extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему: «ВОДА»
Вода в масштабе планеты
Человечество издавна уделяло большое внимание воде, поскольку было
хорошо известно, что там, где нет воды, нет и жизни. В сухой земле зерно
может лежать многие годы и прорастает лишь в присутствии влаги. Несмотря
на   то,   что   вода   –   самое   распространенное   вещество   на   Земле,   она
распределена на поверхности планеты весьма неравномерно. На африканском
континенте   и   в   Азии   имеются   огромные   пространства,   лишенные   воды,   –
пустыни. Целая страна – Алжир – живет на привозной воде. Пресную воду
доставляют на судах в некоторые прибрежные районы и на острова Греции.
Иногда там вода стоит дороже вина.
Поверхность   земного   шара   на  3/4  покрыта   водой  –  это   океаны,  моря,
озера,   ледники.   В   довольно   больших   количествах   вода   находится   в
атмосфере, а также в земной коре. Общие запасы свободной воды на Земле
составляют 1,4 млрд км3. Основное количество воды содержится в океанах
(около 97,6 %). В виде льда на нашей планете имеется 2,14 % воды. Вода рек
и озер составляет всего лишь 0,29 %, атмосферная вода – 0,0005 %.
Вода находится в постоянном и активном круговороте. Его движущей
силой   является   Солнце,   а   основным   источником   воды   –   Мировой   океан.
Почти четверть всей падающей на Землю солнечной энергии расходуется на
испарение   воды   с   поверхностей   водоемов.   Ежегодно   таким   образом   в
атмосферу поднимается 511 тыс. км3 воды, из них с поверхности океана – 411
тыс.   км3.   Примерно   2/3   атмосферной   воды   возвращается   в   виде   осадков
обратно в океан, а 1/3 выпадает на сушу. Годовое количество осадков в 40 раз
превышает содержание водяного пара в атмосфере. Выпав сразу, они могли
бы образовать на Земле слой толщиной 1 м. Эта вода пополняет ледники,
реки   и   озера.   В   свою   очередь,   материковые   поверхностные   воды   снова
стекают   в   моря   и   океаны,   растворяя   встречающиеся   им   на   пути   породы.
Увлажняющая   почву   вода   всасывается   корнями   растений.  Вместе   с   водой
растения   получают   растворенные   питательные   вещества.   В   растениях   она
поднимается   по   стеблям   и   возвращается   в   виде   пара   в   атмосферу   через
листья.   Важным   регулятором   количества   воды   на   суше   являются   горные
ледники. Они отдают воду в основном в летние месяцы, когда происходит
особенно интенсивное таяние горного льда и снега. Уместно отметить, что
ледники – главное хранилище пресной воды на нашей планете. Подсчитано,
что они содержат около 30 млн км3 пресной воды, в то время как все реки –
не более 1,2 тыс. км3.
Итак, вода находится на Земле в постоянном движении. Среднее время
ее   пребывания   в   атмосфере   оценивается   10   сутками,   хотя   и   меняется   с
широтой   местности.   Для   полярных   широт   оно   может   достигать   15,   а   в
средних – 7 суток. Смена воды в реках происходит в среднем 30 раз в год, то есть каждые 12 дней. Влага, содержащаяся в почве, обновляется за 1 год.
Воды проточных озер обмениваются за десятки лет, а непроточных – за 200–
300 лет. Воды Мирового океана обновляются в среднем за 3000 лет. Из этих
цифр можно получить представление о том, сколько времени необходимо для
самоочистки водоемов. Нужно лишь иметь в виду, что если река вытекает из
загрязненного   озера,   то   время   ее   самоочистки   определяется   временем
самоочистки озера.
Круговорот   воды   –   исключительно   важный   процесс.   Он   обеспечивает
сушу пресной водой, которая постоянно возобновляется. В процессе этого
круговорота   вода   разрушает   и   растворяет   твердые   породы   на   суше   и
переносит их в другие места с образованием наносов. Конечно, в процессы
разрушения и видоизменения поверхности Земли внесли свою лепту также
ветер и вулканические извержения, солнечное воздействие и землетрясения, а
позднее и живые организмы.
Таким   образом,   вода   играет   важную   роль   транспортного   средства   в
  Подземные   воды   постоянно   ведут
геологических   превращениях.
разрушительную   и   созидательную   работу,   формируя   месторождения
полезных   ископаемых.   Однако   период   наблюдения   человечества   за
геологическими   процессами   столь   короток,  что   изменения   практически   не
заметны.
Вода в организме человека
Не очень легко представить, что человек примерно на 65 % состоит из
воды.   С   возрастом   содержание   воды   в   организме   уменьшается.   Эмбрион
состоит   из   воды   на   97 %,   в   теле   новорожденного   содержится   75 %,   а   у
взрослого человека – около 60 % воды.
В   здоровом   организме   взрослого   человека   наблюдается   состояние
водного   равновесия,   или   водного   баланса.   Оно   заключается   в   том,   что
количество   воды,   потребляемое   человеком,   равно   количеству   воды,
выводимой из организма. Водный обмен является важной составной частью
общего обмена веществ живых организмов, в том числе и человека. Водный
обмен включает процессы всасывания воды, которая поступает в желудок при
питье и с пищевыми продуктами, распределения ее в организме, выделения
через   почки,   мочевыводящие   пути,   легкие,   кожу   и   кишечник.   Следует
отметить,   что   вода   также   образуется   в   организме   вследствие   окисления
жиров,   углеводов   и   белков,   принятых   с   пищей.   Такую   воду   называют
метаболической. Слово «метаболизм» в переводе с древнегреческого означает
«перемена», «превращение». В медицине и биологии метаболизмом называют
процессы   превращения   веществ   и   энергии,
  лежащие   в   основе
жизнедеятельности   организмов.   Белки,   жиры   и   углеводы   окисляются   в
организме с образованием воды Н2О и углекислого газа (диоксида углерода)
СО2. При окислении 100 г жиров образуется 107 г воды, а при окислении 100 г
углеводов   –   55,5   г   воды.   Некоторые   организмы   обходятся   лишь метаболической   водой   и   не   потребляют   ее   извне.   Примером   является
ковровая   моль.   Не   нуждаются   в   воде   в   природных   условиях   тушканчики,
которые водятся в Европе и Азии, и американская кенгуровая крыса. Многие
знают,   что   такое   животное,   как   верблюд,   обладает   феноменальной
способностью   долгое   время   обходиться   без   пищи   и   воды.   Например,   за
восьмидневный переход по пустыне верблюд при массе 450 кг может потерять
100 кг, а потом восстановить их без последствий для организма. Установлено,
что   его   организм   использует   воду,   содержащуюся   в   жидкостях   тканей   и
связок, а не крови, как это происходит в организме человека. Кроме того, в
горбах   верблюда   содержится   жир,   который   служит   одновременно   запасом
пищи и источником метаболической воды.
Общий   объем   воды,   потребляемый   человеком   в   сутки   при   питье   и   с
пищей, составляет 2–2,5 л. Благодаря водному балансу столько же воды и
выводится из организма. Через почки и мочевыводящие пути удаляется около
50–60 % воды. При потере организмом человека 6–8 % влаги сверх обычной
нормы повышается температура тела, краснеет кожа, учащается сердцебиение
и   дыхание,   появляется   мышечная   слабость   и   головокружение,   начинается
головная боль. Потеря 10 % воды может привести к необратимым изменениям
в организме, а потеря 15–20 % приводит к смерти, поскольку кровь настолько
густеет,   что   с   ее   перекачкой   не   справляется   сердце.   В   сутки   сердцу
приходится   перекачивать   около   10000   л   крови.   Без   пищи   человек   может
прожить около месяца, а без воды – всего лишь несколько суток. Реакцией
организма на нехватку воды является жажда. В этом случае ощущение жажды
объясняют раздражением слизистой оболочки рта и глотки изза большого
понижения   влажности.   Существует   и   другая   точка   зрения   на   механизм
формирования этого ощущения. В соответствии с ней сигнал о понижении
концентрации воды в крови на клетки коры головного мозга подают нервные
центры, заложенные в кровеносных сосудах.
Водный обмен в организме человека регулируется центральной нервной
системой   и   гормонами.   Нарушение   функции   этих   регуляторных   систем
вызывает нарушение водного обмена, что может приводить к отекам тела.
Конечно,   различные   ткани   человеческого   организма   содержат   различное
количество   воды.   Самая   богатая   водой   ткань   –   стекловидное   тело   глаза,
содержащее 99 % воды. Самая же бедная – эмаль зуба. В ней воды всего лишь
0,2 %. Много воды содержится в веществе мозга.
Регулятор климата
Океаны   и   моря   являются   регуляторами   климата   в   отдельных   частях
земного   шара.   Суть   этого   явления   заключается   в   океанических   течениях:
теплые течения переносят теплую воду из экваториальных районов в более
холодные (течение Гольфстрим, а также Японское, Бразильское, Восточно
Австралийское),   а   противоположные   им   холодные   течения   –   Канарское,
Калифорнийское,   Перуанское,   Лабрадорское,   Бенгальское   –   наоборот,   из арктических   районов   в   более   теплые.   Вода   обладает   очень   высокой
теплоемкостью. Для нагревания 1 м3  воды на 1° требуется энергия, которая
позволяет нагреть на такую же температуру 3000 м3 воздуха. Естественно, что
при   охлаждении   водоемов   эта   теплота   передается   в   окружающее
пространство. Поэтому в районах, прилегающих к морским бассейнам, редко
бывают   большие   перепады   температур   воздуха   в   летнее   и   зимнее   время.
Водные массы сглаживают эти перепады – осенью и зимой вода подогревает
воздух, а весной и летом охлаждает.
Другой   важной   функцией   океанов   и   морей   является   регулирование
содержания   в   атмосфере   углекислого   газа   (диоксида   углерода).   Его
относительное содержание в атмосфере невелико и составляет всего лишь
0,03–0,04 %.   Однако   общая   масса,   заключающаяся   в   атмосфере,   очень
большая   –   2000–2500   млрд   т.   В   связи   с   развитием   энергетики,
промышленности   и   транспорта   сжигается   огромное   количество   угля   и
нефтепродуктов. Основным продуктом их окисления является СО2. Учеными
установлено, что атмосферный СО2  обладает способностью не пропускать в
космическое   пространство   тепловое   излучение   Земли   («парниковый
эффект»). Чем больше СО2  в атмосфере, тем теплее климат Земли. Общее
потепление климата может привести к катастрофическим последствиям. В
результате потепления усилится таяние льдов на полюсах планеты и в горных
районах, что приведет к повышению уровня Мирового океана и к затоплению
огромных   площадей   суши.   Подсчитано,   что   если   расплавить   все   ледники
Гренландии   и   Антарктиды,  то   уровень   океана   поднимется   почти   на  60  м.
Нетрудно   догадаться,   что   тогда   многие   приморские   города   окажутся   под
водой.
Важным   регулятором   содержания   СО2  в   атмосфере   является
растительный покров Земли. В результате фотосинтеза растения превращают
СО2 в клетчатку и освобождают кислород:
6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2
Уместно отметить, что растения – основные поставщики атмосферного
кислорода, а его источником прямо или косвенно является вода. Ежегодное
продуцирование кислорода земной растительностью составляет 300 млрд т.
Основную роль в регулировании содержания СО2  в атмосфере играют
океаны.   Между   Мировым   океаном   и   атмосферой   Земли   устанавливается
равновесие: углекислый газ СО2 растворяется в воде, превращаясь в угольную
кислоту Н2СО3, и далее превращается в донные карбонатные осадки. Дело в
том,   что   в   морской   воде   содержатся   ионы   кальция   и   магния,   которые   с
карбонатным   ионом   могут   превращаться   в   малорастворимые   соли   –
карбонаты   кальция   СаСО3  и   магния   MgCO3.   Многие   морские   организмы
извлекают первый из них из морской воды и строят из него панцири. При
отмирании этих организмов за большие периоды времени на дне образуются
огромные скопления панцирей. Так формируются залежи мела, а в результате вторичных геологических превращений – залежи известняков, часто в виде
бутовых   плит.   Как   мел,   так   и   бутовый   камень   широко   используют   в
строительном деле.
Около   половины   поступающего   в   океан   углекислого   газа
концентрируется  в  виде  карбоната  кальция  в коралловых  рифах. Кораллы
являются   скелетами   полипов   –   придонных   морских   беспозвоночных
организмов. Цвет коралла зависит от состава и количества включенного в него
органического   вещества.   Меньшую   роль   в   окраске   коралла   играют   ионы
металлов. Обычно соли железа окрашивают кораллы в красный, оранжевый и
коричневый цвета, а соли марганца – в серый цвет. В последние годы из белых
кораллов   японские   стоматологи   стали   изготавливать   искусственные   зубы.
Они не окисляются и не разрушают ткани ротовой полости. Иногда белые
кораллы используют в качестве заменителей кости. Коралл не отчуждается
организмом   и   приживляется   лучше,   чем   инородные   кости,   металлы   или
пластмасса.   Ноздреватая   структура   коралла   постепенно   заполняется
новообразованной костной тканью и становится довольно прочной.
Трудно представить, какой была бы наша планета, если бы океаны не
связывали атмосферный углекислый газ.
Одному   зеленому   покрову   Земли   невозможно   было   бы   справиться   с
задачей удержания примерно на одном уровне содержания СО2 в атмосфере.
Подсчитано, что  наземные растения для  построения  своего  тела  ежегодно
потребляют   из   атмосферы   20   млрд   т   СО2,   а   обитатели   океанов   и   морей
извлекают из воды 155 млрд т.
Не менее важным веществом в создании «парникового эффекта», чем
СО2,   является   атмосферная   вода.   Она   также   перехватывает   и   поглощает
тепловое   излучение   Земли.   Однако   в   атмосфере   ее   гораздо   больше,  чем
углекислого   газа.   Атмосферную   влагу,   особенно   в   виде   облаков,   иногда
называют «одеялом» планеты. Многие замечали, что при ясном и безоблачном
небе   ночи   бывают   холоднее,   чем   в   облачную   погоду.   Согласитесь,   что
сравнение с одеялом в данном случае довольно образное и точное.
Пресная вода
Вероятно, многие не в полной мере осознают истинное значение воды для
человека. Это особенно справедливо для жителей северных районов нашей
страны, где пресная вода имеется в относительном достатке. Однако то же
самое нельзя сказать о жителях засушливых районов. Там с детства человек
умеет   ценить   и   беречь   воду,   поскольку   знает,   что   без   воды   нет   жизни.
Несмотря   на   то,   что   вода   –   самое   распространенное   на   Земле   вещество,
запасы пресной воды довольно ограниченны. Они составляют около 30 млн.
км3.  При  норме  водоснабжения  1000  т  воды  в  год  на  человека  (с учетом
промышленности и сельского хозяйства) этого количества может хватить на
20   млрд   человек.   В   будущем   с   ростом   численности   населения   природной
пресной   воды   будет   явно   недостаточно.   С   учетом   того,   что   источники пресной воды распределены на Земле неравномерно, в некоторых странах уже
сегодня ощущается острая нехватка пресной воды. Для других регионов мира
при   относительном   достатке   пресной   воды   возникла   проблема   недостатка
чистой воды, поскольку водоемы оказались загрязненными промышленными
отходами   и   бытовыми   стоками.   До   поры   до   времени   природа   сама
справлялась с задачей очистки загрязненных человеком вод. Однако с ростом
промышленного   производства   и   с   концентрацией   населения   в   городах
природе   стало   все   труднее   справляться   с   этой   задачей.   В   связи   с   этим
возникла необходимость в строительстве очистных сооружений.
К основным потребителям пресной воды относятся: сельское хозяйство
(70 %),   промышленность,   включая   энергетику   (20 %)   и   коммунальное
хозяйство   (10 %).   В   промышленном   производстве   наиболее   водоемкими
являются   химическая,
  целлюлознобумажная   и   металлургическая
промышленность.   Так,   на   изготовление   1   т   синтетического   волокна
расходуется 2500–5000 м3  воды, пластмассы – 500–1000, бумаги – 400–800,
стали и чугуна – 160–200 м3 воды. Опыт показывает, что на бытовые нужды
житель   благоустроенного   города   расходует   200–300   л   воды   в   день.
Распределение   потребления   воды   в   среднем   следующее:   на   приготовление
пищи и питье расходуется всего лишь 5 %, в смывном бачке туалета – 43, для
ванны и душа – 34, на мытье посуды – 6, на стирку – 4, на уборку помещения –
3 %.
Для приготовления пищи и в качестве питьевой может быть использована
природная вода, если она не содержит вредных микроорганизмов, а также
вредных   минеральных   и   органических   примесей,   если   она   прозрачна,
бесцветна и не имеет привкуса и запаха. В соответствии с Государственным
стандартом содержание минеральных примесей не должно превышать 1 г/л.
Кислотность   воды   в   единицах   рН   должна   быть   в   пределах   6,5–9,5.
Концентрация нитратиона не должна превышать 50 мг/л. Естественно, что
она   должна   также   отвечать   бактериологическим   требованиям   и   иметь
допустимые   показатели   по   токсичным   химическим   соединениям.   Этим
требованиям наиболее часто удовлетворяет колодезная и родниковая вода.
Однако в больших количествах найти воду, отвечающую Государственному
стандарту, трудно. Поэтому ее приходится очищать на специальных станциях.
Основными стадиями очистки являются фильтрование (через слой песка) и
обработка   окислителями   (хлором   или   озоном).   В   некоторых   случаях
приходится применять коагуляцию. Для этого используют сульфат алюминия.
В слабощелочной  среде, создаваемой  карбонатами  кальция,  под  действием
воды   эта   соль   гидролизуется,   и   из   нее   получается   хлопьевидный   осадок
гидроксида алюминия Аl(ОН)3, а также сульфат кальция в соответствии с
уравнением:
Аl2(SО4)3 + 3Са(НСО3)2 = 2Аl(ОН)3 + 3СаSО4 + 6СО2 Гидроксид   алюминия   Аl(ОН)3  вначале   образуется   в   виде   мелких
коллоидных   частиц,  которые   со   временем   объединяются   в  более   крупные.
Этот   процесс   называют   коагуляцией.   При   коагуляции   хлопья   Аl(ОН)3
захватывают   взвешенные   примеси   и   адсорбируют   на   своей   поверхности
органические и минеральные вещества.
С давних пор для стерилизации питьевой воды использовалось простое
кипячение,   а   древние   греки   добавляли   в   воду   сухое   вино,   что   создавало
кислую среду, в которой погибали многие болезнетворные микробы.
Питьевая вода должна содержать небольшие количества растворенных
солей и газов. В зависимости от них в различных местах вода отличается по
вкусу. Границей между пресной и минеральной водой считается содержание
минеральных химических соединений в количестве 1 г/л.
Природные   воды,   содержащие   соли,   растворенные   газы,   органические
вещества   в   более   высоких   концентрациях,   чем   питьевая   вода,   называют
минеральными.   Некоторые   из   минеральных   вод   содержат   биологически
активные компоненты: СО2, Н2S, некоторые соли (например, сульфаты натрия
и магния), соединения мышьяка, радиоактивные элементы (например, радон) и
др.   Поэтому   минеральные   воды   с   давних   пор   использовали   в   качестве
лечебного средства. В настоящее время минеральные воды делят на лечебные,
лечебностоловые и столовые.
Лечебные минеральные воды проявляют свое действие в одних случаях
при   наружном,   а   в   других   –   при   внутреннем   применении.   Конечно,   воды,
пригодные для внутреннего применения, иногда оказываются полезными и при
наружном   использовании.   В   качестве   лечебных   вод   широко   известны
сероводородные   (например,   воды   в   районе   курорта   Мацеста),   в   качестве
лечебностоловой воды наиболее известна «Боржоми», а в качестве столовых
вод — «Нарзан» и «Ессентуки № 20». В различных районах нашей страны как
столовые широко используют разные местные минеральные воды, например, в
СанктПетербурге известна вода «Полюстрово». Перед разливом в бутылки
столовые   минеральные   воды   обычно   дополнительно   насыщают   углекислым
газом до концентрации 3–4 %.
Дистиллированная вода, полученная конденсацией пара, практически не
содержит солей и растворенных газов и потому неприятна на вкус. Кроме
того, при продолжительном употреблении она даже вредна для организма.
Это   связано   с   вымыванием   из   клеток   тканей   желудка   и   кишечника
содержащихся   в   них   солей   и   микроэлементов,   которые   необходимы   для
нормального функционирования организма.
Поскольку вода является очень хорошим растворителем, в природе она
всегда содержит растворенные вещества, так как не существует абсолютно
нерастворимых веществ. Их количество и характер зависят от состава пород,
с которыми вода находилась в контакте.
Наименьшее количество примесей и растворенных веществ содержится в
дождевой воде. Однако даже она содержит растворенные газы, соли и твердые частицы. Соли, содержащиеся в дождевой воде, попадают в нее из океанов и
морей.   Лопающиеся   пузырьки   на   поверхности   океанов   выбрасывают   в
атмосферу довольно большое количество солей. Они захватываются потоками
воздуха   (особенно   в   штормовую   погоду)   и   распределяются   в   атмосфере.
Твердый остаток, который образуется при испарении дождевой воды, – это
частички пыли, захваченные капельками дождя. Из 30 л дождевой воды при
испарении   остается   примерно   1   г   сухого   остатка.   Растворенными   газами
являются   как   основные   компоненты   воздуха,   так   и   загрязнения,
встречающиеся в данном районе. Состав дождевых осадков над морем можно
определить по правилу, согласно которому этот состав идентичен тому, что
получается при добавлении к  1 л дистиллированной  воды 1,5 мл морской
воды.
Получение высокочистой воды – весьма сложная задача. Поскольку она
хранится в какомто сосуде, в ней должны быть примеси материала этого
сосуда (будь то стекло или металл). Для прецизионных научных исследований
наиболее   чистую   воду   получают   методом   ректификации   (перегонкой)
дистиллированной воды во фторопластовых колоннах.
Как   уже   было   отмечено,   основные   запасы   пресной   воды   на   Земле
сосредоточены   в   ледниках.   Поскольку   опреснение   морской   воды   требует
больших энергетических затрат и стоит очень дорого, разработаны проекты
транспортировки айсбергов из районов Северного и Южного полюсов к месту
потребления с последующим превращением льда в пресную воду. Однако пока
эти проекты не были осуществлены.
Крупными резервуарами пресной воды являются болота. По некоторым
оценкам,   в   болотах   содержится   воды   столько   же,   сколько   и   в   озерах.
Существует широко распространенное мнение, что болотная вода непригодна
для   питья.   Ее   часто   называют   «гнилой».   Повидимому,   отпугивающим
моментом   выступает   цвет   болотной   воды.   Однако   исторические   записи
свидетельствуют о том, что в далеком прошлом болотной водой заправляли
корабли, отправляющиеся в далекие плавания. Такая вода долго сохраняла
свои питьевые качества. Считают, что причиной этого служат содержащиеся в
ней фенолы, которые играют стерилизующую роль. Заметим, что сам фенол
(карболовая кислота) широко используют в медицине как  антисептическое
средство.
Еще   в   глубокой   древности   было   известно,   что   вода,   находящаяся   в
контакте   с   металлическим   серебром,   приобретает   целебные   свойства.
Древние   индусы   обеззараживали   воду   погружением   в   нее   пластинок   из
металлического серебра. В русской православной церкви прихожане получают
«святую» воду, которая выдерживается в серебряных сосудах. В некоторых
странах   существовал   обычай   при   освящении   колодцев   бросать   в   них
серебряные   монеты.   Поскольку   эти   наблюдения   были   сделаны   разными
народами   и   в   различных   частях   света,   должна   быть   объективная   причина
проявления   особых   свойств   «серебряной»   воды.   В   настоящее   время существует   широко   распространенное   мнение,  что   активным   началом   этой
воды   являются   не   атомы   серебра,   а   ионы   Аg+.   Есть   экспериментальные
данные, свидетельствующие о том, что эти ионы способны проникать внутрь
клеток   бактерий   и   нарушать   их   жизнедеятельность.   Эффективность
уничтожения бактерий в воде, содержащей следы ионов серебра, чрезвычайно
высокая   –   в   1750   раз   выше,   чем   действие   карболовой   кислоты.
Бактерицидность «серебряной» воды сохраняется в течение многих месяцев.
Отсюда можно сделать вывод, что пользоваться столовыми приборами,
изготовленными из серебра, не только приятно, но и полезно.
Статистические   исследования,   охватившие   многие   страны   мира,
показывают, что 80 % всех заболеваний связаны с плохим качеством питьевой
воды   и   нарушением   санитарногигиенических   норм   водоснабжения.   И   еще
одна   цифра:   от   болезней,   связанных   с   водой,   страдает   треть   населения
планеты, то есть 2 млрд человек. После этих цифр так и хочется сказать:
«Будьте осторожны!» и «Берегите воду от загрязнений».
Влажность воздуха
Важной   характеристикой   состояния   атмосферы   является   влажность
воздуха или, что то же самое, степень насыщения воздуха водяными парами.
Она   выражается   отношением   содержания   водяных   паров   в   воздухе   к   их
содержанию   при   насыщении   воздуха   при   данной   температуре.   Поэтому
правильнее говорить не просто о влажности, а об относительной влажности.
При насыщении воздуха водяными парами вода в нем больше не испаряется.
Для   человека   наиболее   благоприятная   влажность   воздуха   –   50 %.   На
влажность,   как   и   на   многое   другое,   распространяется   правило:   слишком
много   и   слишком   мало   –   одинаково   нехорошо.   Действительно,   при
повышенной влажности человек острее ощущает низкие температуры. Многие
могли   убедиться,   что   сильные   морозы   при   низкой   влажности   воздуха
переносятся легче, чем не столь сильные, но при высокой влажности. Дело в
том, что пары воды, так же как и жидкая вода, обладают гораздо большей
теплоемкостью,   чем   воздух.   Поэтому   во   влажном   воздухе   тело   отдает   в
окружающее пространство больше теплоты, чем в сухом. В жаркую погоду
высокая   влажность   опять   же   вызывает   дискомфорт.   В   этих   условиях
уменьшается испарение влаги с поверхности тела (человек потеет), а значит,
тело   хуже   охлаждается   и,   следовательно,   перегревается.   В   очень   сухом
воздухе тело теряет слишком много влаги и, если не удается ее восполнить,
это сказывается на самочувствии человека.
Влажность воздуха влияет на сохранность вещей и изделий из различных
материалов.   Для   музеев,   картинных   галерей   и   книгохранилищ   абсолютно
сухая   атмосфера   столь   же   опасна,   как   и   переувлажненная.   Поддержание
необходимой   концентрации   водяных   паров   (определенной   влажности)
обеспечивается   с   помощью   кондиционеров   воздуха   или   помещением
экспонатов в витрины. Для изделий из металла рекомендуется низкая относительная влажность.
Считают, что железо лучше сохраняется при 20%ной влажности, а медь и
бронза — при 30%ной.
Наилучшая сохранность изделий из дерева достигается при 50–55%ной
влажности, то есть в условиях, наиболее комфортных для человека.
Абсолютно   сухого   воздуха   практически   не   бывает.   В   нем   всегда
присутствует   влага   хотя   бы   в   следовых   количествах.   Оказывается,   что
ничтожные   количества   воды   иногда   могут   сильно   влиять   на   химические
свойства   многих   веществ.   В   1913   г.   английским   химиком   Бейкером   было
установлено,   что   жидкости,  осушаемые   в  течение   девяти   лет   в   запаянных
ампулах,   кипят   при   гораздо   более   высоких   температурах,   чем   указано   в
справочниках.   Например,   бензол   начинает   кипеть   при   температуре   на   26°
выше обычной, этиловый спирт – на 60°, бром – на 59°, а ртуть – без малого на
100°. Температура замерзания этих жидкостей повысилась. Влияние следов
воды   на   эти   физические   характеристики   до   сих   пор   не   нашло
удовлетворительного объяснения. В настоящее время известно, что тщательно
высушенные газы NН3 и НСl не образуют хлорида аммония, а сухой NН4Сl в
газовой   фазе   не   распадается   на   NН3  и   НСl   при   нагревании.   Кислотный
триоксид серы в сухих условиях не взаимодействует с основными оксидами
СаО, ВаО, СuО, а щелочные металлы не реагируют ни с безводной серной
кислотой, ни с безводными галогенами.
В   хорошо   высушенном   кислороде   уголь,   сера,   фосфор   горят   при
температуре, намного превышающей температуру их горения в неосушенном
воздухе. Считают, что влага играет каталитическую роль в этих химических
реакциях.
Влажность   воздуха   измеряют   при   помощи   психрометра   и   волосяного
гигрометра. Первый состоит из двух термометров. Рабочий баллон одного из
них обернут батистовой тканью, смоченной водой. Влажность определяется
по   разности   показаний   сухого   и   смоченного   термометров.   При   большой
влажности разность температур небольшая, а при малой влажности разность
температур высокая. Чем меньше влажность воздуха, тем больше испарение
воды и тем сильнее охлаждение баллона этого термометра. Рабочей частью
гигрометра   является   человеческий   волос,   имеющий   на   своей   поверхности
многочисленные микроскопические поры. Если волос обезжирить, то в его
порах может конденсироваться вода. При увеличении влажности поры полнее
заполняются водой. Это приводит к расширению пор, увеличению их объема,
и волос растягивается. Когда влажность воздуха уменьшается, происходит
испарение влаги, и волос сжимается.
Из   пересыщенного   водяными   парами   воздуха   образуется   туман.   Он
состоит из мельчайших капелек воды размером от 0,0001 до 0,1 мм. Капельки
воды легче конденсируются на твердых частичках, находящихся в воздухе в
виде   пыли.   Особенно   хорошими   центрами   конденсации   являются   частицы
углерода,   содержащиеся   в   дыме.   Знаменитые   лондонские   туманы   были обязаны   своим   происхождением   влажному   морскому   воздуху   и
многочисленным фабрикам и заводам, выделявшим в атмосферу много дыма.
Туман   иногда   оказывает   важную   услугу   сельскохозяйственным   культурам,
уберегая   их   от   заморозков.   Для   защиты   садов   во   время   цветения   от
заморозков   иногда   создают   искусственные   туманы.   Хлорид   кальция   СаСl2
обладает   большой   способностью   притягивать   влагу.   Его   распылением   в
воздухе и создают искусственные туманы.
На   данном   принципе   основаны   процессы   образования   искусственного
дождя.   Для   этого   в   тучи   вводят   затравки,   на   которых   происходит
конденсация воды или кристаллизация льда. Крупные градины получаются в
том случае, если кристаллизация происходит на малом количестве центров.
Если в тучу будет введено много затравок, то получатся мелкие кристаллы
льда   (они   не   могут   вырасти,   так   как   вся   вода   будет   закристаллизована),
которые при  падении на  землю  часто  успевают  растаять и  превратиться в
дождь. В качестве широко распространенных затравок служат иодид серебра,
иодид   свинца   и   другие   вещества.   Для   широкого   применения   эти   соли
довольно   дороги.   Однако   град   может   привести   к   гораздо   большим
экономическим потерям.
Кроме дождя и града атмосферные осадки также выпадают в виде снега.
Причудливые   формы   снежинок   издавна   привлекали   внимание   человека.
Оказалось,   что   их   форма,   размер   и   характер   зависят   от   вида   и   высоты
облаков, в которых они образовались, от температуры тех слоев атмосферы,
которые   снежинкам   пришлось   пересечь   при   падении   на   землю.   По   виду
снежинок  метеорологи   судят  о  погоде  в верхних  слоях   атмосферы   в дни,
когда снегопад не позволяет вести наблюдения.
Лед
Вода – самое удивительное вещество в природе. В отличие от других
аналогичных   соединений   она   имеет   много   аномалий.   К   ним   относятся
необычно   высокая   температура   кипения   и   теплота   парообразования.   Вода
характеризуется высокой теплоемкостью, которая позволяет использовать ее
в качестве теплоносителя в теплоэнергетических установках. В природе это
свойство   проявляется   в   смягчении   климата   вблизи   больших   водоемов.
Необычно высокое поверхностное натяжение воды обусловило ее хорошую
способность смачивать поверхности твердых тел и проявлять капиллярные
свойства, т. е. способность подниматься вверх по порам и трещинам пород и
материалов вопреки земному притяжению.
Весьма   редкое   свойство   воды   проявляется   при   ее   превращении   из
жидкого состояния в твердое. Этот переход связан с увеличением объема, и,
следовательно, с уменьшением плотности.
Ученые доказали, что вода в твердом состоянии имеет ажурное строение
с полостями и пустотами. При плавлении они заполняются молекулами воды,
поэтому   плотность   жидкой   воды   оказывается   выше   плотности   твердой. Поскольку лед легче воды, то он плавает на ней, а не опускается на дно. Это
играет в природе очень важную роль. Если бы плотность льда была выше, чем
воды, то, появившись на поверхности вследствие охлаждения верхнего слоя
воды   холодным   воздухом,   он   погружался   бы   на   дно   и   в   результате   весь
водоем должен был бы промерзнуть. Это катастрофически сказалось бы на
жизни водных организмов.
Способность воды расширяться при замерзании приносит много хлопот в
быту   и   технике.   Практически   каждый   человек   был   свидетелем   того,   что
замерзшая вода разрывает стеклянную емкость, будь то бутылка или графин.
Гораздо большую неприятность доставляет промерзание водопровода, так как
при этом почти неизбежным результатом являются лопнувшие трубы. По этой
же   причине   в   предстоящую   морозную   ночь   вода   сливается   из   радиаторов
охлаждения автомобильных двигателей.
Поскольку   вода   при   замерзании   увеличивается   в   объеме,   то   в
соответствии   с   принципом   Ле   Шателье   увеличение   давления   должно
приводить к плавлению льда. Действительно, это наблюдается на практике.
Хорошее   скольжение   коньков   на   льду   обусловливается   именно   этим
обстоятельством.   Площадь   лезвия   конька   невелика,   поэтому   давление   на
единицу площади большое и лед под коньком подплавляется.
Интересно,  что   если   над   водой   создать   высокое   давление   и   затем   ее
охладить   до   замерзания,   то   образующийся   лед   в   условиях   повышенного
давления плавится не при 0 °С, а при более высокой температуре.
Так,   лед,   полученный   при   замерзании   воды,   который   находится   под
давлением 20 000 атм, в обычных условиях плавится только при 80 °С.
Еще одна аномалия жидкой воды связана с неравномерным изменением
ее   плотности   при   изменении   температуры.   Уже   давно   установлено,   что
наибольшей   плотностью   вода   обладает   при   температуре   +4°С.   При
охлаждении   воды   в   водоеме   более   тяжелые   поверхностные   слои   тонут,   в
результате чего происходит хорошее перемешивание теплой и более легкой
глубинной   воды   с   поверхностной.   Погружение   поверхностных   слоев
происходит лишь до тех пор, пока вода в водоеме охлаждается до 4°С. После
этого   порога   плотность   более   холодных   поверхностных   слоев   не
увеличивается, а уменьшается, и они плавают на поверхности не погружаясь.
При охлаждении ниже 0 °С эти поверхностные слои превращаются в лед.
Экологические проблемы чистой воды
Еще   раз   хотелось   бы   отметить,   что   чистая   пресная   вода   –   большая
ценность, и, к сожалению, ее природные ресурсы исчерпаемы. Воду нужно
беречь и защищать от загрязнений, помня, что она – важная составная часть
среды обитания человека. Подсчитано, что в нашей стране в водопроводной
сети   и   ее   арматуре   за   счет   утечек   в   среднем   теряется   от   20   до   30 %
водопроводной   воды.
  В   некоторых   странах   разрабатываются
водосберегающие   технологии   в   бытовом   водопользовании.   Например,   в Швеции сконструировано устройство и разработан способ удаления отходов в
туалете  с помощью  сжатого  воздуха  и  лишь  небольшого  количества  воды.
Созданы   краны   в   умывальниках,   которые   автоматически   отключают   воду,
когда человек отводит от него руки. Утечки воды приводят к затоплению
подвальных   помещений   и   тем   самым   изменяют   экологическую   обстановку
дома,   района   или   даже   города   в   целом.   Массовое   затопление   подвалов   в
некоторых   городах   уже   привело   к   появлению   городских   комаров  –   новой
разновидности   этих   насекомых.  Они   размножаются   не   только   летом,  но   и
зимой, и мигрируют по системам вентиляции, мусоропроводам, лестничным
клеткам, создавая много неудобств жильцам таких домов.
Утечки   вне   домов   на   магистральных   водопроводах   приводят   к   снижению
несущей   способности   грунтов,   вызывают   развитие   оползней,   создают
подземные вымоины, что приводит к провалам грунта и иногда к разрушению
зданий и сооружений.


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему:
«ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД»
Под   загрязнением   водоемов   понимается   снижение   их   биосферных
функций и экономического значения в результате поступления в них вредных
веществ.   Одним   из   видов   загрязнения   водоемов   является  тепловое
загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают
подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры
воды.   С   повышением   температуры   в   водоеме   уменьшается   количество
кислорода,   увеличивается   токсичность   загрязняющих   воду   примесей,
нарушается биологическое равновесие.
В   загрязненной   воде   с   повышением   температуры   начинают   бурно
размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую
воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.
В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные
воды.   Раньше   они   считались   наиболее   чистыми.   Но   в   настоящее   время   в
результате   хозяйственной   деятельности   человека   многие   источники
подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение
настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья.
  химическая,
  сталелитейная,
Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной
воды. Основными  ее потребителями  являются промышленность   и сельское
  Наиболее   водоемкие   отрасли   промышленности   –
хозяйство.
горнодобывающая,
  нефтехимическая,
целлюлознобумажная   и   пищевая.   На   них   уходит   до   70   %   всей   воды,
затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды –
сельское   хозяйство:   на   его   нужды   уходит   60–80%   всей   пресной   воды.   В
современных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде на
коммунальнобытовые   нужды.   Объем   потребляемой   для   этих   целей   воды
зависит от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л на одного
человека. В Москве, например, на каждого жителя приходится около 650 л,
что является одним из самых высоких показателей в мире.
Из анализа водопользования за 5–6 прошедших десятилетий вытекает,
что   ежегодный   прирост   безвозвратного   водопотребления,   при   котором
использованная вода безвозвратно теряется для природы, составляет 4–5 %.
Перспективные   расчеты   показывают,   что   при   сохранении   таких   темпов
потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 г.
человечество может исчерпать все запасы пресной воды.
Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только
территории,   которые   природа   обделила   водными   ресурсами,   но   и   многие
регионы,   еще   недавно   считавшиеся   благополучными   в   этом   отношении.   В настоящее   время   потребность   в   пресной   воде   не   удовлетворяется   у   20 %
городского и 75 % сельского населения планеты.
Вмешательство   человека   в   природные   процессы   затронуло   даже   крупные
реки, такие как Волга, Дон, Днепр, изменив в сторону уменьшения объемы
переносимых   водных   масс  (сток   рек).  Используемая   в  сельском   хозяйстве
вода по большей части расходуется на испарение и образование растительной
биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболее
обжитых районах страны сток рек сократился на 8 %, а у таких рек, как Дон,
Терек, Урал – на 11–20 %. Весьма драматична судьба Аральского моря, по
сути   прекратившего   существование   изза   чрезмерного   забора   вод   из   рек
Сырдарьи и Амударьи на орошение. Ограниченные запасы пресной воды еще
больше сокращаются изза их загрязнения. Главную опасность представляют
сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку
значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в
виде сточных вод.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным
требованиям.
  Многолетние   наблюдения   за   динамикой   качества
поверхностных   вод   обнаруживают   тенденцию   увеличения   числа   створов   с
высоким   уровнем   загрязненности   (более   10   ПДК)   и   числа   случаев
экстремально высокого содержания (свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ
в водных объектах.
Состояние   водных   источников   и   систем   централизованного
водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а
в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это
состояние   достигло   опасного   уровня   для   здоровья   человека.   Службы
санитарноэпидемиологического   надзора   постоянно   отмечают   высокое
загрязнение поверхностных вод.
Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с
поверхностным   и   ливневым   стоком   с   территорий   санитарно
неблагоустроенных   мест,   сельскохозяйственных   объектов   и   угодий,   что
влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой
воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Москве. В
связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако, небезопасно
для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.
Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и
нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее
выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с
человеческой   деятельностью:
транспортировкой,
нефтедобычей, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного
сырья.
Среди продуктов промышленного производства особое место по своему
отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают
токсичные   синтетические   вещества.   Они   находят   все   более   широкое
применение   в   промышленности,   на   транспорте,   в   коммунальнобытовом
хозяйстве.   Концентрация   этих   соединений   в   сточных   водах,   как   правило,
составляет 5–15 мг/л при ПДК 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в
водоёмах   слой   пены,   особенно   хорошо   заметный   на   порогах,   перекатах,
шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при
концентрации 1–2 мг/л.
Наиболее   распространенными
загрязняющими   веществами   в
поверхностных   водах   являются   фенолы,   легко   окисляемые   органические
вещества,   соединения   меди,   цинка,   а   в   отдельных   регионах   страны   –
аммонийный   и   нитритный   азот,   лигнин,   ксантогенаты,   анилин,   метил
меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ
вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и
цветной   металлургии,   химической,   нефтехимической,   нефтяной,   газовой,
угольной,   лесной,   целлюлознобумажной   промышленности,   предприятий
сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих
территорий.
Наибольшую   опасность   для   водной   среды   из   металлов   представляют
ртуть, свинец и их соединения.
Расширенное   производство   (без   очистных   сооружений)   и   применение
ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными
соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого
внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями,
поступления   в   водоемы   воды,   стекающей   с   поверхности   обработанных
сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий
производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении
и частично с атмосферными осадками.
Наряду   с   ядохимикатами,   сельскохозяйственные   стоки   содержат
значительное   количество   остатков   удобрений   (азота,   фосфора,   калия),
вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений
азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с
канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в
почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.
Вначале   в   таком   водоеме   резко   увеличивается   количество
микроскопических   водорослей.   С   увеличением   кормовой   базы   возрастает
количество   ракообразных,   рыб   и   других   водных   организмов.   Затем
происходит   отмирание   огромного   количества   организмов.   Оно   приводит   к
расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению
сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным   для   существования   любых   форм   организмов.   Водоем
постепенно «умирает».
Современный   уровень   очистки   сточных   вод   таков,   что   даже   в   водах,
прошедших   биологическую   очистку,   содержание   нитратов   и   фосфатов
достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.
Эвтрофизация  – обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост
фитопланктона.   От   этого   вода   мутнеет,   гибнут   бентосные   растения,
сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие
на глубине рыбы и моллюски.
Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают
ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Загрязнению   подвергаются   не   только   поверхностные,   но   и   подземные
воды. В целом состояние подземных вод оценивается как критическое и имеет
опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.
Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных
горизонтов)   вслед   за   другими   элементами   окружающей   среды   испытывают
загрязняющее   влияние   хозяйственной   деятельности   человека.   Подземные
воды   страдают   от   загрязнения   нефтяных   промыслов,   предприятий
горнодобывающей промышленности, полей фильтрации, шламонакопителей и
отвалов   металлургических   заводов,   хранилищ   химических   отходов   и
удобрений,   свалок,   животноводческих   комплексов,   не   канализированных
населенных   пунктов.   Происходит   ухудшение   качества   воды   в   результате
подтягивания   некондиционных   природных   вод   при   нарушении   режима
эксплуатации   водозаборов.   Площади   очагов   загрязнения   подземных   вод
достигают сотен квадратных километров. Из загрязняющих подземные воды
веществ   преобладают:   нефтепродукты,   фенолы,   тяжелые   металлы   (медь,
цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота.
Перечень   веществ,
  не
регламентирован,   поэтому   нельзя   составить   точную   картину   загрязнения
подземных вод.
  контролируемых   в   подземных   водах,
Серьезное   препятствие   для   использования   канализационного   ила   и
богатых биогенами сточных вод в сельском хозяйстве – их промышленное
загрязнение.   Индустрия   часто   сбрасывает   свои   отходы,   содержащие   такие
ядовитые вещества, как свинец, ртуть, хром и не разлагаемую биологически
органику,   в   системы   канализации.   А   различные   стадии   обработки
канализационных стоков не устраняют эти химические компоненты, которые
губят организмы, используемые при вторичной очистке, тем самым снижая ее
эффективность. Кроме того, они связываются с органическим веществом и, попадая в обработанный ил, делают его неприменимым в сельском хозяйстве,
поскольку   он   становится   токсичным   для   растений.   Такие   сточные   воды
непригодны и для орошения.
Однако Акт о чистой воде в настоящее время требует от промышленных
предприятий либо очищать от токсичных элементов сточные воды перед их
сбросом   в   муниципальные   системы   канализации,
  либо   находить
альтернативные   способы   избавления   от   них.   Когда   нормы   по   такой
предварительной   очистке   и   контроль   над   их   соблюдением   станут   более
строгими, канализационный ил и сточные воды станут шире применяться в
жизнедеятельности человека.
Воздействия   человеческого   общества   на   гидросферу   приводят   к
увеличению уровня содержания вредных веществ в гидросфере, появлению
новых химических соединений, частиц и чужеродных предметов, чрезмерному
повышению температуры, радиоактивности и т. д.
Загрязнение   водоемов   угрожает   здоровью   человека   и   состоянию
окружающей   среды,   ограничивает   возможности   дальнейшего   развития
человеческого общества. Почти все стороны деятельности человека влекут те
или   иные   формы   загрязнения.   Исходные   причины   –   стихийный   рост
промышленности,   энергетики,   транспорта,   широкая   химизация   сельского
хозяйства и быта, быстрый рост народонаселения планеты.
Ежегодно в гидросферу сбрасывается около 6 ∙ 1011 тонн промышленных
и бытовых стоков, около 1010 тонн нефти и нефтепродуктов; на разбавление
сточных   вод   расходуется   40 %   объема   мировых   ресурсов   устойчивого
речного   стока;   в   сельском   хозяйстве   используется   1011  тонн   минеральных
удобрений,   из   которых   только   часть   усваивается   растениями,   а   остальное
смывается в водоемы.
Масштабы   загрязнения   так   велики,   что   естественные   процессы
метаболизма и разбавляющая способность биосферы в ряде районов мира не в
состоянии   нейтрализовать   вредное   влияние   хозяйственной   деятельности
человека.   Накопление   стойких   веществ,   которые   почти   не   разрушаются   в
природе (пестициды, полихлорбифенилы и др.), а также веществ, имеющих
естественные   механизмы   разложения   или   усвоения   (удобрения,   тяжёлые
металлы и др.), в количествах, превышающих способность гидросферы к их
переработке, нарушает сложившиеся в ходе длительной эволюции природные
системы   и   связи,   подрывает   способность   природных   комплексов   к
саморегуляции. Введение в круговорот веществ гидросферы миллионов тонн
хлорорганических соединений, в том числе пестицидов, приводит к тому, что,
с   одной   стороны,   сокращается   численность   многих   видов   животных,   а   с
другой   –   происходит   неконтролируемое   размножение   организмов,   легко
вырабатывающих   устойчивые   формы.   Соединение   оксидов   азота   и   серы   с
водой приводит к выпадению кислотных дождей, изменяющих pH среды и
приводящих к гибели живые организмы: в

SO3  +  H2O  =  H2SO4
SO2  +  H2O  =  H2SO3
2NO2  +  H2O  =  HNO3  +  HNO2

загрязнения
гидросферы.
  Поступление
Загрязнение   континентальных   и   океанических   вод   углеводородами,
образующимися   в   результате   многих   факторов,   связанных   с   добычей   и
транспортировкой   нефти   и   нефтепродуктов,   является   одним   из   основных
видов
водоёмы
сельскохозяйственных,   промышленных   и   бытовых   стоков   стимулирует
процессы,  приводящие   к   ухудшению   качества   воды,  к   дефициту  O2  в   ней.
Антропогенному   воздействию   подвергаются   большинство   озёр   и
водохранилищ, замкнутые и полузамкнутые моря. Одна из крупных проблем –
радиоактивное   загрязнение   окружающей   среды   в   результате   ядерных
испытаний,   накопления   радиоактивных   отходов,   а   также   на   атомных
предприятиях. Радиоактивное загрязнение Мирового океана составляет 1,9 ∙
1017 Бк (беккерелей).
Перед обществом стоит актуальная проблема разработки методов и способов
сознательного   регулирования   обмена   веществом   и   энергией   между
человечеством   и   биосферой,   включения   человеческой   деятельности   в
биохимические   циклы   с   учётом   важнейших   закономерностей   развития
биосферы.

file_name: загрязнение вод.docx

intro: Предлагаемый методический материал представляет собой  тематическую подборку информации для проведения занятий по предметам по выбору, для элективных курсов, внеклассных мероприятий, предметных декадников по предметам естественнонаучного цикла. Также материал вполне успешно может быть использован для подготовки сообщений, докладов, рефератов по соответствующей теме.

химия

group: Дисциплины


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему:
«КАРАНДАШИ И АКВАРЕЛЬНЫЕ КРАСКИ»
С   давних   пор   в   качестве   пишущего   инструмента   наряду   с   мелом
использовались кусочки мягкого минерала графита – одной из разновидностей
углерода. Графит имеет слоистое, чешуйчатое строение. При трении о какой
либо предмет чешуйки этого материала отслаиваются и оставляют след на
предмете.   Слово   «графит»   произошло   от   греческого   «графо»   –   пишу.   Со
временем из кусков графита стали изготавливать палочки, а для того чтобы не
пачкались руки, они обертывались различными материалами (тканью, бумагой
и   т.   д.).   Эволюция   графитового   пишущего   инструмента   в   конце   концов
привела к созданию деревянного карандаша, известного каждому человеку.
Как же делается современный карандаш?
Для изготовления рабочей части графитового карандаша готовят смесь
графита   и   глины   с   добавкой   небольшого   количества   гидрированного
подсолнечного   масла.   В   зависимости   от   соотношения   графита   и   глины
получают   грифель   различной   мягкости   –   чем   больше   графита,   тем   более
мягкий   грифель.  Смесь   перемешивают   в  шаровой   мельнице   в   присутствии
воды   в   течение   100   ч.   Приготовленную   массу   пропускают   через   фильтр
крессы, и получаются плиты. Их подсушивают, а затем из них выдавливают на
шприцпрессе   стержень,   который   режут   на   части   определенной   длины.
Стержни   в   специальных   приспособлениях   высушивают   и   исправляют
возникшую кривизну. Затем их обжигают при температуре 1000–1100 °С в
шахтных тиглях.
Для   изготовления   древесной   части   карандаша   в   различных   странах
используют   различные   породы   древесины   (липа,   сибирский   кедр   и   др.).
Определенного   размера   (на   5–7   карандашей)   дощечки   из   древесины
пропаривают в автоклаве с водным раствором калиевого мыла и с добавками
турецкого красного мыла при 100 атм без нагревания, то есть при комнатной
температуре. После обработки в автоклаве дощечки сушат в токе теплого
воздуха. Затем в них делают каналы точно на половину грифеля карандаша.
Эти дощечки промазывают клеем (поливинилацетатом), в каналы вкладывают
грифели и накрывают другой такой же промазанной клеем дощечкой, но уже
без грифеля. Склеивание проводят под прессом при комнатной температуре.
Затем   склеенные   дощечки   разрезают   на   соответствующее   количество
карандашей и обрабатывают их снаружи до заданной формы – круглой или
шестигранной, края обрезают, а поверхность шлифуют и затем окрашивают.
После   этого   на   поверхности   под   прессом   выдавливают   марку   завода
изготовителя и название карандаша.
В состав грифелей цветных карандашей входят каолин, тальк, стеарин
(широкому кругу людей он известен как материал для изготовления свечей) и
стеарат   кальция  (кальциевое   мыло).  (Стеарин   и   стеарат   кальция   являются пластификаторами.   В   качестве   связывающего   материала   используют
карбоксиметилцеллюлозу. Это клей, используемый для наклейки обоев. Здесь
его   также   предварительно   заливают   водой   для   набухания.   Кроме   того,   в
грифели вводят соответствующие красители; как правило, это органические
вещества. Такую смесь перемешивают (вальцуют на специальных машинах) и
формуют   в   виде   тонкой   фольги.   Ее   измельчают   и   полученным   порошком
набивают пистолет, из которого и шприцуют смесь в виде стержней. Стержни
режут на куски определенной длины и затем сушат. Для окраски поверхности
цветных карандашей используют те же пигменты и лаки, которыми обычно
окрашивают   детские   игрушки.   Подготовку   деревянной   оснастки   и   ее
обработку проводят так же, как и для графитовых карандашей.
Вряд   ли   можно   найти   человека,   который   в   детстве   не   рисовал   бы
акварельными   красками.   Несомненно,   что   и   многие   взрослые   вновь
возвращаются к этому занятию вместе со своими детьми, а затем и с внуками.
Что же собой представляют акварельные художественные краски? Это весьма
мелко растертые (тонкодисперсные) пигменты высших сортов, смешанные с
растительным   клеем   гуммиарабиком   или   с   декстрином,   получаемым
нагреванием   крахмала   в   присутствии   кислот.   Важно   то,   что   оба   они
водорастворимы.   В   смесь   обязательно   вводится   пластификатор   (мед   или
глицерин)   и   антисептик   (фенол).   Акварельные   краски   характеризуются
высокой   прозрачностью   и   потому   используются   без   добавок   белил.   После
высыхания   на   бумаге   они   не   должны   стираться   легким   нажатием   ватного
тампона   и   быть   устойчивыми   к   солнечному   свету.   Акварельные   краски
выпускаются в сухом виде в таблетках и плитках, а также в пастообразном
состоянии в тюбиках.
К акварельным краскам близки гуашевые (плакатные) краски. В дополнение к
тем же компонентам в гуашевые краски вводят белила, поэтому в отличие от
акварельных они непрозрачны. Выпускаются гуашевые краски в тюбиках и
имеют пластичную, но текучую консистенцию.

file_name: карандаши и краски.docx


extracted_text:
Дополнительный материал по химии на тему:
«КЕРАМИКА»
Керамические   изделия   широко   представлены   в   быту   и   строительстве.
Слово керамика настолько прочно вошло в русский язык, что мы удивляемся,
когда узнаем, что оно иностранного происхождения. Греческое слово кегатоз
означает   «глиняная   посуда».   Керамические   изделия   издревле   получали
обжигом   глин   или   их   смесей   с   определенными   минеральными   добавками.
Раскопки показывают, что керамические изделия производятся человеком с
эпохи   неолита   (8–3е   тысячелетия   до   н.   э.).   Поскольку   глины   весьма
распространены   в   природе,   гончарное   ремесло   независимо   возникло   и
развивалось в различных частях света, относительно легко перенималось и
распространялось.
Глины   –   несцементированные   осадочные   породы   с   преобладанием
определенных   минералов,   которые   по   химическому   составу   являются
гидроалюмосиликатами.   Геологи   различают   около   шестидесяти   различных
видов   глин.   В   настоящее   время   считают,   что   для   глинистых   минералов
характерно   наличие   слоев,   включающих   атомы   кремния,   окруженные
четырьмя атомами кислорода [SiO4], и атомы алюминия, окруженные шестью
атомами   кислорода   [AlO6].   Основными   свойствами   глин   являются
пластичность и огнеупорность. Порошок глины, замешанный с водой, образует
вязкое   тесто,   способное   формоваться   и   сохранять   приданную   ему   форму.
Обожженные в огне изделия приобретают большую твердость и крепость. На
этих двух свойствах глины держится керамическая промышленность – одна из
самых   древних   на   Земле   и   в   прошлом   одна   из   самых   важных   по   своему
значению для прогресса человечества.
Еще в древние времена было установлено, что хорошая связанность и
вязкость глины, идущей на изготовление керамических изделий, достигается
ее промораживанием. Для этого глину помещают в бурты высотой 0,7–0,8 м,
поливают   водой   и   закрывают   землей.   Например,   для   производства
высококачественной черепицы промораживание в буртах проводят до семи
лет.
В настоящее время керамические материалы делят на грубые и тонкие.
Первые характеризуются высокой пористостью и высоким водопоглощением
(не ниже 5–10 %). К ним относятся строительный кирпич, терракота, стенная
майолика,   плитки   для   пола,   черепица.   Тонкую   керамику,   в   свою   очередь,
делят на пористую и плотную. К тонкой пористой керамике относят фаянс,
полуфарфор,  белую  и  цветную  майолику,  а  к   тонкой  плотной   керамике –
фарфор.
Терракота  –   разновидность   грубой   керамики.   Она   известна   с   эпохи
неолита,   то   есть   более   чем   за   5   тыс.   лет   до   н.   э.   Слово   «терракота»
итальянское.   Его   дословный   перевод   означает   «обожженная   земля». Терракота   выпускается   промышленностью   в   виде   неглазурованных
однотонных   керамических   изделий   с   пористым   черепком   красного,
коричневого   или   кремового   цветов.   Цветовой   оттенок   терракоты   в
значительной   степени   зависит   от   условий   обжига.   Ее   водопоглощение
составляет от 8 до 10 %. Глины для производства терракоты распространены
довольно   широко.   В   современном   строительстве   терракота   используется   в
виде архитектурнодекоративных изделий и применяется для художественной
отделки   интерьеров,   оформления   садов   и  парков  в   виде   вставок,   розеток,
барельефов, плиток для стен и садовых дорожек, камней для оград и штакета
для клумб.
При обжиге глины в атмосфере углеводородов, образующихся, например,
при   сжигании   смолистых   корней   хвойных   деревьев,   можно   получить
керамические   изделия   серебристочерных   тонов.   Этот   цвет   обусловлен
графитом, образующимся при каталитическом разложении углеводородов на
поверхности   раскаленной   глины.   Данным   приемом   исстари   пользовались
украинские  кустаригончары,  изготавливая свою  широко  известную  черную
неглазурованную керамическую посуду.
Из   кирпичных   глин,  не   содержащих   гальки,  изготавливают   дренажные
трубы.   Пористость   этих   глин   может   достигать   20   %.   Дренажные   трубы
применяют при мелиоративных работах в сельском хозяйстве, при осушении
торфяных   болот,   а   также   при   осушении   местности   под   зданиями   и
сооружениями.
Майолика близка по свойствам и качеству к терракоте, только в отличие
от   последней   покрыта   глазурью.
  Глазурь   придает   изделию
влагонепроницаемость, предохраняет от загрязнений, улучшает внешний вид,
повышает   прочность.  Для   грубых   керамических   изделий,  к   числу   которых
относится и майолика, доступной и дешевой является соляная глазурь. Для
ее нанесения на поверхность изделия в топку раскаленной печи (1040–1180
°С)   вводят   каменную   соль   (NaCl)   и   водяной   пар.   При   этой   операции   в
окислительной   среде   цвет   изделия   будет   коричневожелтым,   а   в
восстановительной   –   серым.   Изделия,   покрытые   соляной   глазурью,   имеют
неровную поверхность, что снижает их качество. При соляном глазуровании
происходит гидролиз хлорида натрия, и хорошие глазури имеют состав от
Na2O ∙ 0,5 Al2O3 ∙ 2,8SiO2 до Na2О ∙ А12О3 ∙ 5,5 SiO2.
Полноценная   глазурь  –   прозрачное   бесцветное   или   окрашенное
стекловидное покрытие, хорошо растекающееся при нанесении на черепок.
Глазурь   обеспечивает   изделию   гладкость   поверхности   и   декоративный
эффект. Прочности сцепления глазури с черепком способствует добавление
оксида   кальция   СаО.   Это   приводит   к   образованию   промежуточного   слоя,
воспринимающего и гасящего напряжения, возникающие между глазурью и
черепком   при   быстрой   смене   температур   вследствие   различных
коэффициентов температурного расширения. Поэтому в майоликовых массах для   производства   печных   кафелей   (для   которых   неизбежны   частые
температурные перепады) содержание СаО доходит до 37–38 %.
Высказываются   предположения,   что   слово   «майолика»   происходит   от
названия   острова   Майорка   в   Средиземном   море   –   главного   центра   по
экспорту   испаномавританской   керамики   в   Италию.   Майолика   широко
применялась уже во 2–1м тысячелетиях до н. э. в АссироВавилонии, затем в
Средней Азии, позднее в Испании и Италии. В X–XII вв. в Киевской Руси
майолику   использовали   для   облицовки   стен,   настилки   полов,   обрамления
оконных и дверных проемов в церковных и дворцовых зданиях. В наше время
она   широко   применяется   для   отделки   интерьеров   общественных   и
промышленных  зданий. Со   временем  на поверхности  майолики  появляется
сетка   волосяных   трещин,   что   свидетельствует   о   большом   различии
коэффициентов температурного расширения глазури и черепка.
Терракотовые   и   майоликовые   изделия   часто   имеют   сложную
конфигурацию. Для ее придания изделия отливают в гипсовых формах или
штампуют на прессах в металлических прессформах.
Фаянс. Слово «фаянс» произошло от названия города Фаэнца (Северная
Италия),   в   окрестностях   которого   в   XIV–XV   вв.   было   широко   развито
керамическое ремесленничество. До изобретения фарфора фаянс был самым
ценным   керамическим   материалом.   От   фарфора   он   отличается   гораздо
большим   содержанием   глины   (до   85   %)   и   характеризуется   гораздо   более
высокой пористостью и водопоглощением (до 20 %), а также меньшей, по
сравнению   с   фарфором,   механической   прочностью.   Температура   обжига
фаянса значительно ниже (до 950 °С), чем температура обжига фарфора. В
зависимости   от   качества   глины   цвет   фаянса   изменяется   от   белого   до
кремового.   По   причине   высокой   пористости   фаянсы   всегда   покрывают
глазурью.   Поэтому   некоторые   виды   майолики   приближаются   к   фаянсу.
Глазурь может быть прозрачной, цветной или глушеной. Введением в состав
фаянсовой массы шамота – алюмосиликатного материала, содержащего 30–45
%   оксида   алюминия   Аl2О3  и   54–70   %   диоксида   кремния   SiO2,   получают
шамотированный фаянс, который обладает повышенной термостойкостью и
устойчивостью к ударам. Из такого фаянса изготавливают ванны, раковины и
другие санитарнотехнические изделия.

Фаянс,
производившийся
характеризовался
непросвечиваемостью.   Персидский   фаянс,   производство   которого   прошло
длительную эпоху подъема и расцвета (с X по XVII вв. н. э.), имел хорошо
просвечивающий   черепок.   Он   готовился   из   массы,   богатой   кварцем,   с
небольшими добавками остекленной после обжига глины.

в
  Европе,

На всех старинных фаянсовых изделиях на глазури имеется сетка мелких
трещин. Специалисты называют эту сетку  цеком. На фарфоровых глазурях
цек встречается гораздо реже.) Для коллекционеров и ценителей керамики
сетка трещин служит признаком возраста изделия. Причиной разрыва глазури
и образования трещин является склонность фаянса к обратимому поглощению влаги и набуханию, вследствие чего объем черепка увеличивается в пределах
0,016–0,086 %.
Фарфор  –   самая   благородная   керамика.   Это   материал,   состоящий   из
каолина, глины, кварца и полевого шпата. Его характерные признаки: белый
цвет, отсутствие пористости, высокая прочность, термическая и химическая
стойкость.
  В   художественных   изделиях   из   фарфора   ценится
просвечиваемость. Различают две основные разновидности фарфора.
1.  Твердый   фарфор  –   с   небольшим   содержанием   плавня   (полевого
шпата) и потому обжигаемый при сравнительно высокой температуре (1380–
1460°С). Масса классического твердого фарфора состоит из 25 % кварца, 25
% полевого шпата и 50 % каолина и глины.
2. Мягкий фарфор – с повышенным содержанием плавней, обжигаемый
при температуре 1200–1280 °С. Кроме полевого шпата в качестве плавней
используют   мрамор,   доломит,   магнезит,   жженую   кость   или   фосфорит.   С
увеличением содержания плавней возрастает количество стекловидной фазы и
потому улучшается просвечиваемость фарфора, но снижаются прочность и
термостойкость.
  Глина   сообщает   фарфоровой   массе   пластичность
(необходимую   для   формования   изделий),   но   снижает   белизну   фарфора.   В
качестве эталона для оценки белизны фарфора используют свежеосажденный
сульфат бария BaSO4. Белизна характеризуется интенсивностью рассеивания
света, которая регистрируется фотометром.
Обычно проводят два обжига фарфоровых изделий: первый – «на утиль»,
второй – «политой». Первый обжиг «на утиль» имеет целью «спечь» изделие и
обеспечить   ему   определенную   пористость   и   прочность,   достаточную   для
глазурования водной суспензией. Второй обжиг необходим для расплавления
глазури на поверхности изделия и взаимодействия ее с материалом черепка.
Роспись   фарфоровых   изделий   бывает   подглазурная   и   надглазурная.
Краски   для   подглазурной   росписи   должны   выдерживать   температуру
политого глазурного обжига. Поэтому их набор ограничен. Они не должны
разлагаться и растворяться в глазури при обжиге. В качестве керамических
красок   в   настоящее   время   используют   исключительно   оксиды   металлов.
Оксид кобальта дает синий цвет, никеля – коричневый, меди – зеленый или
синезеленый,   хрома   –   зеленый,   марганца   –   коричневый   или   фиолетовый,
железа – желтый или красный, урана – желтый.
Надглазурными   красками   также   являются   оксиды   металлов.   Они
закрепляются   на   поверхности   сплавлением   с   глазурью   при   третьем   –
«декоративном»   –   обжиге,   осуществляемом   при   относительно   невысоких
температурах (770–850°С). Поэтому палитра этих красок значительно шире,
чем подглазурных, но они стираются с черепка при долгом употреблении. Для
лучшего   сплавления   надглазурных   красок   с   глазурью   их   предварительно
смешивают   с   флюсами   (легкоплавкими   стеклами,   содержащими   оксиды
свинца, бора и кремния), которые придают краскам дополнительный блеск. На оттенке красок отражаются состав и характер флюса. В состав красителей
надглазурных  красок  входят: Fe2О3  ∙ Al2O3  –  желтокрасный  цвет,  Сo2О3  ∙
Мn3О4 ∙ Сr2О3 – черный, 0,25 Fe2O3 ∙ ZnO – светлокоричневый, Fe2О3 ∙ Сr2О3 –
коричневый, CoO ∙ Al2O3 – голубой, Сr2О3 – зеленый и др.
Фарфоровые   изделия   весьма   разнообразны   по   своему   химическому
составу, по свойствам и назначению. Приведем несколько наиболее известных
типов фарфора и их характерные особенности.
Фарфор бисквитный  – матовый, без глазури. Существует мнение, что
бисквитным его называют по причине двукратного обжига. Приставки «бис» и
«би» во многих языках означают два. Как уже говорилось, при производстве
фарфора   сначала   производят   обжиг,  который   называют   утильным,  а  затем
следует   обжиг   при   глазуровании.   Бисквитный   фарфор   также   обжигается
дважды,   но   второй   раз   без   глазури.   В   настоящее   время   технология
производства бисквитного фарфора может и не включать второго обжига.
Фарфор   костяной  –   мягкий   фарфор,   непременной   составной   частью
которого является зола костей крупного рогатого скота, состоящая главным
образом   из   фосфата   кальция.   В   настоящее   время   ее   иногда   заменяют
природными   фосфатами   кальция.   Изготовленные   из   костяного   фарфора
изделия характеризуются высокой степенью белизны и просвечиваемости и
большой  декоративностью.  В нашей стране  изделия из костяного фарфора
высокого   качества   выпускает   фарфоровый   завод   им.   М. В. Ломоносова   в
СанктПетербурге.
Фарфор фриттованный – хорошо просвечивающий мягкий фарфор. Он
содержит 30–50 % каолина, 25–35 % кварца, 25–35 % богатой щелочью
стекольной фритты. Фритта – композиционная добавка к фарфоровой массе,
обеспечивающая образование стекловидной фазы, а следовательно, и
обусловливающая просвечиваемость фарфора. В состав фритт входят: песок,
сода, селитра, гипс, поваренная соль и измельченное свинцовое стекло.

file_name: керамика.docx