Судың негізгі физикалық және химиялық қасиеттері

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Судың негізгі физикалық және химиялық қасиеттері

Химиялық таза су массасы бойынша 11,19% сутегі және 88,81% оттегіден
тұрады. Су оттегінің бір атомы мен сутегінің екі атомы қосылуының
нәтижесінде пайда болады. Судың молекуласында сутегі мен оттегінің атомдары
тең қабырғалы үшбұрыштың бұрыштарына орналасқан: төбесінде оттегі атомы
орналасса, негізіне орналасқан қос бұрышта — сутегінің бір-бір атомы;
үшбұрыштың төбесіндегі бұрышы шамамен 105°, ал сутегі мен оттегі
ядроларының ара қашықтығы шамамен 0,97-10-8 см, және сутегі ядроларының ара
қашықтығы 1,53 • 10-8 см.
Бу күйіндегі су негізінен қарапайым гидрольдер деп аталатын
молекулалардан (Н2О) тұрса, ал сұйық күйінде дигидроль (Н2О)2 мен
тригидрольден (Н2О)3 тұрады. Қатты (мұз) күйіндегі суда тригидроль (Н2О)3
молекулалары басым болады. Температура мен қысымның өзгеруіне сәйкес
гидроль, дигидроль және тригидрольдердің өзара қатынастары да өзгеріске
душар болады.
Судың сұйық немесе қатты күйінен буға айналуы және керісінше, бұдан
сұйық күйге өтуі су немесе мұз бетіндегі бу қысымының белгілі бір
дәрежесінде мүмкін болады және ол температураға тәуелді. Температурасы
0,0075°С-ге тең болса, ал қысым — 6,1 гПа, онда бір мезгілде бу, мұз және
сұйық су орнықты тепе-теңдік жағдайда болады.
Сұйық фазада судың молекулаларының құрылымы кварцтың кристалдық торына
сәйкес келсе, қатты (мұз) фазада тридимиттің торына тура келеді. Тридимит
торының тығыздығы кварцқа қарағанда кемірек, ал оның меншікті көлемі
кварцқа қарағанда 10%-тен артық. Мұның тығыздығы суға қарағанда аз. Су мұз
күйіне ауысқан жағдайда оның меншікті көлемі 10%-ке ұлғаяды. Таза мұздың
тығыздығы 0°С температурада 0,9167∙103 кгм3, ал судың тығыздығы — 0,99987-
103 кгм3, сондықтанда мұз су бетінде қалқып жүреді, сонысымен су көзін
түбіне дейін қатып қалудан сақтайды.
Температураның 0о-ден +4°С-ге дейін өсу барысында судың тығыздығы ең
жоғары шамасына (0,99997∙103 кмм3) жетеді, ал одан әрі өскен сайын
молекулалардың ара қашықтықтарының өсуіне байланысты судың тығыздығы кеми
береді.
Теңіз суы үшін ең жоғарғы тығыздық температурасы оның тұздылығына
тәуелді. Теңіз суы шамамен —1,0...2,0°С температура аралығында қатады, ал
100,08... 100,64°С-де (қалыпты қысым жағдайында) қайнайды. Суға ең жоғарғы
меншікті жылу сыйымдылығы сәйкес келеді.
Судың меншікті жылу сыйымдылығы деп 1 кг суды 1 К-ге (немесе 1°С-ге)
жылытуға кететін жылудың мөлшерін айтамыз. Судың жылу сыйымдылығы —
4,19Х103 Дж(кг∙К).
Ауа мен жер қабығы жыныстарының меншікті жылу сыйымдылығы айтарлықтай
аз: ауа — 993 Дж(кг∙К), кварц — 796 Дж = (кг∙К) және гранит — 838 Дж
(кг∙К).
Судың үлкен жылу сыйымдылығына иелік етуі құрлықтағы судың салқындау
және жылу процестерінде айтарлықтай рөл атқарады, сонымен қатар су
көздеріне жақын аймақтардың климаттық жағдайының қалыптасуына әсері мол
болады.
Судың жылу өткізгіштігі шамалы. Химиялық таза судың 293 К (20°С)
температурадағы жылу өткізгіштігі 0,557 Вт(м∙К)-ге тең. Яғни, 1 секунд
мерзімде 1 м2 су бетіне тік бағытта 0,557 Дж жылу мөлшері өтеді және осы
бағыттағы 1 м су қабаты 1 К температураға төмендейді. Ал ауаның сол
температурадағы жылу өткізгіштігі бар болғаны 0,023 Вт(м∙К). Су, мұз және
қар жылуды нашар өткізеді, сондықтан табиғи су көздерінде әрқандай
тереңдікке жылу өткізу өте шабан жүреді. Су объектілерінің әрқандай
тереңдікке жылудың таралуы негізінен су массаларының жоғары-төмен араласу
процесімен тікелей байланысты жүреді.
Гидрологиялық процестерде меншікті булану мен мұз қату жылуы үлкен
маңызға ие.
Меншікті булану жылуы деп 1 г суды қалыпты атмосфералық қысым
жағдайында және температурасын өзгертпей буға айналдыру үшін жұмсалатын
жылу мөлшерін айтамыз. Температура 273 К-ге тең болғанда, меншікті булану
жылуының мәні 2,5∙106Джкг-ға (597 калг) тең, ал 373 К болса —
2,26∙106Джкг (539 калг). Таза мұздың немесе қардың меншікті булану жылуы
273 К-ге тең және қалыпты жағдайда меншікті еру жылуы (80 калг) мен булану
жылуының (597 калг) қосындысына тек, яғни 677 калг.
Мұздың қату және еру температурасы қалыпты қысымда 273 К-ге тең. 1 кг
мұзды суға айналдыруға жұмсалатын жылудың джоульмен өлшенетін мөлшері —
меншікті еру жылуы, ал 1 кг суды мұзға айналдыруға жұмсалатын жылу—меншікті
мұз қалыптастыру жылуы деп аталады. Тұщы су мен мұз үшін бүл көрсеткіш
3,35∙105 Джкг-ге (80 ккалкг) тең.
Беткейлік (беттік) тартылыс күші. Су ішіндегі молекулаішілік күштер
бір-біріне тарту күштері түрінде, ал ашық бетте жабысқақ күштері түрінде
көрініс береді. Бірінші күштер — тұтқырлықты, ал екінші күштер — беттік
тартылысты айқындайды. Ашық су бетінде молекулааралық күштер барлық
молекулаларды сұйықтың ішіне тартуға, сондықтан ашық су бетінің мөлшерін
азайтуға бағытталған. Осының нәтижесінде беттік тартылыс күші пайда болады,
ол күш су бетіне тік бағытталған. Беттік тартылыс коэффициенті 7,13∙10-2
мөлшерінен 7,65∙10-2Нм-ге (71,32,-ден 76,52 днсм-ге дейін) судың
температурасы мен тұздылығына байланысты өзгереді. Беттік тартылыс және
булану құбылыстарымен судың топырақ капиллярларымен және кеуектерімен су
бетінен көтерілу қабілетін түсіндіруге болады.
Оттегінің атомдық массасы 16-ға тең және сутегінің атомдық массасы 1-
ге тең қарапайым атомдарымен қатар ауыр атомдар — изотоптар да кездеседі.
Оттегі изотоптарының атомдық массалары 17, 18 және 19 (170, 180, 190)
болса, ал сутегі изотоптары — 2 және 3 (2Н, 3Н). Өзара қосылу салдарынан
олар ауыр су молекулаларын қалыптастырады. 2Н2 6О ауыр суының тығыздығы
температура 4оС-ке тең болғанда, 1,056-103 кгм3-ке тең. Мұның судың үлесі
табиғатта барлық су көлемінің өте аз мөлшерін құрайды (0,000003%).
Табиғи сулардың мөлдірлігі ондағы еріген және жүзбе заттарға тікелей
байланысты. Гидросфераның атмосферамен, литосферамен және биосферамен өзара
қарым-қатынастарының нәтижесінде су шын және коллоидты ерітінділер құрайды.
Шын ерітінділерде заттар суда молекула және иондар түрінде және еріген
заттардың мөлшері 10-7 мм-ден аспайтын болып келеді. Коллоидтық
ерітінділерде молекулалар мен иондар топтарға біріккен болып және еріген
заттардың мөлшері 10-1—10-5мм аралығында құбылады.
Судағы еріген заттардың шоғырлануы судың минералдылығымен немесе
тұздылығымен сипатталады және 1 литр суда еріген заттардың мг мөлшерімен
өлшенеді (мгл), ал тұздылығы 1000 мгл-ден көп болса, гл немесе
промиллемен (‰) яғни 1 кг судағы еріген заттардың грамм мөлшерімен
өлшенеді.
Тұздылығы жөнінен табиғи сулар былайша сұрыпталады: тұщы сулар —
тұздылығы 1 гл-ге дейін (1‰), ащылау (сортаң) сулар — тұздылығы 1-
ден 24,7 гл-ге дейін (1...24,7‰), минералды сулар— тұздылығы 24,7-ден 47
гл-ге дейін (24,7...47‰) және тұзды (ащы) сулар — тұздылығы 47 гл-ден
(47‰) жоғары.
О. А. Алекин табиғи сулардың химиялық құрамын 5 топқа жіктейді: 1)
негізгі (басты) иондар (хлоридтық С1-, сульфаттық SO42-, гидрокарбонаттық
НСО3, карбонаттық СО32- натрий иондары Nа+, калий К+, магний иондары Мg21,
кальций иондары Са2+, 2) ерітен газдар (оттегі О2, азот N2, сутегі Н2,
көмірқышқыл газы СО2 күкірт сутек Н2S және т.б.); 3) биогендік заттар (азот
қоспалары, фосфор, кремний); 4) микроэлементтер және 5) органикалық заттар.
Газдар мен органикалық заттар молекула түрінде, тұздар — иондар түрінде
және аздап кешенді түрде, ал минералды және органикалық қоспалар коллоидтар
түрінде кездеседі.
Табиғи сулардың тұздылығы айқын белдемдік сипатқа ие. Мысалы, бұрынғы
КСРО-ның орман аймағы өзендерінің минералдылығы 200 мгл-ден аспаса,
жартылай шөлейт аймақтарда 1000 мгл-ге жетеді.
Тұздылығы аз сулардың құрамында ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.