Անհատական հետազոտական աշխատանք “Առանց ջրի կյանք չկա”
Ըստ իս՝ առանց ջրի կյանքը չկա: Չէ, որ ջուրն ամենուր է, այն գոյություն ունի ամբողջ երկրագնդի վրա: Ջուրը հանդես է գալիս երեք վիճակներով՝ պինդ, հեղուկ և գազային:
Համար մեկ նյութը Երկրագնդում `Ջուր: Լուծույթներ: Ծանր ջուր: Ջրածնի պերօքսիդ: Ջրի ֆիզ. քիմ. և ֆիզիոլոգիական հատկությունները:
Ջուր
Ջուրը համարվում է համար մեկ տարրն աշխարհում: Ասում են, որ առանց ջրի կյանք չկա և ջուրն ամենուրեք է: Ջուրն ամենատարածված ու ամենաանհրաժեշտ նյութն է Երկիր մոլորակում և կենդանի նյութի էվոլյուցիայի հիմքը տիեզերքում։ Առանց ջրի հնարավոր չէ բույսերի, կենդանիների և մարդու գոյությունը։Հողագնդի մակերեսի 3/4-ը ծածկող, անընդհատ ու ամբողջական ջրային տարածքն անվանվում է Համաշխարհային օվկիանոս։Երկրի վրա ջուրը գոյություն ունի ոչ միայն օվկիանոսներում ու ծովերում։ Այն գոյություն ունի տարբեր ձևերով՝ գետերն ու լճերը, ճահիճները, ամպերն ու մառախուղը, անձրևը, ձյունը և այլն։ Երկիր մոլորակի ջրի պաշարների հիմնական մասն ամբարված է սառցի տեսքով` սառցաշերտերում և սառցալեռներում։ Պինդ ջրով (ձյուն, սառույց) ծածկված է ցամաքի 20%-ը։
Համաշխարհային օվկիանոսի, ցամաքի, մթնոլորտի և ստորերկրյա ջուրն առաջացնում է Երկիր մոլորակի միասնական ջրային թաղանթը՝ ջրոլորտը։
Ջրոլորտի երեք հիմնական բաղադրիչներն են` Համաշխարհային օվկիանոսը, մթնոլորտային ջուրը և ցամաքային ջրերը։
Լուծույթներ
Ջուրն ակտիվ քիմիական միացություն է և փոխազդում է մեծ թվով նյութերի հետ։ Այդ փոխազդեցություններից ամենահանրահայտն ու տեսանելին ջրում նյութերի լուծվելն է։ Ջրում լուծվում են բազմաթիվ նյութեր՝ գտնվելով և պինդ, և հեղուկ, և գազային ագրեգատային վիճակներում՝ առաջացնելով այսպես կոչված լուծույթներ: Դիտարկենք շաքարի լուծվելը ջրում. Շաքարի կտորը ջրի մեջ գցելիս նկատում ենք, որ կտորը աստիճանաբար փոքրանում է և կարծես անհետանում, այնինչ հեղուկը միանգամայն թափանցիկ ու միատարր է մնում։ Այդ հեղուկում, թերևս միայն քաղցր համն է շաքարի առկայությունը վկայում։ Լուծված նյութը բացահայտվում է ջրի գոլորշացմամբ, որից հետո սպիտակ բյուրեղային նյութ է մնում` նույն շաքարը։ Նշանակում է շաքարը ջրում մանրանում է ու հեղուկի ողջ ծավալում հավասարաչափ բաշխվում, այսինքն՝ վերանում է շաքարի բյուրեղների ու ջրի միջև բաժանման սահմանը, ինչն էլ հենց լուծման գործընթացն է։ Որպես արդյունք մնում է համասեռ թափանցիկ հեղուկը՝ լուծույթը։ Ներկայացված օրինակում շաքարը լուծվող նյութն է, ջուրը՝ լուծիչը, իսկ լուծույթը լուծիչի ու լուծվող նյութի համասեռ խառնուրդն է։ Լուծույթը ֆիզիկաքիմիական միատարր համակարգ է՝ կազմված լուծիչի և լուծվող նյութի մասնիկներից ու դրանց փոխազդեցության արգասիքներից։
Ծանր ջուր
Ծանր ջուր (նաև՝ դեյտերիումի օքսիդ, նշանակումը՝ 2H2O կամ D2O), ջրի իզոտոպային տարատեսակ, որում ջրածնի մեկ կամ երկու ատոմները փոխարինված են ծանր իզոտոպներով՝ դեյտերիումով (D) կամ տրիտիումով(T), և կամ թթվածնի Օ16 իզոտոպը փոխարինված է Օ17 կամ Օ18իզոտոպներով։ Ծանր ջուր ասելով հիմնականում նկատի են ունենում առավել տարածված HDO և D2O միացությունները (հայտնաբերվել են սովորական ջրում, 1932 թվականին, ԱՄՆ-ում)։ Քիմիական հատկություններով ծանր ջուրը շատ քիչ է տարբերվում սովորականից, մինչդեռ դրանց ֆիզիկական հատկությունները բավական տարբեր են։ D2O-ն ֆիզիկական հատկություններով զգալիորեն տարբերվում է սովորական ջրից, թեև նույնպես՝ անգույն, անհամ հեղուկ է։ Հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը 20 է։ ρ=1,1 գ/մլ, սառչում է 3,82°С-ում, եռում է 101,8°С-ում։ Ծանր ջրում ռեակցիաներն ավելի դանդաղ (մոտ 10 անգամ) են ընթանում, քան սովորական ջրում (D-ի զանգվածի պատճառով)։ Ջրի էլեկտրոլիզի ժամանակ արագ էլեկտրոլիզվում է H2O-ն և այս պրոցեսում ջուրը հարստանում է ծանր ջրով։ Այսպես ստանում են ծանր ջուր։ Այն կիրառում են ատոմային ռեակտորներում, որպես նեյտրոնների դանդաղեցուցիչներ, ինչպես նաև դեյտերիում պարունակող այլ նյութեր ստանալու համար։
Ջրածնի պերօքսիդ
Անջուր ջրածնի պերօքսիդը անգույն, ջրից ծանր հեղուկ է: Շնորհիվ իր ուժեղ օքսիդիչ հատկությունների ջրածնի պերօքսիդը լայնորեն օգտագործվում են տանը և արդյունաբերության մեջ, որտեղ այն օգտագործվում է, ինչպես, օրինակ տեքստիլ արդյունաբերության ոլորտում արտադրություն թղթի վրա։ Այն օգտագործվում է որպես վառելիք հրթիռային որպես մեկ բաղադրություն։ Օգտագործվում է վերլուծական քիմիա, բժշկության մեջ։
Ջրի ֆիզիկական հատկությունները
Ջրի ֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրություններն սկսվել են դեռևս դրա քիմիական բաղադրության հաստատումից առաջ։ Այսպես, 1612 թ. իտալացի գիտնական Գ. Գալիլեյն ուշադրություն է դարձրել սառույցի փոքր խտության վրա հեղուկ ջրի համեմատ՝ որպես ջրի մակերեսին սառույցի լողալու պատճառ։ Հետագա ուսումնասիրությունները պարզել են, որ պարզագույն քիմիական բանաձևի հետևում թաքնված է մի նյութ, որն օժտված է յուրահատուկ կառուցվածքով և ոչ պակաս յուրահատուկ հատկություններով։ Գ. Գալիլեյ (1564−1642) Ջուրը, ի տարբերություն մյուս նյութերի, չի ենթարկվում ֆիզիկայի և քիմիայի մի շարք օրենքների։ Այն օժտված է, այսպես կոչված, անոմալ հատկություններով՝
1. Ջուրը միակ նյութն է Երկրի վրա, որ սովորական ջերմաստիճանի ու ճնշման պայմաններում կարող է գտնվել երեք ագրեգատային վիճակներում՝ պինդ, հեղուկ և գազային:
2. Ջրի երեք ագրեգատային վիճակները 2.Ջրի անոմալ առանձնահատկություններից են եռման (+100°C) և պնդացման (վերածվում է սառույցի) (0°C) ջերմաստիճանները:
3. Ջուրն օժտված է բարձր ջերմունակությամբ: Կլանելով հսկայական քանակությամբ ջերմություն՝ ջուրը համարյա չի տաքանում։
4. Ջուրը սառույցի փոխարկվելիս տեղի է ունենում խտության թռիչքաձև փոքրացում, այն դեպքում, երբ մյուս նյութերի բյուրեղացման պրոցեսն ուղեկցվում է խտության մեծացմամբ։Նման անոմալիան բացառիկ նշանակություն ունի Երկրի վրա կյանքի գոյության համար։
Եթե սառույցի փոխարկվելիս ջրի խտությունը մեծանար, ապա սառույցը ծանր կլիներ ջրից և կիջներ դեպի հատակը, ձմռանը ջրամբարները կսառչեին մինչև հատակը, ինչը կհանգեցներ ջրաշխարհի բոլոր կենդանի արարածների ոչնչացմանը։ Բարեբախտաբար ջուրըամենամեծ խտությունն ունի +4°C- ում (1գ/ սմ³, կամ 1000 կգ/ մ³):
Ջրի քիմիական հատկությունները
Ջուրը կայուն նյութ է, մինչև 1000°C տաքացնելիս այն փոփոխության չի ենթարկվում։ Ավելի բարձր ջերմաստիճաններում, ինչպես նաև ուլտրամանուշակագույն և ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ այն քայքայվում է՝ առաջացնելով ջրածին և թթվածին: Սենյակային ջերմաստիճանում ջուրը փոխազդում է ալկալիական և հողալկալիական մետաղների հետ: Բարձր ջերմաստիճանում ջուրը փոխազդում է պակաս ակտիվ մետաղների հետ: Սենյակային ջերմաստիճանում ջուրը փոխազդում է, օրինակ՝ քլորի հետ: Բարձր ջերմաստիջանում ջուրը փոխազդում է, օրինակ՝ ածխածնի հետ: Ջուրը փոխազդում է ալկալիական և հողալկալիական մետաղների օքսիդների հետ՝ առաջացնելով ալկալիներ։ Ջուրը շատ բուռն փոխազդում է աղանման նյութերի հետ, օրինակ՝ մետաղների կարբիդների և նիտրիդների հետ:
Սովորական ջուր
Սովորական ջուր՝ 1H2O: Ծանր ջուր՝ 2H2O: Ռադիոակտիվ գերծանր ջուր՝
Առաջադրանք
Որոշել սովորական ջրի, ծանր ջրի և ռեադիոակտիվ ջրի 3 T 2 18 O հարաբերական մոլեկուլային զանգվածները:
Mr 1H2O = 2×1+16=18
Mr 2H2O = 2×2+16=20
Լաբորատոր աշխատանքներ. «Ջրի ֆիզիկական, քիմիական և օրգանոլեպտիկ հատկությունները: Լուծույթների պատրաստումը և լուծված նյութի զանգվածային, մոլային բաժնի, մոլային կոնցենտրացիայի որոշումը»: