Вода простая и непостижимая
Вода – вещество во многих отношениях уникальное. Это соединение двух газов (Н>20), существующих тем не менее в виде жидкости при комнатной температуре, что обусловлено молекулярным строением и внутренними связями. Прочность внутренних связей препятствует разделению молекулы на ионы, поэтому чистая вода содержит незначительное количество ионов и обладает слабыми электропроводными свойствами. Вода способна сохранять свои свойства даже при тяжелых внешних условиях. Вода может быть заморожена при отрицательных температурах или нагрета до состояния пара при крайне высоких температурах, сохраняя при этом свою молекулярную структуру.
Связь между молекулами воды позволяет ей существовать в виде жидкости при обычных температурах, в то время как другие соединения похожего веса представляют собой газы. Например, метан и аммиак немного легче воды, в то время как окись углерода и двуокись углерода тяжелее воды, однако все они в обычных условиях являются газами, а не жидкостью.
Вследствие асимметричной структуры молекула воды неуравновешенна. Она имеет два атома водорода на одном конце и один атом кислорода на другом конце. Такая структура делает молекулу полярной, то есть молекула воды воздействует на окружающую среду как слабый магнит. Под действием такого магнитного притяжения, которое является более сильным, чем обычное межмолекулярное притяжение, молекулы воды самостоятельно образуют упорядоченные структуры.
Данное притяжение является основой наличия высокого поверхностного натяжения воды, которое позволяет легким предметам, например стальной швейной иголке, держаться на поверхности. Вода не является «превосходным смачивающим веществом», в противном случае иголка не смогла бы удержаться на водной поверхности.
Полярное действие воды также позволяет ей растворять некоторые вещества и разделять их на ионы. Ионы остаются разделенными, включаясь в магнитные цепочки воды. Это замечательное свойство воды делает ее почти универсальным растворителем.
Вода – единственное природное вещество, существующее в трех физических состояниях в узком диапазоне земных температур.
Вода встречается в виде твердого вещества (лед), жидкости (вода) и газа (водяной пар). В то время как большинство веществ уплотняется при замораживании, вода, наоборот, расширяется, лед становится легче воды и способен плавать. Это очень хорошо, иначе, если бы лед был тяжелее воды, он бы тонул на дне океанов и озер, превращая их в сплошную ледяную глыбу. В то же время расширение воды при замерзании может привести к плачевным результатам, если замерзающая вода находится в трубах или радиаторах, вызывая их разрыв.
Вода на Земле так же важна из-за своей способности абсорбировать большое количество тепла без значительного увеличения собственной температуры, что оказывает смягчающий эффект на климат планеты. Солнце, по оценкам специалистов, за минуту преобразует 250 миллионов тонн вещества в энергию. Земля получает лишь небольшую часть этой энергии, но если бы энергию излучения Солнца на Земле не поглощала вода, то поверхность Земли была бы полностью сожжена. Вода сохраняет эту тепловую энергию ночью, чтобы защитить землю от холода космического пространства. Теплоемкость воды настолько высока, что она используется в качестве эталона при сравнении с теплоемкостью других веществ. Это свойство воды позволяет эффективно использовать ее в системах отопления и охлаждения.
