✔ вопрос (1), страница 115 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Глава 3. Вещества вокруг нас. §18. Вода. Вопросы перед параграфом - страница 115.

Условие.

✓ Какими необычными свойствами обладает вода?

Решение.

Решение 2.

Вода, самое распространённое вещество на Земле, обладает рядом уникальных (аномальных) физических и химических свойств, которые отличают её от большинства других веществ и играют решающую роль в поддержании жизни на планете. Вот основные из них:

Аномалия плотности

Большинство веществ в твёрдом состоянии плотнее, чем в жидком. Вода же ведёт себя иначе. Максимальную плотность (около $1000 \, \text{кг/м}^3$) жидкая вода имеет при температуре +4 °C. При дальнейшем охлаждении её плотность уменьшается. Плотность льда (твёрдой воды) при 0 °C примерно на 9% меньше плотности жидкой воды при той же температуре. Именно поэтому лёд плавает на поверхности воды, а водоёмы не промерзают до дна, что позволяет водным организмам выживать зимой. Эта аномалия объясняется структурой водородных связей, которые в твёрдом состоянии образуют более рыхлую кристаллическую решётку по сравнению с хаотичным движением молекул в жидкой фазе.

Ответ: Вода имеет максимальную плотность при +4 °C, а лёд легче жидкой воды, поэтому он плавает на её поверхности.

Высокая удельная теплоёмкость

Вода обладает одной из самых высоких удельных теплоёмкостей среди всех известных веществ ($c \approx 4200 \, \text{Дж/(кг • °C)}$). Это означает, что для нагревания воды на 1 °C требуется большое количество энергии. Благодаря этому свойству Мировой океан действует как гигантский терморегулятор планеты: летом он поглощает огромное количество тепла, а зимой медленно его отдаёт, смягчая климат в прибрежных районах. Для живых организмов, состоящих в основном из воды, это свойство помогает поддерживать стабильную температуру тела.

Ответ: Вода способна поглощать и отдавать большое количество теплоты при незначительном изменении собственной температуры, что играет ключевую роль в регуляции климата и терморегуляции живых организмов.

Высокое поверхностное натяжение

Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу благодаря водородным связям (когезия). На границе раздела с воздухом это притяжение создаёт эффект "плёнки", называемый поверхностным натяжением. У воды один из самых высоких показателей поверхностного натяжения среди жидкостей (за исключением ртути). Это свойство позволяет некоторым насекомым, например, водомеркам, скользить по поверхности воды, а также объясняет образование капель и капиллярный эффект.

Ответ: Силы притяжения между молекулами воды создают на её поверхности прочную "плёнку", что позволяет мелким объектам удерживаться на ней и способствует образованию капель.

Универсальный растворитель

Молекула воды ($H_2O$) является полярной: атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд, а атомы водорода — частичные положительные. Благодаря этой полярности вода способна эффективно растворять огромное количество других полярных и ионных веществ: соли, кислоты, щёлочи, сахара. Это свойство имеет фундаментальное значение для жизни, так как все биохимические реакции в клетках протекают в водных растворах. Вода транспортирует питательные вещества и выводит продукты жизнедеятельности из организма.

Ответ: Благодаря полярности своих молекул вода способна растворять больше веществ, чем любая другая жидкость, что делает её основной средой для биохимических процессов.

Аномально высокие температуры кипения и плавления

Для вещества с такой низкой молярной массой ($M \approx 18 \, \text{г/моль}$) вода имеет аномально высокие температуры кипения (100 °C) и плавления (0 °C) при нормальном атмосферном давлении. Например, сероводород ($H_2S$), схожий по строению, но с большей молярной массой, кипит при -60 °C. Причина кроется всё в тех же прочных водородных связях между молекулами воды, на разрыв которых требуется значительная энергия. Это позволяет воде оставаться в жидком состоянии в широком диапазоне температур, благоприятном для существования жизни на Земле.

Ответ: Несмотря на малую массу молекул, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур благодаря сильным межмолекулярным водородным связям.