالي تحمي الطبقات الأساسية من المزيد من التبريد والتجميد.

6) يكون انتقال الماء من حالة إلى أخرى مصحوبًا بإنفاق (تبخر أو انصهار) أو إطلاق (تكثيف أو تجميد) كمية مقابلة من الحرارة. يستغرق الأمر 677 سعرًا حراريًا لإذابة 1 جرام من الجليد، و80 سعرًا حراريًا أقل لتبخر 1 جرام من الماء. تضمن الحرارة العالية الكامنة لانصهار الجليد ذوبان الثلج والجليد ببطء.

7) القدرة على الانتقال بسهولة نسبيًا إلى الحالة الغازية (التبخر) ليس فقط عند درجات الحرارة الإيجابية ولكن أيضًا عند درجات الحرارة السلبية. في الحالة الأخيرة، يحدث التبخر من خلال تجاوز الطور السائل - من المادة الصلبة (الجليد والثلج) مباشرة إلى مرحلة البخار. هذه الظاهرة تسمى التسامي.

8) إذا قارنا درجات غليان وتجمد الهيدريدات المتكونة من عناصر المجموعة السادسة من الجدول الدوري (السيلينيوم H 2 Se، التيلوريوم H 2 Te) والماء (H 2 O)، فبالقياس معهم درجة الغليان يجب أن تكون درجة حرارة الماء حوالي 60 درجة مئوية، وتكون نقطة التجمد أقل من 100 درجة مئوية. ولكن حتى هنا تظهر الخصائص الشاذة للمياه - عند ضغط عادي يبلغ 1 ATM. يغلي الماء عند +100 درجة مئوية ويتجمد عند 0 درجة مئوية.

9) من الأمور ذات الأهمية الكبرى في حياة الطبيعة حقيقة أن الماء يتمتع بقدرة حرارية عالية بشكل غير طبيعي، أكبر بـ 3000 مرة من الهواء. وهذا يعني أنه عند تبريد 1 م 3 من الماء بدرجة حرارة 1 0 مئوية، يتم تسخين 3000 م 3 من الهواء بنفس المقدار. لذلك، من خلال تراكم الحرارة، يكون للمحيط تأثير معتدل على مناخ المناطق الساحلية.

10) يمتص الماء الحرارة عندما يتبخر ويذوب، ويطلقها عندما يتكاثف من البخار ويتجمد.

11) قدرة الماء في الوسائط المشتتة، على سبيل المثال في التربة المسامية الدقيقة أو الهياكل البيولوجية، على المرور إلى حالة مقيدة أو مشتتة. في هذه الحالات، تتغير خصائص الماء بشكل كبير (حركته، وكثافته، ونقطة التجمد، والتوتر السطحي وغيرها من المعالم)، والتي تعتبر مهمة للغاية لحدوث العمليات في النظم الطبيعية والبيولوجية.

12) الماء مذيب عالمي، لذلك، ليس فقط في الطبيعة، ولكن أيضًا في ظروف المختبر، لا يوجد ماء نقي بشكل مثالي لأنه قادر على إذابة أي وعاء موجود فيه. وقد اقترح أن التوتر السطحي للمياه النقية بشكل مثالي سيكون من النوع الذي يمكن للمرء أن يتزلج عليه. إن قدرة الماء على الذوبان تضمن نقل المواد في الغلاف الجغرافي، وتشكل أساس تبادل المواد بين الكائنات الحية والبيئة، وهي أساس التغذية.

13) من بين جميع السوائل (ما عدا الزئبق)، يتمتع الماء بأعلى ضغط سطحي وتوتر سطحي: = 75 · 10 -7 جول/سم 2 (الجلسرين – 65، الأمونيا – 42، وجميع السوائل الأخرى أقل من 30 · 10 -7 جول/ سم 2 ). ولهذا السبب تميل قطرة الماء إلى اتخاذ شكل الكرة، وعندما تلامس الأجسام الصلبة فإنها تبلل سطح معظمها. ولهذا السبب يمكن أن يرتفع من خلال الشعيرات الدموية في الصخور والنباتات، مما يوفر تكوين التربة وتغذية النبات.

14) يتمتع الماء بثبات حراري عالي. يبدأ بخار الماء بالتحلل إلى هيدروجين وأكسجين فقط عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية.

15) الماء النقي كيميائيا رديء جدا للكهرباء. نظرًا لانضغاطها المنخفض، تنتشر الموجات الصوتية والموجات فوق الصوتية جيدًا في الماء.

16) تتغير خصائص الماء بشكل كبير تحت تأثير الضغط ودرجة الحرارة. وبالتالي، مع زيادة الضغط، تزداد درجة غليان الماء، وعلى العكس من ذلك، تنخفض درجة التجمد. مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض ​​التوتر السطحي وكثافته ولزوجته، وتزداد التوصيلية الكهربائية وسرعة الصوت في الماء.

إن الخصائص الشاذة للمياه مجتمعة، والتي تشير إلى مقاومتها العالية للغاية للعوامل الخارجية، ناتجة عن وجود قوى إضافية بين الجزيئات، تسمى الروابط الهيدروجينية. جوهر الرابطة الهيدروجينية هو أن أيون الهيدروجين المرتبط بأيون عنصر آخر قادر على جذب أيون من نفس العنصر كهروستاتيكيًا من جزيء آخر. يحتوي جزيء الماء على هيكل زاوي: تشكل النوى المتضمنة في تكوينه مثلثًا متساوي الساقين، يوجد في قاعدته بروتونان، وفي القمة - نواة ذرة الأكسجين (الشكل 2.2).

الشكل 2.2 - هيكل جزيء الماء

من بين الإلكترونات العشرة (5 أزواج) الموجودة في الجزيء، يقع زوج واحد (الإلكترونات الداخلية) بالقرب من نواة الأكسجين، ومن بين الأزواج الأربعة المتبقية من الإلكترونات (الخارجية)، يتم مشاركة زوج واحد بين كل من البروتونات والأكسجين النواة، بينما يظل الزوجان غير محددين وموجهين إلى رؤوس رباعي السطوح المقابل للبروتونات. وهكذا، يوجد في جزيء الماء 4 أقطاب شحنة تقع في رؤوس رباعي السطوح: 2 سالب، ينشأ عن زيادة كثافة الإلكترون في مواقع أزواج الإلكترونات الوحيدة، و2 موجب، ينشأ عن نقصه في مواقع البروتونات.

ونتيجة لذلك، يتحول جزيء الماء إلى ثنائي القطب الكهربائي. في هذه الحالة، يجذب القطب الموجب لجزيء ماء القطب السالب لجزيء ماء آخر. والنتيجة هي تجمعات (أو ارتباطات للجزيئات) مكونة من جزيئين أو ثلاثة أو أكثر (الشكل 2.3).

الشكل 2.3 - تكوين الجزيئات المرتبطة بواسطة ثنائيات أقطاب الماء:

1 – مونوهيدرول H 2 O؛ 2 – ثنائي هيدرول (H2O)2; 3 – ثلاثي هيدرول (H2O)3

وبالتالي، فإن الجزيئات المفردة والمزدوجة والثلاثية موجودة في الماء في وقت واحد. يختلف محتواها حسب درجة الحرارة. يحتوي الثلج بشكل رئيسي على ثلاثي هيدرولات، وحجمها أكبر من أحادي هيدرولات وثنائي هيدرولات. مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد سرعة حركة الجزيئات، وتضعف قوى الجذب بين الجزيئات، وفي الحالة السائلة يكون الماء خليطًا من ثلاثي وثنائي وأحادي الهيدرولات. مع زيادة أخرى في درجة الحرارة، تتفكك جزيئات ثلاثي هيدروول وثنائي هيدرول؛ عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، يتكون الماء من مونوهيدرولز (البخار).

إن وجود أزواج إلكترون وحيدة يحدد إمكانية تكوين رابطتين هيدروجينيتين. تنشأ رابطتان أخريان بسبب ذرتين هيدروجين. ونتيجة لذلك، فإن كل جزيء ماء قادر على تكوين أربع روابط هيدروجينية (الشكل 2.4).

الشكل 2.4 - الروابط الهيدروجينية في جزيئات الماء:

- تعيين رابطة الهيدروجين

ونظراً لوجود الروابط الهيدروجينية في الماء، يُلاحظ وجود درجة عالية من النظام في ترتيب جزيئاته، مما يجعله أقرب إلى الجسم الصلب، وتظهر فراغات عديدة في البنية، مما يجعلها فضفاضة للغاية. وتشمل الهياكل الأقل كثافة الهيكل الجليدي. يوجد فيه فراغات أبعادها أكبر قليلاً من أبعاد جزيء H 2 O. عندما يذوب الجليد يتم تدمير بنيته. ولكن حتى في الماء السائل، يتم الحفاظ على الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات: تنشأ الزميلة - نوى التكوينات البلورية. وبهذا المعنى، يكون الماء في وضع وسط بين الحالة البلورية والسائلة، وهو يشبه الحالة الصلبة أكثر من السائل المثالي. ومع ذلك، على عكس الجليد، فإن كل زميل موجود لفترة قصيرة جدًا: يحدث باستمرار تدمير بعض الركام وتكوين الركام الآخر. يمكن لفراغات مثل هذه التجمعات "الجليدية" أن تستوعب جزيئات الماء المفردة، ويصبح تعبئة جزيئات الماء أكثر كثافة. ولهذا السبب، عندما يذوب الجليد، يقل حجم الماء الذي يشغله وتزداد كثافته. عند درجة حرارة +4 درجات مئوية، يكون الماء هو الأكثر كثافة.

عندما يتم تسخين الماء، يتم إنفاق جزء من الحرارة في كسر الروابط الهيدروجينية. وهذا ما يفسر القدرة الحرارية العالية للمياه. يتم تدمير الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء تمامًا عندما يتحول الماء إلى بخار.

لا يرجع تعقيد بنية الماء إلى خصائص جزيئه فحسب، بل أيضًا إلى حقيقة أنه بسبب وجود نظائر الأكسجين والهيدروجين، يحتوي الماء على جزيئات ذات أوزان جزيئية مختلفة (من 18 إلى 22). الأكثر شيوعًا هو الجزيء "العادي" الذي يبلغ وزنه الجزيئي 18. ومحتوى الجزيئات ذات الوزن الجزيئي المرتفع صغير. وبالتالي فإن "الماء الثقيل" (الوزن الجزيئي 20) يشكل أقل من 0.02% من إجمالي احتياطيات المياه. لا يوجد في الغلاف الجوي، ففي طن مياه الأنهار لا يزيد عن 150 جرامًا، وفي مياه البحر 160-170 جرامًا، إلا أن وجوده يمنح الماء "العادي" كثافة أكبر ويؤثر على خصائصه الأخرى.

سمحت الخصائص المذهلة للمياه بظهور الحياة وتطورها على الأرض. بفضلهم، يمكن للمياه أن تلعب دورا لا غنى عنه في جميع العمليات التي تحدث في البيئة الجغرافية.

توجد الببتيدات، أو البروتينات القصيرة، في العديد من الأطعمة - اللحوم والأسماك وبعض النباتات. عندما نأكل قطعة من اللحم، يتحلل البروتين إلى ببتيدات قصيرة أثناء عملية الهضم؛ يتم امتصاصها في المعدة والأمعاء الدقيقة وتدخل الدم والخلية ثم إلى الحمض النووي وتنظم نشاط الجينات.

يُنصح باستخدام الأدوية المدرجة بشكل دوري لجميع الأشخاص بعد سن 40 عامًا للوقاية 1-2 مرات في السنة، بعد سن 50 عامًا - 2-3 مرات في السنة. أدوية أخرى حسب الحاجة.

كيف تأخذ الببتيدات

نظرًا لأن استعادة القدرة الوظيفية للخلايا تحدث تدريجيًا وتعتمد على مستوى تلفها الحالي، فقد يحدث التأثير إما بعد 1-2 أسابيع من بدء تناول الببتيدات، أو بعد 1-2 أشهر. يوصى بتنفيذ الدورة لمدة 1-3 أشهر. من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن تناول منظمات الببتيد الحيوية الطبيعية لمدة ثلاثة أشهر له تأثير طويل الأمد، أي. يعمل في الجسم لمدة 2-3 أشهر. يستمر التأثير الناتج لمدة ستة أشهر، ولكل دورة لاحقة من الإدارة تأثير التقوية، أي. تأثير تعزيز ما تم تلقيه بالفعل.

نظرًا لأن كل منظم حيوي ببتيد يستهدف عضوًا معينًا ولا يؤثر على الأعضاء والأنسجة الأخرى، فإن الاستخدام المتزامن للأدوية ذات التأثيرات المختلفة لا يعد موانعًا فحسب، بل يوصى به غالبًا (ما يصل إلى 6-7 أدوية في المرة الواحدة).
الببتيدات متوافقة مع أي أدوية أو إضافات بيولوجية. أثناء تناول الببتيدات، يُنصح بالتقليل التدريجي من جرعة الأدوية المصاحبة لها، مما سيكون له تأثير إيجابي على جسم المريض.

لا تخضع الببتيدات التنظيمية القصيرة للتحول في الجهاز الهضمي، لذلك يمكن استخدامها بأمان وسهولة وبساطة في شكل مغلف من قبل الجميع تقريبًا.

تنقسم الببتيدات الموجودة في الجهاز الهضمي إلى ببتيدات ثنائية وثلاثية. يحدث مزيد من الانهيار للأحماض الأمينية في الأمعاء. وهذا يعني أنه يمكن تناول الببتيدات حتى بدون كبسولة. هذا مهم جدًا عندما لا يتمكن الشخص لسبب ما من ابتلاع الكبسولات. الأمر نفسه ينطبق على الأشخاص أو الأطفال الذين يعانون من ضعف شديد، عندما تكون هناك حاجة إلى تقليل الجرعة.

يمكن استخدام منظمات الببتيد الحيوية للأغراض الوقائية والعلاجية.

للوقايةفي حالات الخلل الوظيفي في مختلف الأعضاء والأنظمة، يوصى عادةً بتناول كبسولتين مرة واحدة يوميًا في الصباح على معدة فارغة لمدة 30 يومًا، مرتين في السنة.

للأغراض الطبية، لتصحيح الاضطراباتوظائف الأجهزة والأنظمة المختلفة، من أجل زيادة فعالية العلاج المعقد للأمراض، يوصى بتناول كبسولتين 2-3 مرات يوميًا لمدة 30 يومًا.

يتم تقديم منظمات الببتيد الحيوية في شكل كبسولة (ببتيدات Cytomax الطبيعية وببتيدات Cytogen المركبة) وفي شكل سائل.

كفاءة طبيعي(PC) أقل بمقدار 2-2.5 مرة من التغليف. لذلك، يجب أن يكون استخدامها للأغراض الطبية أطول (حتى ستة أشهر). يتم تطبيق مجمعات الببتيد السائلة على السطح الداخلي للساعد في بروز الأوردة أو على الرسغ وتفرك حتى يتم امتصاصها بالكامل. بعد 7-15 دقيقة، ترتبط الببتيدات بالخلايا الجذعية، التي تقوم بنقلها إلى الغدد الليمفاوية، حيث تخضع الببتيدات لعملية "زرع" ويتم إرسالها عبر مجرى الدم إلى الأعضاء والأنسجة المطلوبة. على الرغم من أن الببتيدات عبارة عن بروتينات، إلا أن وزنها الجزيئي أصغر بكثير من وزن البروتينات، لذا فهي تخترق الجلد بسهولة. يتم تحسين تغلغل أدوية الببتيد بشكل أكبر من خلال محبة الدهون، أي ارتباطها بقاعدة دهنية، ولهذا السبب تحتوي جميع مجمعات الببتيد تقريبًا للاستخدام الخارجي على أحماض دهنية.

منذ وقت ليس ببعيد، ظهرت السلسلة الأولى من أدوية الببتيد في العالم للاستخدام تحت اللسان—

إن طريقة التطبيق الجديدة بشكل أساسي ووجود عدد من الببتيدات في كل دواء توفر لهم الإجراء الأسرع والأكثر فعالية. هذا الدواء، الذي يدخل إلى الفضاء تحت اللسان بشبكة كثيفة من الشعيرات الدموية، قادر على اختراق مجرى الدم مباشرة، متجاوزًا الامتصاص من خلال الغشاء المخاطي للجهاز الهضمي والتطهير الأيضي الأولي للكبد. مع الأخذ في الاعتبار الدخول المباشر إلى مجرى الدم النظامي، فإن معدل ظهور التأثير أعلى بعدة مرات من المعدل عند تناول الدواء عن طريق الفم.

خط ريفيلاب SL- هذه أدوية مركبة معقدة تحتوي على 3-4 مكونات من سلاسل قصيرة جدًا (2-3 أحماض أمينية لكل منها). تركيز الببتيدات هو المتوسط ​​بين الببتيدات المغلفة وأجهزة الكمبيوتر في الحل. من حيث سرعة العمل، فإنه يحتل مكانة رائدة، لأنه يتم امتصاصه ويضرب الهدف بسرعة كبيرة.
من المنطقي إدخال هذا الخط من الببتيدات في المرحلة الأولية، ثم التحول إلى الببتيدات الطبيعية.

سلسلة مبتكرة أخرى هي مجموعة من أدوية الببتيد متعددة المكونات. ويضم الخط 9 أدوية، يحتوي كل منها على عدد من الببتيدات القصيرة، بالإضافة إلى مضادات الأكسدة ومواد بناء الخلايا. خيار مثالي لأولئك الذين لا يحبون تناول العديد من الأدوية، ولكنهم يفضلون الحصول على كل شيء في كبسولة واحدة.

يهدف عمل هذه المنظمات الحيوية من الجيل الجديد إلى إبطاء عملية الشيخوخة، والحفاظ على المستوى الطبيعي لعمليات التمثيل الغذائي، ومنع وتصحيح الحالات المختلفة؛ إعادة التأهيل بعد الأمراض الخطيرة والإصابات والعمليات.

الببتيدات في التجميل

يمكن تضمين الببتيدات ليس فقط في الأدوية، ولكن أيضًا في منتجات أخرى. على سبيل المثال، قام العلماء الروس بتطوير مستحضرات تجميل خلوية ممتازة تحتوي على الببتيدات الطبيعية والمركبة، والتي لها تأثير على الطبقات العميقة من الجلد.

تعتمد شيخوخة الجلد الخارجية على عوامل عديدة: نمط الحياة، والإجهاد، وأشعة الشمس، والمهيجات الميكانيكية، والتقلبات المناخية، والأنظمة الغذائية الرائجة، وما إلى ذلك. مع التقدم في السن، يصاب الجلد بالجفاف، ويفقد مرونته، ويصبح خشنًا، وتظهر عليه شبكة من التجاعيد والأخاديد العميقة. نعلم جميعًا أن عملية الشيخوخة الطبيعية هي عملية طبيعية ولا رجعة فيها. من المستحيل مقاومته، ولكن يمكن إبطاؤه بفضل مكونات التجميل الثورية - الببتيدات ذات الوزن الجزيئي المنخفض.

ما يميز الببتيدات هو أنها تمر بحرية عبر الطبقة القرنية إلى الأدمة إلى مستوى الخلايا الحية والشعيرات الدموية. تتم استعادة الجلد بعمق من الداخل، ونتيجة لذلك، يحتفظ الجلد بنضارته لفترة طويلة. ليس هناك إدمان على مستحضرات التجميل الببتيدية - حتى لو توقفت عن استخدامها، فإن الجلد سوف يتقدم في العمر من الناحية الفسيولوجية.

يقوم عمالقة مستحضرات التجميل بإنشاء المزيد والمزيد من المنتجات "المعجزة". نحن نشتري ونستخدم بثقة، ولكن لا تحدث معجزة. نحن نصدق بشكل أعمى الملصقات الموجودة على العلب، دون أن ندرك أن هذا غالبًا ما يكون مجرد أسلوب تسويقي.

على سبيل المثال، تنشغل معظم شركات مستحضرات التجميل بإنتاج الكريمات المضادة للتجاعيد والإعلان عنها الكولاجينكعنصر رئيسي. وفي الوقت نفسه، توصل العلماء إلى أن جزيئات الكولاجين كبيرة جدًا لدرجة أنها ببساطة لا تستطيع اختراق الجلد. تستقر على سطح البشرة ثم يتم غسلها بالماء. أي أنه عند شراء الكريمات التي تحتوي على الكولاجين، فإننا نهدر أموالنا حرفيًا.

عنصر نشط آخر شائع في مستحضرات التجميل المضادة للشيخوخة هو ريسفيراترول.إنه حقًا أحد مضادات الأكسدة القوية ومنبه المناعي، ولكن فقط في شكل حقن دقيقة. إذا فركته على الجلد، فلن تحدث معجزة. لقد ثبت تجريبياً أن الكريمات التي تحتوي على ريسفيراترول ليس لها أي تأثير على إنتاج الكولاجين.

قامت NPCRIZ، بالتعاون مع علماء من معهد سانت بطرسبرغ للتنظيم الحيوي وعلم الشيخوخة، بتطوير سلسلة ببتيدية فريدة من مستحضرات التجميل الخلوية (تعتمد على الببتيدات الطبيعية) وسلسلة (تعتمد على الببتيدات المركبة).

وهي تعتمد على مجموعة من مجمعات الببتيد مع نقاط تطبيق مختلفة لها تأثير متجدد قوي وواضح على الجلد. نتيجة للتطبيق، يتم تحفيز تجديد خلايا الجلد والدورة الدموية ودوران الأوعية الدقيقة، بالإضافة إلى تخليق إطار الكولاجين والإيلاستين في الجلد. كل هذا يتجلى في رفع وتحسين نسيج ولون ورطوبة الجلد.

حاليا، تم تطوير 16 نوعا من الكريمات، بما في ذلك. مضاد للشيخوخة وللجلد الذي يعاني من مشاكل (مع ببتيدات الغدة الصعترية)، للوجه ضد التجاعيد وللجسم ضد علامات التمدد والندبات (مع ببتيدات الأنسجة العظمية الغضروفية)، ضد الأوردة العنكبوتية (مع الببتيدات الوعائية)، مضاد للسيلوليت ( مع ببتيدات الكبد)، للجفون من التورم والهالات السوداء (مع ببتيدات البنكرياس والأوعية الدموية والأنسجة العظمية الغضروفية والغدة الصعترية)، ضد الدوالي (مع ببتيدات الأوعية الدموية والأنسجة العظمية الغضروفية)، إلخ. جميع الكريمات، بالإضافة إلى تحتوي مجمعات الببتيد على مكونات نشطة قوية أخرى. من المهم ألا تحتوي الكريمات على مكونات كيميائية (مواد حافظة، إلخ).

تم إثبات فعالية الببتيدات في العديد من الدراسات التجريبية والسريرية. بالطبع، لتبدو رائعة، الكريمات وحدها ليست كافية. أنت بحاجة إلى تجديد شباب جسمك من الداخل، وذلك باستخدام مجمعات مختلفة من منظمات الببتيد الحيوية والمغذيات الدقيقة من وقت لآخر.

يشمل خط مستحضرات التجميل التي تحتوي على الببتيدات، بالإضافة إلى الكريمات، أيضًا الشامبو والقناع ومكيف الشعر ومستحضرات التجميل المزخرفة والمقويات والأمصال لبشرة الوجه والرقبة والصدر وما إلى ذلك.

وينبغي أيضا أن يؤخذ في الاعتبار أن السكر المستهلك يؤثر بشكل كبير على المظهر.
بسبب عملية تسمى التسكر، فإن السكر له تأثير ضار على الجلد. يزيد السكر الزائد من معدل تحلل الكولاجين، مما يؤدي إلى ظهور التجاعيد.

نسبة السكر في الدمتنتمي إلى النظريات الرئيسية للشيخوخة، إلى جانب الأكسدة والشيخوخة الضوئية.
يعتبر السكر - تفاعل السكريات مع البروتينات، وخاصة الكولاجين، مع تكوين روابط متقاطعة - أمرًا طبيعيًا لجسمنا، وهي عملية ثابتة لا رجعة فيها في الجسم والجلد، مما يؤدي إلى تصلب النسيج الضام.
منتجات التسكر – جزيئات A.G.E. (Advanced Glycation Endproducts) – تستقر في الخلايا وتتراكم في الجسم وتؤدي إلى العديد من التأثيرات السلبية.
نتيجة للتسكر، يفقد الجلد لونه ويصبح باهتًا، ويتدلى ويبدو قديمًا. يرتبط هذا بشكل مباشر بنمط الحياة: قلل من استهلاكك للسكر والدقيق (وهو أمر مفيد أيضًا للوزن الطبيعي) واعتني ببشرتك كل يوم!

ولمكافحة التجلط، ومنع تدهور البروتين والتغيرات الجلدية المرتبطة بالعمر، طورت الشركة عقارًا مضادًا للشيخوخة له تأثير قوي في إزالة السكر ومضاد للأكسدة. يعتمد عمل هذا المنتج على تحفيز عملية إزالة السكر التي تؤثر على العمليات العميقة لشيخوخة الجلد وتساعد على تنعيم التجاعيد وزيادة مرونتها. يشتمل الدواء على مركب قوي مضاد للسكري - مستخلص إكليل الجبل والكارنوزين والتورين والأستازانتين وحمض ألفا ليبويك.

هل الببتيدات علاج سحري للشيخوخة؟

وفقًا لمبتكر أدوية الببتيد، V. Khavinson، تعتمد الشيخوخة إلى حد كبير على نمط الحياة: "لا يمكن لأي دواء أن ينقذك إذا لم يكن لدى الشخص المعرفة والسلوك الصحيح - وهذا يعني مراقبة الإيقاعات الحيوية والتغذية السليمة وممارسة الرياضة وأخذ منظمات حيوية معينة. " أما فيما يتعلق بالاستعداد الوراثي للشيخوخة، فيقول إننا نعتمد على الجينات بنسبة 25 بالمئة فقط.

يدعي العالم أن مجمعات الببتيد لديها إمكانات تصالحية هائلة. لكن رفعها إلى مرتبة الدواء الشافي وإسناد خصائص غير موجودة إلى الببتيدات (على الأرجح لأسباب تجارية) هو أمر خاطئ تمامًا!

إن الاهتمام بصحتك اليوم يعني منح نفسك فرصة للعيش غدًا. يجب علينا نحن أنفسنا تحسين أسلوب حياتنا - ممارسة الرياضة والتخلي عن العادات السيئة وتناول الطعام بشكل أفضل. وبالطبع، كلما أمكن ذلك، استخدم منظمات الببتيد الحيوية التي تساعد في الحفاظ على الصحة وزيادة متوسط ​​العمر المتوقع.

أصبحت منظمات الببتيد الحيوية، التي طورها العلماء الروس منذ عدة عقود، متاحة للمستهلك العام فقط في عام 2010. تدريجيا المزيد والمزيد من الناس في جميع أنحاء العالم يتعلمون عنها. إن سر الحفاظ على صحة وشباب العديد من السياسيين والفنانين والعلماء المشهورين يكمن في استخدام الببتيدات. هنا فقط بعض منهم:
وزير الطاقة الإماراتي الشيخ سعيد
رئيس بيلاروسيا لوكاشينكو،
رئيس كازاخستان نزارباييف،
ملك تايلاند
الأكاديمي ز. ألفيروف، رائد الفضاء جي إم. غريتشكو وزوجته إل كيه غريتشكو،
الفنانين: V. Leontyev، E. Stepanenko و E. Petrosyan، L. Izmailov، T. Povaliy، I. Kornelyuk، I. Wiener (مدرب الجمباز الإيقاعي) وغيرهم الكثير ...
يتم استخدام منظمات الببتيد الحيوية من قبل الرياضيين من فريقين أولمبيين روسيين - في الجمباز الإيقاعي والتجديف. يتيح لنا استخدام الأدوية زيادة مقاومة لاعبي الجمباز للإجهاد ويساهم في نجاح الفريق في البطولات الدولية.

إذا كنا قادرين في شبابنا على القيام بالوقاية الصحية بشكل دوري، كلما أردنا ذلك، فمع تقدم العمر، لسوء الحظ، ليس لدينا مثل هذه الرفاهية. وإذا كنت لا تريد أن تكون في مثل هذه الحالة غدًا بحيث يكون أحباؤك منهكين معك وسينتظرون موتك بفارغ الصبر، إذا كنت لا تريد أن تموت بين الغرباء، لأنك لا تتذكر أي شيء و يبدو أن كل من حولك غرباء بالنسبة لك في الواقع، يجب عليك أن نتخذ إجراءات اعتبارًا من اليوم وأن نعتني ليس فقط بأنفسنا، بل بأحبائنا.

يقول الكتاب المقدس: "اطلبوا تجدوا". ربما تكون قد وجدت طريقتك الخاصة للشفاء والتجديد.

كل شيء في أيدينا، ونحن فقط نستطيع أن نعتني بأنفسنا. لن يفعل أحد هذا من أجلنا!

مقدمة……………………………………………………………………………….. 1. خصائص الماء …………………………………………………………… 2. توزيع وحالة المياه ........................................... 3. دور الماء في الطبيعة ........................................... 4. دورة الماء في الطبيعة ........................................... 5. الأسباب الرئيسية لتلوث المياه ومبادئ مكافحتها …………………………….. 6. مشكلة نقص المياه العذبة .......................... 7. توحيد جودة المياه ………………………………. 8. طرق تنقية المياه ………………………………………………… 9. حساب مياه الصرف الصحي من موقع صناعي ……………….. فهرس………………………………………………………........

مقدمة

هناك أربعة موائل معروفة: الأرض والهواء (الغلاف الجوي)، والمياه (الغلاف المائي)، والتربة (إيدافيك) والكائنات الحية. تتعلق هذه المبادئ التوجيهية بتلوث الغلاف المائي.

هذه الإرشادات مخصصة لطلاب الجامعات التقنية من جميع التخصصات. تنص المعايير التعليمية الحكومية على دراسة دورة "علم البيئة" والقضايا المتعلقة بحماية البيئة من قبل الطلاب من جميع التخصصات. يستغرق إتقان هذا التخصص فصلًا دراسيًا واحدًا - محاضرة ودورة عملية مدتها 34 ساعة دراسية. ستسمح المبادئ التوجيهية للطلاب بدراسة القضايا المتعلقة بتلوث الغلاف المائي بشكل أكثر فعالية، وكذلك قضايا حماية المسطحات المائية.

يجب أن يتخلل التثقيف البيئي ومعالجة القضايا البيئية عملية تطوير متخصص من أي ملف تعريف. الشيء الرئيسي هو أن جميع المتخصصين الذين يتخرجون من التعليم العالي، إلى جانب المعرفة القانونية والعملية الشاملة، يحصلون على تهمة أخلاقية عالية والقدرة على حل المشاكل البيئية فيما يتعلق بمجالهم المهني.

أدى التطور المكثف للصناعة والنقل والاكتظاظ السكاني لعدد من مناطق الكوكب إلى تلوث كبير للغلاف المائي. وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (منظمة الصحة العالمية)، يرتبط حوالي 80٪ من جميع الأمراض المعدية في العالم بجودة مياه الشرب غير المرضية وانتهاكات معايير إمدادات المياه الصحية والصحية. تلوث سطح الخزانات بأغشية الزيوت والدهون ومواد التشحيم يتعارض مع تبادل الغازات بين الماء والجو مما يقلل من تشبع الماء بالأكسجين وله تأثير سلبي على حالة العوالق النباتية ويتسبب في نفوق جماعي للكائنات الحية. الأسماك والطيور.

وفقا للأمم المتحدة، يتم إنتاج ما يصل إلى مليون نوع من المنتجات في العالم، منها 100 ألف مركبات كيميائية، بما في ذلك 15 ألف - مواد سامة محتملة. وفقًا لتقديرات الخبراء، فإن ما يصل إلى 80٪ من جميع المركبات الكيميائية التي تدخل البيئة الخارجية تنتهي عاجلاً أم آجلاً في مصادر المياه.

وتشير التقديرات إلى أنه يتم تصريف ما يزيد على 420 كيلومتراً مكعباً من المياه العادمة سنوياً في العالم، مما قد يجعل حوالي 7 آلاف كيلومتر مكعب من المياه النظيفة غير صالحة للاستهلاك.

1. خصائص الماء

احتياطيات المياه على الأرض هائلة، فهي تشكل الغلاف المائي - أحد المجالات القوية لكوكبنا. الغلاف المائي والغلاف الصخري والغلاف الجوي والغلاف الحيوي مترابطة، وتخترق بعضها البعض، وهي في تفاعل وثيق وثابت. جميع المجالات تحتوي على الماء. تتكون الموارد المائية من احتياطيات ثابتة (علمانية) وموارد متجددة. يوحد الغلاف المائي المحيط العالمي والبحار والأنهار والبحيرات والمستنقعات والبرك والخزانات والأنهار الجليدية القطبية والجبلية والمياه الجوفية ورطوبة التربة وبخار الغلاف الجوي.

الماء مركب كيميائي من الهيدروجين والأكسجين (H 2 O) - سائل عديم الرائحة، لا طعم له، عديم اللون (مزرق في طبقات سميكة)؛ الكثافة 1 جم/سم3 عند درجة حرارة 3.98 درجة مئوية. عند 0 درجة مئوية يتحول الماء إلى ثلج، وعند 100 درجة مئوية إلى بخار. الوزن الجزيئي للماء هو 18.0153. وفقًا لـ V. I. Vernadsky، يمكن تمثيل التركيب الكيميائي للمياه بالصيغة H 2 n O n بقيمة n تساوي 1-6. ليست كل جزيئات الماء متماثلة: فإلى جانب الجزيئات العادية التي تبلغ كتلتها 18، هناك جزيئات ذات كتلة جزيئية تبلغ 19 و20 و21 وحتى 22. الماء مادة فريدة من نوعها في خصائصها الفيزيائية والكيميائية. إن قطبية جزيئات الماء ووجود روابط "هيدروجينية" بينها تحدد خصائصها الفريدة. تبلغ كثافة الماء ذروتها عند درجة حرارة 3.98 درجة مئوية، ويؤدي المزيد من التبريد إلى تحوله إلى جليد ويصاحبه انخفاض في الكثافة. يحدث انخفاض في الحجم بدلاً من التوسع عندما يذوب الجليد. تقلب الماء منخفض. يحتوي الماء على حرارة انصهار عالية بشكل غير طبيعي وحرارة نوعية؛ وعندما يذوب الجليد، تتضاعف السعة الحرارية. تتناقص السعة الحرارية للماء مع زيادة درجة الحرارة إلى 27 درجة مئوية، ثم تبدأ في الزيادة مرة أخرى. تتناقص لزوجة الماء (عند درجات حرارة من 0 إلى 30 درجة مئوية) مع زيادة الضغط.

2. توزيع وحالة المياه

الماء هو المادة الأكثر وفرة على وجه الأرض. ويتكون من ثلاث مراحل: الغازية (بخار الماء)، السائلة والصلبة. هناك المياه الجوية والسطحية والجوفية.

يوجد الماء في الغلاف الجوي في حالة بخار في الغلاف الجوي المحيط بالأرض، في حالة سائلة قطيرة - في السحب والضباب وعلى شكل أمطار، وفي الحالة الصلبة - على شكل ثلج وبرد وبلورات الجليد من السحب العالية.

يوجد الماء في شكل سائل في الغلاف المائي: الماء في المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والمستنقعات والبرك والخزانات. وفي الحالة الصلبة، يوجد الماء على شكل جليد وثلج في قطبي الكوكب، وعلى قمم الجبال، وفي الشتاء يغطي مساحات واسعة من الخزانات. هناك مياه شعرية وجاذبية ومتبلورة.

تبلغ المساحة الإجمالية للمحيطات والبحار 2.5 مرة أكبر من مساحة اليابسة، ويبلغ حجم الماء على الأرض 1.5-109 كم3. أكثر من 95% من الماء مالح. ويوضح الجدول 1 احتياطيات المياه ونسبتها. يغطي المحيط العالمي مساحة قدرها 361 مليون كم2، أي 70.8% من سطح الأرض. ويبلغ متوسط ​​عمق المحيط 3800 م، ويصل حجم المياه الإجمالي إلى 1370 مليون كم3. عند حساب موارد المياه الجوفية، يُعتقد أن وشاح الأرض يحتوي على 0.5% من الماء، ويبلغ حجمه الإجمالي حوالي 13-15 مليار كيلومتر مكعب من الماء. ويبلغ معدل التدفق المحتمل للمياه العميقة إلى القشرة الأرضية وعلى سطح الكوكب 1 كيلومتر مكعب في السنة. مع متوسط ​​عمر مطلق للأرض يبلغ 3.5 مليار سنة، ينبغي أن يصل حجم المياه السطحية إلى حوالي 3.3 مليار كيلومتر مكعب (ماكارينكو، 1966). حجم الماء الحر في القشرة الأرضية (المياه الجوفية) V.I. وقدر فيرنادسكي بـ 60 مليون كم3.

الجدول 1 - إجمالي احتياطيات المياه العالمية

أجزاء من الغلاف المائي	وفقا ل M. I. لفوفيتش		وفقًا لآر.ك. كليج
		% إلى الحجم		% إلى الحجم
المحيط العالمي
المياه الجوفية
البحيرات والمستنقعات
رطوبة التربة
الرطوبة الجوية
مياه النهر
الغلاف المائي بأكمله

تغسل روسيا بمياه 12 بحرًا تنتمي إلى ثلاثة محيطات. يوجد على أراضي روسيا أكثر من 2.5 مليون نهر كبير وصغير، وأكثر من مليوني بحيرة. تتكون الموارد المائية في روسيا من موارد ثابتة (علمانية) ومتجددة. وتعتبر الأولى ثابتة نسبيا على مدى فترة طويلة من الزمن؛ وتقدر موارد المياه المتجددة بحجم التدفق السنوي للأنهار. يتشكل تدفق النهر من ذوبان الثلوج والأمطار، وتعمل المستنقعات والمياه الجوفية كمصدر لتغذية النهر. يظهر إجمالي الموارد المائية في روسيا في الجدول 2.

في التنمية الاجتماعية والاقتصادية للبلاد، فإن تدفق الأنهار من المياه العذبة السطحية له أهمية ذات أولوية. من حيث حجم تدفق الأنهار، تحتل روسيا المرتبة الثانية بعد البرازيل. الأنهارهي أساس صندوق المياه. ما يقرب من 65٪ من المدن الكبرى في روسيا (موسكو، سانت بطرسبرغ، نيجني نوفغورود، يكاترينبورغ، بيرم وغيرها) تستخدم المياه السطحية، وخاصة مياه النهر، للشرب والاحتياجات التقنية.

الجدول 2 - إجمالي الموارد المائية في روسيا

أنواع الموارد	قابل للتجديد،	% من إجمالي الموارد	ثابت، كم 3	% من الموارد المشتركة
تدفق النهر
المياه الجوفية
رطوبة التربة
			أكثر من 97000

يتدفق عبر أراضي روسيا أكثر من 120 ألف نهر يبلغ طولها أكثر من 10 كيلومترات ويبلغ طولها الإجمالي أكثر من 2.3 مليون كيلومتر. يقع حوالي 90% من تدفق الأنهار السنوي في روسيا على أحواض المحيط المتجمد الشمالي والمحيط الهادئ، و8% فقط على أحواض بحر قزوين وبحر آزوف. ومع ذلك، فإنه في أحواض هذه البحار يعيش أكثر من 80٪ من السكان الروس، ويتركز الجزء الأكبر من البنية التحتية الاقتصادية.

هناك أكثر من 2 مليون في روسيا. البحيرات الطازجة والمالحة.من بينها أعمق بحيرة للمياه العذبة، بحيرة بايكال، وأكبر مسطح مائي مغلق قليل الملوحة، بحر قزوين. يتركز الجزء الرئيسي من موارد المياه العذبة في البحيرة في البحيرات: بايكال (23 ألف كم 3، أو 20٪ من العالم و 90٪ من الاحتياطيات الوطنية)، لادوجا (903 كم 3)، أونيجا (285 كم 3)، تشودسكو- بسكوفسكوي (35.2 كم 3). تحتوي أكبر الخزانات في روسيا على حوالي 450 كم3 من المياه العذبة.

الأنهار الجليديةوهي عبارة عن تراكم كبير للمياه، وتتركز بشكل رئيسي في المناطق القطبية: في القارة القطبية الجنوبية، وفي جزر القطب الشمالي، بما في ذلك القطاع الروسي من القطب الشمالي، وفي المناطق الجبلية.

المياه الجوفيةوتشكل هذه المياه، إلى جانب المياه السطحية للأنهار والبحيرات والبرك، أساس صندوق المياه في روسيا وتستخدم لأغراض الشرب. تبلغ موارد المياه الجوفية العذبة الطبيعية 787.5 كيلومتر مكعب/سنة، ومن المتوقع أن تكون صالحة للاستخدام - أكثر من 300 كيلومتر مكعب/سنة. يتم استخدام المياه الجوفية المعدنية والطبية في 450 مستودعًا من قبل المصحات والمنتجعات ومؤسسات تحسين الصحة، فضلاً عن مصانع تعبئة المياه المعدنية الطبية. وتقدر الموارد المائية المعدنية المحتملة بنحو 800 ألف م3/يوم. الطاقة الحرارية (خليط الماء والبخار الحراري بدرجة حرارة من 40 إلى 200 ° مع ) وتستخدم المياه الجوفية لتوفير الحرارة وتوليد الطاقة الكهربائية. وتتركز مواردها الهامة (أكثر من 7081.5 مليون م3/يوم) في شمال القوقاز والشرق الأقصى. وتبلغ موارد المياه الجوفية الصناعية أكثر من 4 ملايين م3/يوم (مواد خام هيدرومينالية). وهي مصدر لليود والبروم وعدد من العناصر والمعادن النادرة الأخرى. توجد رواسب كبيرة من المياه الجوفية الصناعية في منطقة كراسنودار وجزر الأورال وغرب سيبيريا.

الماء سائل شفاف، عديم اللون (بكميات صغيرة) وعديم الرائحة. للمياه أهمية أساسية في خلق وصيانة الحياة على الأرض، وفي التركيب الكيميائي للكائنات الحية، وفي تكوين المناخ والطقس. في الحالة الصلبة يسمى الجليد أو الثلج، وفي الحالة الغازية يسمى بخار الماء. حوالي 71% من سطح الأرض مغطى بالمياه (المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والجليد عند القطبين).

خصائص الماء هي مجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية والكيميائية الحيوية والحسية والفيزيائية والكيميائية وغيرها من خصائص الماء.
يعد الماء - أكسيد الهيدروجين - أحد أكثر المواد شيوعًا وأهمية. سطح الأرض الذي تشغله المياه أكبر بمقدار 2.5 مرة من سطح الأرض. لا يوجد ماء نقي في الطبيعة، بل يحتوي دائمًا على شوائب. يتم الحصول على الماء النقي عن طريق التقطير. الماء المقطر يسمى الماء المقطر. تركيب الماء (بالكتلة): 11.19% هيدروجين و 88.81% أكسجين.

الماء النقي شفاف، عديم الرائحة والمذاق. تبلغ الكثافة القصوى عند 0 درجة مئوية (1 جم / سم 3). كثافة الجليد أقل من كثافة الماء السائل، لذلك يطفو الجليد على السطح. يتجمد الماء عند 0 درجة مئوية ويغلي عند 100 درجة مئوية عند ضغط 101325 باسكال. فهو يوصل الحرارة بشكل سيء ويوصل الكهرباء بشكل سيء للغاية. الماء مذيب جيد. لجزيء الماء شكل زاوي، وتشكل ذرات الهيدروجين زاوية قدرها 104.5 درجة بالنسبة للأكسجين. ولذلك، فإن جزيء الماء هو ثنائي القطب: الجزء من الجزيء الذي يوجد فيه الهيدروجين يكون مشحونًا بشكل إيجابي، والجزء الذي يوجد فيه الأكسجين مشحون بشحنة سالبة. بسبب قطبية جزيئات الماء، تتفكك الإلكتروليتات الموجودة فيها إلى أيونات.

يحتوي الماء السائل، إلى جانب جزيئات H20 العادية، على جزيئات مرتبطة، أي مرتبطة بركام أكثر تعقيدًا (H2O)x بسبب تكوين روابط هيدروجينية. إن وجود روابط هيدروجينية بين جزيئات الماء يفسر شذوذ خصائصه الفيزيائية: الكثافة القصوى عند 4 درجات مئوية، ونقطة الغليان العالية (في السلسلة H20-H2S - H2Se) والسعة الحرارية العالية بشكل غير طبيعي. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنكسر الروابط الهيدروجينية، ويحدث التمزق الكامل عندما يتحول الماء إلى بخار.

الماء مادة شديدة التفاعل. في الظروف العادية، فإنه يتفاعل مع العديد من الأكاسيد الأساسية والحمضية، وكذلك مع الفلزات القلوية والقلوية الأرضية. يشكل الماء مركبات عديدة - هيدرات بلورية.
من الواضح أن المركبات التي تربط الماء يمكن أن تكون بمثابة عوامل تجفيف. تشمل مواد التجفيف الأخرى P2O5، CaO، BaO، معدن Ma (تتفاعل أيضًا كيميائيًا مع الماء)، بالإضافة إلى هلام السيليكا. تشمل الخصائص الكيميائية المهمة للمياه قدرتها على الدخول في تفاعلات التحلل المائي.

يتم تحديد الخواص الكيميائية للمياه من خلال تركيبها. يتكون الماء من 88.81% أكسجين، و11.19% هيدروجين فقط. كما ذكرنا أعلاه، يتجمد الماء عند درجة صفر مئوية، لكنه يغلي عند درجة مائة. يحتوي الماء المقطر على تركيز منخفض جدًا من أيونات الهيدرونيوم موجبة الشحنة H2O وH3O+ (فقط 0.1 ميكرومول/لتر)، لذلك يمكن أن يطلق عليه عازل ممتاز. ومع ذلك، فإن خصائص الماء في الطبيعة لن تتحقق بشكل صحيح إذا لم يكن مذيباً جيداً. حجم جزيء الماء صغير جدًا. عندما تدخل مادة أخرى إلى الماء، تنجذب أيوناتها الموجبة إلى ذرات الأكسجين التي تتكون منها جزيء الماء، وتنجذب الأيونات السالبة إلى ذرات الهيدروجين. ويبدو أن الماء يحيط بالعناصر الكيميائية الذائبة فيه من جميع الجهات. لذلك، يحتوي الماء دائمًا على مواد مختلفة، على وجه الخصوص، الأملاح المعدنية، التي تضمن توصيل التيار الكهربائي.

إن الخصائص الفيزيائية للمياه "أعطتنا" ظواهر مثل ظاهرة الاحتباس الحراري وفرن الميكروويف. يتم إنشاء حوالي 60٪ من ظاهرة الاحتباس الحراري عن طريق بخار الماء، الذي يمتص الأشعة تحت الحمراء بشكل مثالي. في هذه الحالة، معامل الانكسار البصري للماء هو n=1.33. بالإضافة إلى ذلك، يمتص الماء أيضًا موجات الميكروويف بسبب عزم ثنائي القطب العالي لجزيئاته. دفعت خصائص الماء هذه في الطبيعة العلماء إلى التفكير في اختراع فرن الميكروويف.

إن دور الماء في الطبيعة وحياة الإنسان عظيم بما لا يقاس. يمكننا القول أن جميع الكائنات الحية تتكون من الماء والمواد العضوية. وهي مشارك نشط في تكوين البيئة الفيزيائية والكيميائية والمناخ والطقس. وفي الوقت نفسه، فإنه يؤثر أيضًا على الاقتصاد والصناعة والزراعة والنقل والطاقة.

يمكننا أن نعيش بدون طعام لعدة أسابيع، ولكن بدون ماء - فقط 2-3 أيام. لضمان الحياة الطبيعية، يجب على الشخص أن يدخل الجسم ما يقرب من 2 مرات أكثر من المواد الغذائية من حيث الوزن. يمكن أن يؤدي فقدان جسم الإنسان لأكثر من 10% من الماء إلى الوفاة. في المتوسط، يحتوي جسم النباتات والحيوانات على أكثر من 50٪ ماء، في جسم قنديل البحر يصل إلى 96٪، في الطحالب 95-99٪، في الجراثيم والبذور من 7 إلى 15٪. تحتوي التربة على ما لا يقل عن 20% من الماء، بينما يشكل الماء في جسم الإنسان حوالي 65%. تحتوي أجزاء جسم الإنسان المختلفة على كميات غير متساوية من الماء: يتكون الجسم الزجاجي للعين من 99% ماء، ويحتوي الدم على 83%، والأنسجة الدهنية 29%، والهيكل العظمي 22%، وحتى مينا الأسنان 0.2%. طوال حياته، يفقد الشخص الماء من الجسم، وتنخفض إمكانات الطاقة الحيوية لديه. في جنين بشري يبلغ من العمر ستة أسابيع، يصل محتوى الماء إلى 97٪، وفي الأطفال حديثي الولادة - 80٪، وفي البالغين - 60-70٪، وفي جسم شخص مسن - 50-60٪ فقط.

الماء ضروري للغاية لجميع أنظمة دعم الحياة البشرية الرئيسية. يصبح الماء والمواد التي يحتوي عليها وسيلة غذائية ويزود الكائنات الحية بالعناصر الدقيقة الضرورية للحياة. وهو موجود في الدم (79٪) ويسهل النقل عبر الدورة الدموية في حالة مذابة لآلاف المواد والعناصر الأساسية (التركيب الجيوكيميائي للمياه قريب من تكوين دماء الحيوانات والبشر.).
في اللمف، الذي يقوم بتبادل المواد بين الدم وأنسجة الكائن الحي، يشكل الماء 98٪.
يُظهر الماء خصائص المذيب العالمي بقوة أكبر من السوائل الأخرى. وبعد فترة زمنية معينة، يمكنه إذابة أي مادة صلبة تقريبًا.
ويرجع هذا الدور الشامل للمياه إلى خصائصها الفريدة.

في الآونة الأخيرة، تركزت جهود الباحثين على الدراسة المتسارعة للعمليات التي تحدث في الواجهة. اتضح أن الماء في الطبقات الحدودية له العديد من الخصائص المثيرة للاهتمام التي لا تظهر في المرحلة السائبة. هذه المعلومات ضرورية للغاية لحل عدد من المشكلات العملية المهمة. ومن الأمثلة على ذلك إنشاء قاعدة عناصر جديدة بشكل أساسي للإلكترونيات الدقيقة، حيث سيعتمد المزيد من تصغير الدوائر على مبدأ التنظيم الذاتي للجزيئات الكبيرة على سطح الماء. يعد السطح المتطور أيضًا من سمات الأنظمة البيولوجية، نظرًا لأهمية الظواهر السطحية في عملها. دائمًا ما يكون لوجود الماء تأثير كبير على طبيعة العمليات التي تحدث في المنطقة القريبة من السطح. في المقابل، تحت تأثير السطح، تتغير خصائص الماء نفسه بشكل جذري، ويجب اعتبار الماء بالقرب من الحدود كائنًا فيزيائيًا جديدًا بشكل أساسي للدراسة. من المحتمل جدًا أن دراسة الخصائص الإحصائية الجزيئية للمياه القريبة من السطح، والتي بدأت للتو، ستجعل من الممكن التحكم بشكل فعال في العديد من العمليات الفيزيائية والكيميائية.

وفي الآونة الأخيرة، زاد الاهتمام بدراسة خواص الماء على المستوى المجهري. وبالتالي، لفهم العديد من القضايا في فيزياء الظواهر السطحية، من الضروري معرفة خصائص الماء عند السطح البيني. يؤدي الافتقار إلى أفكار صارمة حول بنية الماء وتنظيم الماء على المستوى الجزيئي إلى حقيقة أنه عند دراسة خصائص المحاليل المائية سواء في الطور السائب أو في الأنظمة الشعرية، غالبًا ما يُنظر إلى الماء على أنه وسيلة غير هيكلية. ومع ذلك، فمن المعروف أن خصائص الماء في الطبقات الحدودية يمكن أن تختلف بشكل ملحوظ عن تلك الموجودة في الجزء الأكبر. لذلك، بالنظر إلى الماء كسائل غير هيكلي، فإننا نفقد معلومات فريدة حول خصائص الطبقات الحدودية، والتي، كما اتضح، تحدد إلى حد كبير طبيعة العمليات التي تحدث في المسام الرقيقة. على سبيل المثال، يتم تفسير الانتقائية الأيونية لأغشية خلات السليلوز من خلال التنظيم الجزيئي الخاص للماء في المسام، والذي ينعكس، على وجه الخصوص، في مفهوم "الحجم غير المذيب". إن التطوير الإضافي للنظرية، التي تأخذ في الاعتبار تفاصيل التفاعلات بين الجزيئات الكامنة وراء النقل الغشائي الانتقائي، سوف يسهم في فهم أكثر اكتمالًا لتحلية المحاليل بواسطة الأغشية. وهذا سيجعل من الممكن تقديم توصيات مستنيرة لتحسين كفاءة عمليات تحلية المياه. وهذا يعني أهمية وضرورة دراسة خصائص السوائل في الطبقات الحدودية، وخاصة بالقرب من سطح الجسم الصلب.