4. Уникальность свойств воды как регулятора природных процессов

¤ Открытие периодического закона Д.И.Менделеева (1869 г). Несоот­вет­­ствие физических параметров воды Периодическому Закону.

¤ Температуры плавления и кипения

Избрание воды для создания температурных шкал. Цельсий (1701-44). Шкала Цельсия –1741 г. Реомюр (1683-1757). Шкала Реомюра 1730 г. Т-ра кипения воды принята за 80^о (1^оС = 5/4^оR). Фаренгейт (1686-1736). Точка таяния льда принята 32^оF, точка кипения воды – 180^оF (t^оС = 5/9 t^оF - 32).

Несоответствие периодическому закону видно из сравнения т-р кипения и плавления водородных соединений элементов группы кислорода. Данные для Н₂Se cнимаются с графика. Для воды видно, что при соответствии периоди­ческому закону температура плавления воды составляла бы около минус 90^о, а т-ра кипения – около -70^о. Вода при “нормальных” условиях была бы токсич­ным дурнопахнущим газом. Жизнь на Земле была бы невозмож­на.

¤ Теплоемкость

Удельная теплоемкость воды – самая высокая из всех жидкостей. И здесь вода принята за эталон: для того, чтобы нагреть 1 г воды на 1^оС надо затратить 1 калорию тепловой энергии (calor – тепло, лат.). Для сравнения: гипс - 0,27, сухая глина 0,22 кал. (1 кал = 4,187 Дж.) Удельная теплоемклсть льда и пара вдвое ниже – 0,5 кал/г^.град. Необычайно велики и скрытые теплоты плавления и парообразования воды – 79 и 539 кал. Таким образом, чтобы перевести 1г льда с температурой 0^оС в пар надо затратить 79+100+539 = 718 калорий тепла. Благо­да­ря такой чрезвычайно высокой теплоемкости вода является главным регулятором теплового режима на нашей планете. Крупные водоемы, и прежде всего, Мировой океан, – регуляторы теплового режима Земли. Для почвенного слоя годовой теплооборот 1,5-3 ккал/см², для,например, Балтийского и Черного морей 48-52. При отсутствии водоемов летом температура поднималась бы, а зимой опускалась на несколько сот градусов и жизнь на Земле была бы невозможна; наоборот, если бы Земля полностью была бы покрыта океаном, годовая амплитуда воздуха изменялась бы от 0 на экваторе до 5-6^оС на полюсах. Влияние океана распространяется на всю планету, включая полюса холода в Антарктиде.

¤ Диэлектрическая постоянная воды () при температуре около 0^оС составляет около 82 – самая высокая из всех жидкостей. У большинства рас­тво­рителей не выше 50, у неполярных жидкостей (бензин, керосин) не более 3. Это свойство воды предопределяет явление электролитической диссоциации, т.е. способность солей, кислот, щелочей распадаться в водных растворах на разноименно заряженные ионы. Вода инертна как растворитель. Она привносит питательные вещества в живые организмы и выносит шлаки и заменить ее нечем. Т.о. и без этого свойства воды жизнь на Земле была бы невозможна.

Вода растворяет минералы, но они вновь возрождаются, если воду испарить. Это – формирование многих осадочных пород, процессы денудации.

¤ Все вещества обладают максимальной плотностью при температуре плавления, кроме воды. Максимальная плотность воды (1,0 г/см³) соответствует т-ре 3,98^о; плотность льда 0,918 г/см³; только вода не тонет в собственном расплаве; на это обратил внимание еще Фалес Милетский. При замерзании воды образуется тонкая защитная корка льда, обеспечивающая сохранение водоемов, прежде всего – Мирового океана – главного регулятора воздушного режима планеты. И без этого свойства воды жизнь обрела бы совсем другие формы.