Kādas vielas izšķīst ūdenī. Ļoti izkliedētas sistēmas (īsti šķīdumi) Vielas, kas šķīst ūdenī
Ūdens ir šķidra viela, kurai nav garšas, krāsas vai smaržas. Tīrs ūdens ir absolūti caurspīdīgs. Ja stikla glāzē ielej ūdeni, caur tās sienām var redzēt aiz tās esošos priekšmetus. Ūdens ir plūstamība, pateicoties kam tas iekļūst cauri plaisām un spraugām un caurstrāvo visu apkārtējo.
Šķidrā stāvoklī ūdens:
- piepilda jūras, okeānus, upes un ezerus;
- piesātina augsni;
- augu daļa;
- ir daļa no zīdītāju ķermeņa.
Ūdens apbrīnojamā īpašība ir tā zina, kā izšķīst gandrīz viss apkārt. Ir daži priekšmeti, kas kļūst slapji, bet paliek neizšķīduši. Kā un kāpēc tas notiek?
Kas ir risinājums?
Kad viela izšķīst, tā sajaucas ar šķidrumu, veidojot šķīdumu. Var saukt risinājumu tēja glāzē, kur pirms tam tika likts cukura kubiņš. Ūdens, kas uzsūcis cukuru, garšo saldi. Kad viela savienojas ar šķīdinātāju, veidojas šķīdums. Ūdens šķīdums ir ūdenī šķīstoša viela, kas ir atšķaidīta ar tīru ūdeni. Ūdens ir labs šķīdinātājs, taču tas nevar izšķīdināt akmeni, koku vai plastmasu. Iemetot ūdenī vairākus oļus, tie paliks glāzes apakšā.
Kā tas notiek?
Ja mēs pētām ūdens pilienu zem mikroskopa, mēs redzēsim, ka tas sastāv no īpašām daļiņām, ko sauc par molekulām. Tos nevar redzēt ar neapbruņotu aci. Ūdens molekulas ir elektriski neitrālas, tas nozīmē, ka viņi ir “draudzīgi” ar visām vielām. Viņiem ir īpaša pievilcība noteiktām vielām. Ūdens molekulu pārsteidzošā draudzīgums to ļauj viegli savienojams ar citu vielu molekulām, nesot lādiņu.
Saskaroties ar citas vielas molekulām, pievilcība pastiprinās, kā rezultātā viela sajaucas ar ūdeni, tajā pilnībā izšķīdinot. Ja nav pievilcības, tad attiecīgi viss paliek nemainīgs. Viela paliks stikla apakšā. Ja ūdenim pievienosi nedaudz sāls un maisi ar karoti, sāls drīz pazudīs. Ūdenim būs sāļa garša.
Kas ir tīrs ūdens?
Pilnīgi tīrs ūdens dabā nepastāv. Gandrīz visi šķidrumi, ko mēs redzam ikdienā, ir risinājumi. Krāna ūdens ir ūdens šķīdums ar dzelzs piemaisījumiem. Pirms iekļūšanas stiklā ūdens plūst pa dzelzs caurulēm, absorbējot dzelzs molekulas. Dabiski risinājumi ir dzērieni – tēja, sula un kompoti. Visi no tiem satur cilvēka ķermenim labvēlīgas sastāvdaļas. Ūdens var izšķīdināt ne tikai cietas, bet arī šķidras un gāzveida vielas.
Parastā ūdenī vienmēr kaut kas ir izšķīdis. Lietus, ūdens, upes vai ezera ūdens satur jebkādus piemaisījumus.
Kuras vielas ūdenī šķīst un kuras nešķīst?
Dabā ir cietas, šķidras un gāzveida vielas, kurām ir dažādas īpašības. Daži no tiem spēj izšķīst ūdenī, citi ne. Atkarībā no šīs īpašības izšķir šādas vielu grupas:
- ūdeni atgrūdošs (hidrofobs);
- piesaista ūdeni (hidrofils).
Hidrofobās vielas vai nu slikti šķīst ūdenī, vai arī nešķīst tajā vispār. Šādas vielas ir gumija, tauki, stikls, smiltis utt. Dažus sāļus, sārmus un skābes var saukt par hidrofilām vielām.
Tā kā cilvēka ķermeņa šūnās ir membrāna, kas satur taukainas sastāvdaļas, tauki neļauj cilvēka ķermenim izšķīst ūdenī. Pateicoties dzīva organisma unikālajai uzbūvei, ūdens ne tikai neuzsūc ķermeņa šūnas, bet atbalsta cilvēka dzīvību.
Apkoposim to
Kad ūdens nonāk saskarē ar pārtiku, tas izšķīdina barības vielas un pēc tam izdala tās cilvēka ķermeņa šūnās. Savukārt ūdens savāc atkritumus, kas izdalās ar sviedriem un urīnu.
Dabā ir maz vielu, kas nešķīst ūdenī. Pat metāls, ilgstoši saskaroties ar ūdeni, tajā sāk šķīst.
Ūdens ar tajā izšķīdinātām sastāvdaļām iegūst jaunas īpašības. Piemēram, sudraba šķīdums var iznīcināt mikrobus. Ūdens ir sistēma, kas var būt noderīga vai kaitīga cilvēkiem. Un tas ir atkarīgs no tā, kas tajā ir izšķīdis.
Ja šī ziņa jums būtu noderīga, es priecātos jūs redzēt
Parastā nesaistītā šķidrumā, piemēram, benzīnā, molekulas brīvi slīd viena ap otru. Ūdenī tie ripo, nevis slīd. Ir zināms, ka ūdens molekulas ir savienotas viena ar otru ar ūdeņraža saitēm, tāpēc pirms jebkādas pārvietošanās ir jāpārrauj vismaz viena no šīm saitēm. Šī funkcija nosaka ūdens viskozitāti.
Ūdens dielektriskā konstante ir tā spēja neitralizēt pievilcību, kas pastāv starp elektriskajiem lādiņiem. Cieto vielu šķīdināšana ūdenī ir sarežģīts process, ko nosaka izšķīdušo daļiņu un ūdens daļiņu mijiedarbība.
Pētot vielu struktūru, izmantojot rentgenstarus, tika konstatēts, ka lielākajai daļai cieto vielu ir kristāliska struktūra, tas ir, vielas daļiņas atrodas telpā noteiktā secībā. Dažu vielu daļiņas atrodas tā, it kā tās atrastos niecīga kuba stūros, citu daļiņas - tetraedra, prizmas, piramīdas uc malu stūros, centrā un vidū. Katra no šīm formām ir mazākā šūna. no lielākiem līdzīgas formas kristāliem. Dažām vielām kristāla režģa mezglos ir molekulas (lielākā daļa organisko savienojumu), citām (piemēram, neorganiskajiem sāļiem) ir joni, t.i., daļiņas, kas sastāv no viena vai vairākiem atomiem ar pozitīvu vai negatīvu lādiņu. Spēki, kas notur jonus noteiktā kristāla režģa telpiski orientētā secībā, ir pretēji lādētu jonu elektrostatiskās pievilkšanās spēki, kas veido kristāla režģi.
Ja, piemēram, nātrija hlorīdu izšķīdina ūdenī, tad pozitīvi lādētie nātrija joni un negatīvi lādētie hlora joni viens otru atgrūž.
Šī atgrūšanās notiek tāpēc, ka ūdenim ir augsta dielektriskā konstante, t.i., augstāka nekā jebkura cita šķidruma dielektriskā konstante. Tas samazina pretējo lādētu jonu savstarpējās pievilkšanās spēku 100 reizes. Ūdens spēcīgajai neitralizējošajai iedarbībai iemesls ir jāmeklē tā molekulu izkārtojumā. Tajos esošais ūdeņraža atoms nedala savu elektronu vienādi ar skābekļa atomu, kuram tas ir pievienots. Šis elektrons vienmēr ir tuvāk skābeklim nekā ūdeņradim. Tāpēc ūdeņraža atomi ir pozitīvi uzlādēti, bet skābekļa atomi ir negatīvi.
Kad viela izšķīst jonos, skābekļa atomi tiek piesaistīti pozitīviem joniem, un ūdeņraža atomi tiek piesaistīti negatīvajiem joniem. Ūdens molekulas, kas ieskauj pozitīvo jonu, sūta uz to savus skābekļa atomus, un molekulas, kas ieskauj negatīvo jonu, sūta savus ūdeņraža atomus uz to. Tādējādi ūdens molekulas veido sava veida režģi, kas atdala jonus vienu no otra un neitralizē to pievilcību (12. att.). Lai kristāla režģī esošos jonus atdalītu vienu no otra un pārnestu šķīdumā, ir jāpārvar šī režģa pievilcīgais spēks. Šķīdinot sāļus, šis spēks ir režģa jonu piesaiste ar ūdens molekulām, ko raksturo tā sauktā hidratācijas enerģija. Ja hidratācijas enerģija ir pietiekami augsta, salīdzinot ar kristāla režģa enerģiju, tad joni no tā atdalīsies un nonāks šķīdumā.
Attiecības starp ūdens molekulām un šķīdumā no režģa atdalītajiem joniem ne tikai nepasliktinās, bet kļūst vēl ciešākas.
Kā jau minēts, šķīdumā jonus ieskauj un atdala ūdens molekulas, kuras, fokusējoties uz tām ar pretējo lādiņu daļām, veido tā saukto hidratācijas apvalku (13. att.). Šī apvalka izmērs dažādiem joniem ir atšķirīgs un ir atkarīgs no jona lādiņa, tā lieluma un turklāt no jonu koncentrācijas šķīdumā.
Vairākus gadus fizikālie ķīmiķi pētīja ūdeni galvenokārt kā elektrolītu šķīdinātāju. Rezultātā ir iegūts daudz informācijas par elektrolītiem, bet ļoti maz par pašu ūdeni. Savādi, bet tikai pēdējos gados ir parādījušies darbi, kas veltīti ūdens attiecību izpētei ar vielām, kas tajā praktiski nešķīst.
Tika novērotas daudzas pārsteidzošas parādības. Piemēram, kādu dienu caurule, kas veda dabasgāzi pie t = 19°C, izrādījās aizsērējusi ar slapju sniegu un ūdeni. Kļuva skaidrs, ka runa nav par temperatūru, bet par citām ūdens īpašībām. Radās vairāki jautājumi: kāpēc ūdens sasala tik augstā temperatūrā, kā ūdens varēja apvienoties ar tajā nešķīstošām vielām.
Šis noslēpums vēl nebija atrisināts, kad tika atklāts, ka pat tādas cēlgāzes kā argons un ksenons, kas neiesaistās nekādās ķīmiskās reakcijās, var apvienoties ar ūdeni, veidojot kaut kādu savienojumu līdzību.
Rīsi. 13. Na + un C1 - jonu atdalīšana ar polārām ūdens molekulām, veidojot ap tām hidratācijas apvalku.
Interesanti rezultāti par metāna šķīdību ūdenī tika iegūti Ilinoisā. Metāna molekulas neveido jonus ūdenī un neuztver ūdeņraža saites; pievilcība starp tām un ūdens molekulām ir ļoti vāja. Taču metāns tomēr, lai arī slikti, ūdenī šķīst, un tā disociētās molekulas veido ar to savienojumus – hidrātus, kuros pie vienas metāna molekulas ir piesaistītas vairākas ūdens molekulas. Šī reakcija izdala 10 reizes vairāk siltuma nekā izšķīdinot metānu heksānā (metāns labāk šķīst heksānā nekā ūdenī).
Lielu interesi rada fakts, ka metāns izšķīst ūdenī. Galu galā metāna molekulai ir divreiz lielāks tilpums nekā ūdens molekulai. Lai metāns izšķīst ūdenī, starp tā molekulām jāveidojas diezgan lieliem “caurumiem”. Tas prasa ievērojamus enerģijas izdevumus, kas ir lielāki nekā ūdens iztvaicēšanai (apmēram 10 000 kaloriju uz katru molu). No kurienes nāk tik daudz enerģijas? Pievilcīgie spēki starp metāna un ūdens molekulām ir pārāk vāji, tie nevar nodrošināt tik daudz enerģijas. Tāpēc pastāv vēl viena iespēja: metāna klātbūtnē mainās pavarda struktūra. Pieņemsim, ka izšķīdušā metāna molekulu ieskauj 10-20 ūdens molekulu apvalks. Kad veidojas šādas molekulārās asociācijas, izdalās siltums. Telpā, ko aizņem metāna molekula, izzūd savstarpējās pievilkšanās spēki starp ūdens molekulām un līdz ar to arī iekšējais spiediens. Šādos apstākļos, kā mēs redzējām, ūdens sasalst temperatūrā virs nulles.
Tāpēc molekulas spraugā starp metānu un ūdeni var kristalizēties, kā tas notika iepriekš aprakstītajā gadījumā. Saldēti hidrāti var uzsūkties šķīdumā un atbrīvot no tā. Šī teorija ir pazīstama kā aisberga teorija. Kā liecina pētījumi, praksē visas pārbaudītās nevadošās vielas veido stabilus kristāliskus hidrātus. Tajā pašā laikā šī tendence ir vāji izteikta elektrolītos. Tas viss noved pie pilnīgi jaunas izpratnes par šķīdību.
Tika uzskatīts, ka elektrolītu šķīšana notiek pievilcīgu spēku rezultātā. Tagad ir pierādīts, ka neelektrolītu izšķīšana notiek nevis šo vielu un ūdens pievilkšanās spēku dēļ, bet gan nepietiekamas pievilkšanās rezultātā starp tām. Vielas, kas nesadalās jonos, savienojas ar ūdeni, jo tās novērš iekšējo spiedienu un tādējādi veicina kristālisku veidojumu parādīšanos.
Lai labāk izprastu šādu hidrātu veidošanos, ir lietderīgi ņemt vērā to molekulāro struktūru.
Ir pierādīts, ka iegūtajiem hidrātiem ir kubiskā struktūra (režģis) atšķirībā no ledus sešstūra struktūras. Turpmākie pētnieku darbi parādīja, ka hidrātam var būt divi kubiskie režģi: vienā no tiem spraugas starp molekulām ir 12, otrā - 17 A. Mazākajā režģī ir 46 ūdens molekulas, lielākajā 136. Caurumi Gāzes molekulām mazākajā režģī ir 12-14 skaldnes, bet lielākajos - 12-16, turklāt tās ir dažāda izmēra un ir piepildītas ar dažāda izmēra molekulām, un ne visi caurumi var būt aizpildīti. Šis modelis ar augstu precizitātes pakāpi izskaidro faktisko hidrātu struktūru.
Šādu hidrātu lomu dzīvības procesos diez vai var pārvērtēt. Šie procesi galvenokārt notiek telpās starp ūdens un olbaltumvielu molekulām. Ūdenim ir spēcīga tendence kristalizēties, jo olbaltumvielu molekulā ir daudz nejonu vai nepolāru grupu. Jebkurš šāds hidrāts veidojas ar mazāku blīvumu nekā ledus, tāpēc tā veidošanās var izraisīt ievērojamu destruktīvu izplešanos.
Tātad ūdens ir unikāla un sarežģīta viela ar noteiktām un daudzveidīgām ķīmiskajām īpašībām. Tam ir slaida un tajā pašā laikā mainīga fiziskā struktūra.
Visas dzīvās un lielā mērā arī nedzīvās dabas attīstība ir nesaraujami saistīta ar ūdenim raksturīgajām iezīmēm.
Ūdens ir viens no visbiežāk sastopamajiem savienojumiem uz Zemes. Tas ir ne tikai upēs un jūrās; Visi dzīvie organismi satur arī ūdeni. Dzīve bez tā nav iespējama. Ūdens ir labs šķīdinātājs (tajā viegli šķīst dažādas vielas). Dzīvnieku un augu sulas galvenokārt sastāv no ūdens. Ūdens pastāv mūžīgi; tas pastāvīgi pārvietojas no augsnes uz atmosfēru un organismiem un atpakaļ. Vairāk nekā 70% zemes virsmas klāj ūdens.
Kas ir ūdens
Ūdens cikls
Upju, jūru un ezeru ūdens pastāvīgi iztvaiko, pārvēršoties sīkās ūdens tvaiku lāsēs. Pilieni sakrājas, veidojot, no kuriem ūdens lietus veidā izlīst uz zemes. Tas ir ūdens cikls dabā. Tvaiku mākoņos mēs atdziest un atgriežamies uz zemes lietus, sniega vai krusas veidā. Notekūdeņi no kanalizācijas un rūpnīcām tiek attīrīti un pēc tam novadīti jūrā.
Ūdens stacija
Upes ūdens obligāti satur piemaisījumus, tāpēc tas ir jāattīra. Ūdens nokļūst rezervuāros, kur nosēžas un cietās daļiņas nosēžas apakšā. Pēc tam ūdens iziet cauri filtriem, kas aiztur visas atlikušās cietās vielas. Ūdens iesūcas cauri tīras grants, smilšu vai aktīvās ogles slāņiem, kur tas tiek attīrīts no netīrumiem un cietajiem piemaisījumiem. Pēc filtrēšanas ūdeni apstrādā ar hloru, lai iznīcinātu patogēnās baktērijas, pēc tam to iesūknē rezervuāros un piegādā dzīvojamām ēkām un rūpnīcām. Pirms notekūdeņi nonāk jūrā, tie ir jāattīra. Ūdens attīrīšanas iekārtās tas tiek izvadīts caur filtriem, kas aiztur netīrumus, pēc tam iesūknēts nostādināšanas tvertnēs, kur cietām vielām ļauj nosēsties apakšā. Baktērijas iznīcina organisko vielu paliekas, sadalot tās nekaitīgās sastāvdaļās.
Ūdens attīrīšana
Ūdens ir labs šķīdinātājs, tāpēc tas parasti satur piemaisījumus. Jūs varat attīrīt ūdeni, izmantojot destilācija(skatiet rakstu “”), bet efektīvāka tīrīšanas metode ir dejonizācija(atsāļošana). Joni ir atomi vai molekulas, kas zaudējuši vai ieguvuši elektronus un rezultātā saņēmuši pozitīvu vai negatīvu lādiņu. Dejonizācijai viela, ko sauc jonīts. Tas satur pozitīvi lādētus ūdeņraža jonus (H+) un negatīvi lādētus hidroksīda jonus (OH -). Ūdeņraža un hidroksīda joni apvienojas, veidojot jaunas ūdens molekulas. Ūdens, kas izgājis cauri jonu apmaiņai, vairs nesatur piemaisījumus.
Ūdens kā šķīdinātājs
Ūdens ir lielisks šķīdinātājs, tajā viegli izšķīst daudzas vielas (skatīt arī rakstu ““). Tāpēc tīrs ūdens dabā ir reti sastopams. Ūdens molekulā elektriskie lādiņi ir nedaudz atdalīti, jo ūdeņraža atomi atrodas vienā molekulas pusē. Tāpēc jonu savienojumi (savienojumi, kas izgatavoti no joniem) tajā tik viegli izšķīst. Joni ir uzlādēti, un ūdens molekulas tos piesaista.
Ūdens, tāpat kā visi šķīdinātāji, var izšķīdināt tikai ierobežotu daudzumu vielas. Šķīdumu sauc par piesātinātu, ja šķīdinātājs nevar izšķīdināt papildu vielas daļu. Parasti vielas daudzums, ko šķīdinātājs var izšķīdināt, karsējot palielinās. Cukurs vieglāk izšķīst karstā ūdenī nekā aukstā ūdenī. Gāzētie dzērieni ir oglekļa dioksīda ūdens tvaiki. Jo augstāks, jo vairāk gāzes var absorbēt šķīdums. Tāpēc, atverot dzēriena skārdeni un tādējādi samazinot spiedienu, no dzēriena izplūst oglekļa dioksīds. Sildot, gāzu šķīdība samazinās. 1 litrā upes un jūras ūdens parasti izšķīdina apmēram 0,04 gramus skābekļa. Tas ir pietiekami aļģēm, zivīm un citiem jūru un upju iemītniekiem.
Ciets ūdens
Cietais ūdens satur izšķīdušas minerālvielas, kas nāca no akmeņiem, caur kuriem ūdens plūda. 
Ziepes šādā ūdenī slikti puto, jo reaģē ar minerālvielām un veido pārslas. Ir divu veidu ciets ūdens; atšķirība starp tām ir izšķīdušo minerālvielu veids. Ūdenī izšķīdušo minerālu veids ir atkarīgs no iežu veida, caur kuru ūdens plūst (skat. attēlu). Īslaicīga ūdens cietība rodas, kaļķakmenim reaģējot ar lietus ūdeni. Kaļķakmens ir nešķīstošs kalcija karbonāts, un lietus ūdens ir vājš ogļskābes šķīdums. Skābe reaģē ar kalcija karbonātu, veidojot bikarbonātu, kas izšķīst ūdenī un padara to cietu.
Kad ūdens ar īslaicīgu cietību vārās vai iztvaiko, daži minerāli izgulsnējas, veidojot katlakmens tējkannas apakšā vai stalaktītus un stalagmītus alā. Ūdens ar nemainīgu cietību satur citus kalcija un magnija savienojumus, piemēram, ģipsi. Šīs minerālvielas vārot neizgulsnējas.
Ūdens mīkstināšana
Jūs varat noņemt minerālvielas, kas padara ūdeni cietu, pievienojot šķīdumam mazgāšanas sodu vai izmantojot jonu apmaiņu, kas ir līdzīgs ūdens dejonizācijai attīrīšanas laikā. Viela, kas satur nātrija jonus, kas apmainās ar kalcija un magnija joniem, kas atrodami ūdenī. Jonu apmainītājā iet cauri ciets ūdens ceolīts- nātriju saturoša viela. Ceolītā kalcija un magnija jonus sajauc ar nātrija joniem, kas ūdenim nepiešķir cietību. Veļas soda ir nātrija karbonāts. Cietā ūdenī tas reaģē ar kalcija un magnija savienojumiem. Rezultāts ir nešķīstoši savienojumi, kas neveido floku.
Ūdens piesārņojums
Kad neattīrīts ūdens no rūpnīcām un mājām nonāk jūrās un upēs, rodas ūdens piesārņojums. Ja ūdenī ir pārāk daudz atkritumu, baktērijas, kas sadala organiskās vielas, vairojas un patērē gandrīz visu skābekli. Šādā ūdenī izdzīvo tikai patogēnās baktērijas, kas spēj dzīvot ūdenī bez skābekļa. Kad ūdenī samazinās izšķīdušā skābekļa līmenis, zivis un augi iet bojā. Ūdenī nonāk arī atkritumi, pesticīdi un nitrāti no mēslošanas līdzekļiem, toksiskie - svins un dzīvsudrabs. Toksiskas vielas, tostarp metāli, nonāk zivju organismā, bet no tām arī citu dzīvnieku un pat cilvēku organismā. Pesticīdi nogalina mikroorganismus un dzīvniekus, tādējādi izjaucot dabisko līdzsvaru. Mēslojums no laukiem un fosfātus saturoši mazgāšanas līdzekļi, nonākot ūdenī, palielina augu augšanu. Augi un baktērijas, kas barojas ar mirušiem augiem, absorbē skābekli, samazinot tā saturu ūdenī.
Īss apraksts par ūdens lomu organismiem
Ūdens ir vissvarīgākais neorganiskais savienojums, bez kura dzīvība uz Zemes nav iespējama. Šī viela ir gan vissvarīgākā daļa, gan tai ir svarīga loma kā ārējam faktoram visām dzīvajām būtnēm.
Uz planētas Zeme ūdens ir atrodams trīs agregācijas stāvokļos: gāzveida (tvaiki iekšā, šķidrā (ūdens un migla atmosfērā) un cietā (ūdens ledājos, aisbergos utt.) Ūdens tvaiku formula ir H 2 O , šķidrs (H 2 O) 2 (pie T = 277 K) un (H 2 O) n - cietam ūdenim (ledus kristāliem), kur n = 3, 4, ... (atkarīgs no temperatūras - jo zemāka temperatūra , jo lielāka ir n). veidojas irdenākas struktūras nekā šķidrā ūdenī, tāpēc pie temperatūras zem 277 K ūdens blīvums ir atšķirībā no citām vielām, tas nepalielinās, bet samazinās, kā rezultātā ledus peld uz šķidrā ūdens virsmas un dziļās ūdenskrātuves neveidojas. sasalst līdz dibenam, jo īpaši tāpēc, ka ūdenim ir zema siltumvadītspēja. Tas ir ļoti svarīgi ūdenī dzīvojošiem organismiem – tie nemirst pie spēcīgām salnām un izdzīvo ziemas aukstuma apstākļos.
Ūdeņraža saišu klātbūtne nosaka ūdens lielo siltumietilpību, kas padara iespējamu dzīvību uz Zemes virsmas, jo ūdens klātbūtne palīdz samazināt temperatūras starpību starp dienu un nakti, kā arī ziemā un vasarā, jo atdzesēts, ūdens kondensējas un izdalās siltums, un, sildot, ūdens iztvaiko, līdz Ūdeņraža saišu pārraušana tiek iztērēta un Zemes virsma nepārkarst.
Ūdens molekulas veido ūdeņraža saites ne tikai savā starpā, bet arī ar citu vielu (ogļhidrātu, olbaltumvielu, nukleīnskābju) molekulām, kas ir viens no ķīmisko savienojumu kompleksa rašanās iemesliem, veidojoties kuras ir iespējama īpašas vielas esamība - dzīva viela, kas veido dažādas .
Ūdens ekoloģiskā loma ir milzīga, un tai ir divi aspekti: tas ir gan ārējais (pirmais aspekts), gan iekšējais (otrais aspekts) vides faktors. Kā ārējās vides faktors ūdens ir daļa no abiotiskajiem faktoriem (mitrums, biotops, klimata un mikroklimata sastāvdaļa). Kā iekšējam faktoram ūdenim ir svarīga loma šūnā un ķermeņa iekšienē. Apskatīsim ūdens lomu šūnā.
Šūnā ūdens veic šādas funkcijas:
1) vide, kurā atrodas visas šūnas organellas;
2) šķīdinātājs gan neorganiskām, gan organiskām vielām;
3) vide dažādu bioķīmisko procesu norisei;
4) katalizators apmaiņas reakcijām starp neorganiskām vielām;
5) reaģents hidrolīzes, hidratācijas, fotolīzes uc procesiem;
6) rada noteiktu šūnas stāvokli, piemēram, turgoru, kas padara šūnu elastīgu un mehāniski stipru;
7) veic būvniecības funkciju, kas sastāv no tā, ka ūdens ir daļa no dažādām šūnu struktūrām, piemēram, membrānām utt.;
8) ir viens no faktoriem, kas apvieno visas šūnu struktūras vienotā veselumā;
9) rada vides elektrovadītspēju, pārnesot neorganiskos un organiskos savienojumus izšķīdušā stāvoklī, izraisot jonu un ļoti polāru savienojumu elektrolītisko disociāciju.
Ūdens loma organismā ir tāda, ka tas:
1) veic transportēšanas funkciju, jo pārvērš vielas šķīstošā stāvoklī, un dažādu spēku (piemēram, osmotiskā spiediena u.c.) rezultātā iegūtie šķīdumi pārvietojas no viena orgāna uz otru;
2) veic vadošu funkciju sakarā ar to, ka organismā ir elektrolītu šķīdumi, kas spēj vadīt elektroķīmiskos impulsus;
3) savieno kopā atsevišķus orgānus un orgānu sistēmas īpašu vielu (hormonu) klātbūtnes dēļ ūdenī, veicot humorālo regulējumu;
4) ir viena no vielām, kas regulē ķermeņa ķermeņa temperatūru (ūdens sviedru veidā izdalās uz ķermeņa virsmas, iztvaiko, kā rezultātā tiek absorbēts siltums un ķermenis atdziest);
5) ir iekļauts pārtikas produktos u.c.
Ūdens nozīme ārpus ķermeņa ir aprakstīta iepriekš (biotops, ārējās temperatūras regulators utt.).
Organismam svarīga loma ir saldūdenim (sāls saturs mazāks par 0,3%). Dabā ķīmiski tīrs ūdens praktiski nepastāv, vistīrākais ir lietus ūdens no lauku apvidiem, tālu no lielām apdzīvotām vietām. Organismiem ir piemērots ūdens, kas atrodas saldūdens tilpnēs - upēs, dīķos, svaigos ezeros.
Margarita Halisova
Nodarbības kopsavilkums “Ūdens ir šķīdinātājs. Ūdens attīrīšana"
Priekšmets: Ūdens ir šķīdinātājs. Ūdens attīrīšana.
Mērķis: nostiprināt izpratni, ka vielas ūdenī nepazūd, bet izšķīst.
Uzdevumi:
1. Nosakiet vielas, kas izšķīstūdenī un kuras nav izšķīdina ūdenī.
2. Iepazīstiniet ar tīrīšanas metodi ūdens – filtrējot.
3. Radīt apstākļus dažādu tīrīšanas metožu identificēšanai un pārbaudei ūdens.
4. Nostiprināt zināšanas par drošas uzvedības noteikumiem, strādājot ar dažādām vielām.
5. Attīstīt loģisko domāšanu, modelējot problēmsituācijas un tās risinot.
6. Izkopt precizitāti un drošu uzvedību, strādājot ar dažādām vielām.
7. Izaudzināt interesi par izziņas darbību un eksperimentēšanu.
Izglītības jomas:
Kognitīvā attīstība
Sociālā un komunikatīvā attīstība
Fiziskā attīstība
Vārdu krājuma darbs:
bagātināšana: filtrs, filtrēšana
aktivizēšana: piltuve
Priekšdarbs: sarunas par ūdeni, tā lomu cilvēka dzīvē; veica ūdens novērojumus bērnudārzā un mājās; eksperimenti ar ūdeni; apskatīja ilustrācijas par šo tēmu « Ūdens» ; iepazinies ar drošības noteikumiem pētījumu un eksperimentu laikā; uzdot mīklas par ūdeni; daiļliteratūras, vides pasaku lasīšana; spēles par ūdeni.
Demonstrācija un vizuāla materiāls: lelle zilā uzvalkā "piliens".
Izdales materiāls: tukšas glāzes ar ūdeni; šķīdinātāji: cukurs, sāls, milti, smiltis, pārtikas krāsvielas, dārzeņu eļļa; plastmasas karotes, piltuves, marles salvetes, vates paliktņi, eļļas auduma priekšauti, tējas krūzes, citrons, ievārījums, vienreizējās lietošanas šķīvji, eļļas lupatiņa galdiem.
GCD kustība
Audzinātāja: - Puiši, pirms sākt ar jums sarunu, es vēlos jums novēlēt mīkla:
Dzīvo jūrās un upēs
Bet tas bieži lido pāri debesīm.
Kā viņai apniks lidot?
Tas atkal nokrīt zemē. (ūdens)
Vai varat uzminēt, par ko būs saruna? Tieši tā, par ūdeni. Mēs to jau zinām ūdens ir šķidrums.
Atcerēsimies, kādas īpašības ūdens mēs noteicām, izmantojot eksperimentus ar citiem klases. Saraksts.
Bērni:
1. U ūdenim nav smaržas.
2. Nav garšas.
3. Tas ir caurspīdīgs.
4. Bezkrāsains.
5. Ūdens iegūst trauka formu, kurā to ielej.
6. Ir svars.
Audzinātāja: - Pa labi. Vai vēlaties vēlreiz eksperimentēt ar ūdeni? Lai to izdarītu, mums īsi jāpārvēršas par zinātniekiem un jāielūkojas mūsu laboratorijā eksperimentēšana:
Pagriezieties pa labi, pagriezieties pa kreisi,
Atrodi sevi laboratorijā.
(bērni tuvojas mini laboratorijai).
Audzinātāja: - Puiši, paskatieties, kurš atkal mūs apciemo? Un kas jauns laboratorijā?
Bērni: - "piliens", vectēva mazmeita Zinoša un skaista kastīte.
Vai vēlaties uzzināt, kas ir šajā kastē? Uzminiet puzles:
1. Atsevišķi es neesmu tik garšīgs,
Bet pārtikā – visiem vajag (sāls)
2. Es esmu balta kā sniegs
Visi ir pagodināti.
Saņēmu to manā mutē -
Tur viņš pazuda. (cukurs)
3. Viņi no manis cep siera kūkas,
Un pankūkas un pankūkas.
Ja gatavojat mīklu,
Viņiem mani jānoliek (milti)
4. Dzeltens, nevis saule,
Līst, nē ūdens,
Pannā puto,
Šļakatas un šņākšana (eļļa)
Pārtikas krāsviela - izmanto kulinārijā kūku dekorēšanai un olu krāsošanai.
Smiltis – celtniecībai, spēlējies ar tām smilšu kastē.
Bērni pārbauda mēģenes ar vielām.
Audzinātāja: - Es atvedu visas šīs vielas "piliens" lai mēs varētu viņai palīdzēt saprast, kas notiks ar ūdeni, mijiedarbojoties ar viņiem.
Audzinātāja: - Kas mums ir nepieciešams, lai sāktu darbu ar ūdeni?
Bērni: - Priekšauti.
(bērni uzvelk eļļas auduma priekšautus un iet pie galda, kur uz paplātes ir glāzes ar tīru ūdeni).
Audzinātāja: - Atcerēsimies noteikumus, pirms sākam strādāt ar tiem vielas:
Bērni:
1. Vielas nevar nogaršot – ir iespējama saindēšanās.
2. Jums rūpīgi jāšņauc, jo vielas var būt ļoti kodīgas un var apdedzināt elpceļus.
Audzinātāja: - Danils parādīs, kā to izdarīt pareizi (ar plaukstu virza smaržu no stikla).
I. Pētījumi Darbs:
Audzinātāja: - Puiši, kas, jūsuprāt, mainīsies, ja izšķīdina šīs vielas ūdenī?
Pirms vielu sajaukšanas ar ūdeni uzklausu bērnu sagaidāmos rezultātus.
Audzinātāja: - Pārbaudīsim.
Es iesaku bērniem katram paņemt glāzi ūdens.
Audzinātāja: - Paskaties un nosaki, kurš tur ir ūdens?
Bērni: - Ūdens ir dzidrs, bezkrāsains, bez smaržas, auksts.
Audzinātāja: - Paņemiet mēģeni ar izvēlēto vielu un izšķīdina glāzē ūdens, maisot ar karoti.
Mēs apsveram. Es klausos bērnu atbildes. Vai viņi uzminēja pareizi?
Audzinātāja: - Kas notika ar cukuru un sāli?
Sāls un cukurs ātri izšķīdina ūdenī, ūdens paliek dzidrs, bezkrāsains.
Milti arī izšķīdina ūdenī, Bet ūdens kļūst duļķains.
Bet pēc ūdens kādu laiku stāvēs, milti nosēžas apakšā, bet risinājums joprojām mākoņains.
Ūdens ar smiltīm kļuva netīrs, duļķains, ja vairs nemaisa, smiltis nogrima stikla apakšā, to var redzēt, t.i., nav izšķīdis.
pārtikas pulveris šķīdinātājsātri mainīja krāsu ūdens, nozīmē, labi šķīst.
Eļļa nav šķīst ūdenī: tas ir vai nu izplatās uz tās virsmas plānas plēvītes veidā vai peld ūdenī dzeltenu pilienu veidā.
Ūdens ir šķīdinātājs! Bet ne visas vielas izšķīst tajā.
Audzinātāja: - Puiši, mēs strādājām ar jums un "piliens" aicina mūs atpūsties.
(Bērni sēž pie cita galda un tiek spēlēta spēle.
Spēle: “Uzmini dzēriena garšu (tēja)».
Tējas dzeršana ar dažādām garšām: cukurs, ievārījums, citrons.
II Eksperimentālais darbs.
Mēs tuvojamies 1. tabulai.
Audzinātāja: - Puiši, vai ir iespējams attīrīt ūdeni no šīm vielām, kuras mēs izšķīdis? Atgrieziet to iepriekšējā caurspīdīguma stāvoklī bez nogulsnēm. Kā to izdarīt?
Iesaku paņemt brilles no risinājumus un dodieties uz 2. tabulu.
Audzinātāja: - Varat to filtrēt. Šim nolūkam jums ir nepieciešams filtrs. No kā var izgatavot filtru? Mēs to darīsim, izmantojot marles salveti un vates spilventiņu. Parādu (piltuvē ieliku vairākās kārtās salocītu marles salveti un vates tamponu un ieliku tukšā glāzē).
Filtru izgatavošana kopā ar bērniem.
Es parādu filtrēšanas metodi, un tad bērni paši filtrē ūdeni ar izvēlēto vielu.
Atgādinu bērniem, lai nesteidzas, lej mazā strūklā risinājums piltuvē ar filtru. ES runāju sakāmvārds: “Ja tu steigsies, tu liksi cilvēkiem smieties”.
Apskatīsim, kas notika pēc filtrēšanas ūdens ar dažādām vielām.
Eļļu ātri filtrēja, jo tā nebija izšķīdināts ūdenī, uz filtra ir skaidri redzamas eļļas pēdas. Tas pats notika ar smiltīm. Praktiski netika izfiltrētas vielas, kas būtu labas izšķīdināts ūdenī: cukurs, sāls.
Ūdens ar miltiem pēc filtrēšanas kļuva caurspīdīgāks. Lielākā daļa miltu nosēdās uz filtra, tikai ļoti mazas daļiņas izslīdēja caur filtru un nonāca glāzē, tāpēc ūdens nav pilnīgi caurspīdīgs.
Pēc krāsvielas filtrēšanas filtra krāsa mainījās, bet filtrēja risinājums arī palika krāsā.
GCD rezultāts:
1. Kādas vielas izšķīdina ūdenī? - cukurs, sāls, krāsviela, milti.
2. Kuras vielas nav šķīst ūdenī - smiltīs, eļļa.
3. Ar kādu tīrīšanas metodi ūdens, ko satikām? - filtrēšana.
4. Ar ko? - filtrs.
5. Vai visi ievēroja drošības noteikumus? (viens piemērs).
6. Kas ir interesanti (jauns)šodien uzzināji?
Audzinātāja: - Šodien tu to uzzināji ūdens ir šķīdinātājs, pārbaudīja, kādas vielas izšķīstūdenī un kā jūs varat attīrīt ūdeni no dažādām vielām.
"piliens" paldies par palīdzību un dod jums albumu eksperimentu skicēšanai. Ar šo mūsu pētījumi ir pabeigti, mēs atgriežamies no laboratorijas uz grupai:
Pagriezieties pa labi, pagriezieties pa kreisi.
Jūs atkal atradīsities grupā.
Literatūra:
1. A. I. Ivanova Ekoloģiskie novērojumi un eksperimenti bērnudārzā
2. G. P. Tuguševa, A. E. Čistjakova Vidējās un vecāko pirmsskolas vecuma bērnu eksperimentālās aktivitātes vecuma Sanktpēterburga: Bērnība-Prese 2010.
3. Vecāko pirmsskolas vecuma bērnu kognitīvi pētnieciskās aktivitātes - Bērns bērnudārzā Nr.3,4,5 2003.g.
4. Pirmsskolas vecuma bērna pētnieciskā darbība - D/v Nr.7 2001.g.
5. Eksperimentē ar ūdeni un gaisu - D/V Nr.6, 2008.g.
6. Eksperimentālās aktivitātes bērnudārzā - Pirmsskolas izglītības iestādes Nr.9 skolotāja 2009.g.
7. Spēles - jaunāka pirmsskolnieka eksperimentēšana - Pirmsskolas pedagoģija Nr.5 2010.g.
Uzdevums: Parādiet bērniem dažādu vielu šķīdību un nešķīstību ūdenī.
Materiāli: milti, granulēts cukurs, upes smiltis, pārtikas krāsvielas, veļas pulveris, glāzes tīra ūdens, karotes vai irbulīši, paplātes, attēli, kuros attēlotas uzrādītās vielas.
Apraksts. Bērnu priekšā uz paplātēm atrodas ūdens glāzes, irbulīši, karotes un vielas dažādos traukos. Bērni skatās uz ūdeni un atceras tā īpašības. Kas, jūsuprāt, notiks, ja ūdenim pievienos granulētu cukuru? Vectēvs Know pievieno cukuru, sajauc, un visi kopā vēro, kas ir mainījies. Kas notiek, ja ūdenim pievienosim upes smiltis? Ūdenim pievieno upes smiltis un sajauc. Vai ūdens ir mainījies? Vai kļuva mākoņains vai palika skaidrs? Vai upes smiltis ir izšķīdušas?
Kas notiks ar ūdeni, ja pievienosim tam pārtikas krāsvielu? Pievieno krāsu un sajauc. Kas mainījās? (Ūdens ir mainījis krāsu.) Vai krāsa ir izšķīdusi? (Krāsa izšķīda un mainīja ūdens krāsu, ūdens kļuva necaurspīdīgs.)
Vai milti izšķīst ūdenī? Bērni ūdenim pievieno miltus un samaisa. Par ko kļuva ūdens? Mākoņains vai skaidrs? Vai milti ir izšķīduši ūdenī?
Vai veļas pulveris izšķīst ūdenī? Pievienojiet veļas pulveri un samaisiet. Vai pulveris izšķīdis ūdenī? Ko jūs pamanījāt neparastu? Iemērciet pirkstus maisījumā un pārbaudiet, vai tas joprojām jūtas tāpat kā tīrs ūdens? (Ūdens ir kļuvis ziepjīgs.) Kādas vielas ir izšķīdušas mūsu ūdenī? Kādas vielas nešķīst ūdenī?
(Rezultāti tiek ierakstīti flaneļgrāfā.)
KRĀSAINĀS SMILTIS
Uzdevumi: iepazīstināt bērnus ar krāsaino smilšu veidošanas metodi (jaukšanu ar krāsainu krītu); iemācīt lietot rīvi.
Materiāli: krāsaini krītiņi, smiltis, caurspīdīgs trauks, mazi priekšmeti, 2 maisiņi, mazas rīves, bļodas, karotes (nūjiņas), mazas burciņas ar vākiem.
Apraksts. Mazais žagars, Curiosity, aizlidoja pie bērniem. Viņš lūdz bērnus uzminēt, kas atrodas viņa somās. Bērni mēģina noteikt pēc taustes (Vienā maisā ir smiltis, otrā krīta gabaliņi.) Skolotājs atver maisus, bērni pārbauda savus minējumus. Skolotāja un bērni pārbauda maisiņu saturu. Kas tas ir? Kādas smiltis? Ko ar to var darīt? Kādā krāsā ir krīts? Kādas ir sajūtas? Vai to var salauzt? Kam tas paredzēts? Mazā Gala jautā: “Vai smiltis var krāsot? Kā padarīt to krāsainu? Kas notiek, ja sajaucam smiltis ar krītu? Kā jūs varat padarīt krītu tik brīvi plūstošu kā smiltis? Mazais Gals lepojas, ka viņam ir instruments, ar ko krītu pārvērst smalkā pulverī.
Parāda bērniem rīvi. Kas tas ir? Kā to izmantot? Bērni, sekojot mazā žagata piemēram, ņem bļodas, rīves un berzē krītu. Kas notika? Kādā krāsā ir tavs pulveris? (Mazais olītis jautā katram bērnam) Kā es tagad varu padarīt smiltis krāsainas? Bērni bļodā ieber smiltis un sajauc ar karotēm vai irbulīšiem. Bērni skatās uz krāsainām smiltīm. Kā mēs varam izmantot šīs smiltis? (Izveidojiet skaistus attēlus.)
Mazais Galčofs piedāvā spēlēt. Parāda caurspīdīgu trauku, kas piepildīts ar daudzkrāsainiem smilšu slāņiem, un jautā bērniem: "Kā jūs varat ātri atrast paslēptu priekšmetu?" Bērni piedāvā savas iespējas. Skolotāja paskaidro, ka smiltis nevar sajaukt ar rokām, kociņu vai karoti, un parāda, kā izstumt priekšmetu no smiltīm, kratot trauku.
Kas notika ar krāsainajām smiltīm? Bērni atzīmē, ka tādā veidā mēs ātri atradām objektu un sajaucām smiltis.
Bērni slēpj mazus priekšmetus caurspīdīgās burciņās, pārklāj tās ar daudzkrāsainu smilšu kārtām, aizver burkas ar vākiem un parāda mazajai meitenei, kā viņi ātri atrod paslēpto priekšmetu un sajauc smiltis. Mazais Galčons kā atvadu dāvanu bērniem uzdāvina kastīti ar krāsainu krītu.
SPĒLES AR SMILTIEM
Uzdevumi: nostiprināt bērnu priekšstatus par smilšu īpašībām, attīstīt zinātkāri un novērošanu, aktivizēt bērnu runu un attīstīt konstruktīvās prasmes.
Materiāli: liela bērnu smilšu kaste, kurā atstātas plastmasas dzīvnieku pēdas, dzīvnieku rotaļlietas, lāpstiņas, bērnu grābekļi, lejkannas, šīs grupas pastaigu laukuma plāns.
Apraksts. Bērni dodas ārā un izpēta pastaigu laukumu. Skolotāja vērš viņu uzmanību uz neparastām pēdām smilšu kastē. Kāpēc smiltīs tik skaidri redzamas pēdas? Kuru pēdas tās ir? Kāpēc tu tā domā?
Bērni atrod plastmasas dzīvniekus un pārbauda savus minējumus: viņi ņem rotaļlietas, noliek ķepas smiltīs un meklē to pašu apdruku. Kādas pēdas paliks no plaukstas? Bērni atstāj savas pēdas. Kuram plauksta ir lielāka? Kurš ir mazāks? Pārbaudiet, piesakoties.
Skolotājs atrod vēstuli lācēna ķepās un izņem no tās vietas plānu. Kas tiek rādīts? Kura vieta ir apvilkta ar sarkanu apli? (Smilšu kaste.) Kas vēl tur varētu būt interesants? Varbūt kāds pārsteigums? Bērni, iegremdējot rokas smiltīs, meklē rotaļlietas. Kas tas ir?
Katram dzīvniekam ir sava mājvieta. Lapsai ir... (bedre), lācim ir... (den), sunim ir... (būda). Uzcelsim katram dzīvniekam smilšu māju. Ar kādām smiltīm vislabāk būvēt? Kā padarīt to mitru?
Bērni ņem laistīšanas kannas un laista smiltis. Kur iet ūdens? Kāpēc smiltis kļuva mitras? Bērni būvē mājas un spēlējas ar dzīvniekiem.