Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №3 г. Свирска»
Учебное исследование
по теме:
Химия «живой» и «мертвой» воды.
Выполнила:
ученица 7 «а» класса
Сухаребра Мария.
Проверил:
учитель химии
Свирск 2009
Содержание.
I. Введение.
Вода – самое распространенное вещество на Земле
II. Основная часть.
1. Русские народные сказки о «живой» и «мертвой» воде;
2. Строение атома водорода и молекулы воды;
3. Свойства воды.
III. Заключение.
Река города Свирска.
Цель исследования:
Дать обоснование “мертвой” и “живой” воде в русских народных сказках.
Задачи исследования:
1. Изучить материал русского – народного фольклора с упоминанием о “мертвой” и “живой” воде.
2. Изучить теоретический материал по строению атома водорода и молекулы воды;
3. На примере одного из способов существования химического элемента водорода — сложного вещества воды — рассмотреть зависимость свойств этого соединения от массового числа образующих его изотопов водорода.
Гипотеза:
Самое удивительное вещество на земле – ВОДА таит в себе много неизвестных человеку свойств, которые наука должна изучить и использовать во благо человечества.
Объектная область исследования:
Русский – народный фольклор и учебный предмет химия.
Объект исследования:
Природа «обычной» и «тяжелой» воды.
Предмет исследования:
Химия “мертвой” и “живой” воды.
Методы исследования:
Теоретические методы: абстрагирование, анализ, синтез и обобщение.
Эмпирические методы: наблюдение
Математические методы: моделирование молекулы воды
Введение.
Вода - самое распространенное вещество на Земле: три четверти поверхности планеты покрыто морями, океанами, реками, ледниками. Вода в больших количествах содержится в земной коре. Общее содержание воды на земном шаре составляет около 16 млрд. км3 - 0,25 % массы планеты. 13 млрд. км3 рассредоточено в глубинных слоях. Большая часть оставшейся разницы входит в состав горных пород и минералов. 1385 млрд. км составляет гидросферу Земли. Значительные количества воды содержит атмосфера. В ней постоянно находится в виде водяного пара до 13000 км3 воды. Помимо того, вода входит в состав горных пород и минералов (глина, гипс), в состав почвы, находится во всех растительных и животных организмах, достигая в некоторых случаях 99 % их веса.
то в виде тихих лесных ключей, то в виде горных ручейков или бурных пароводяных фонтанов-гейзеров.
Вода - одно из наиболее важных веществ на Земле. Можно сказать, что все живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек, например, мог бы прожить не более 2-3 дней. За 60 лет человек в среднем выпивает 50 т воды - целую железнодорожную цистерну. Для обеспечения нормального существования человек должен вводить в организм воды больше в 2 раза по весу, чем питательных веществ. Если количество воды в человеческом теле уменьшится на 1-2 % (0,5 л) - человек испытывает лишь жажду; на 5 % (2-2,5 л) - кожа сморщивается, во рту «пересыхает», сознание затемняется; на 14-15 % (7-8 л) - человек умирает.
Вода имеет первостепенное значение и для химических реакций, в частности биохимических. Древнее положение алхимиков: «тела не действуют, пока не растворены» - в значительной степени справедливо.
Все живые существа на земле содержат воду в большем или меньшем количествах. Например, медуза содержит 97 % воды. Человек весом 70 кг содержит до четырех ведер воды (45-50 кг), включая ткани и кости. А трехдневный зародыш - 97 %, восьмимесячный - 81 %, новорожденный - 80 %, годовалый - 66 %.
Все жизненные процессы в человеческом организме протекают с участием воды. С водой удаляются из нашего организма ядовитые шлаки; слёзы, состоящие на 99 % из воды, непрерывно увлажняют глаза, смывая с них пылевые частицы.
Почки пропускают и очищают от ядовитых продуктов за сутки 2 м3 крови. Если мы обратимся к животному и растительному миру, то распределение воды в них такое: меньше всего воды содержат мхи, лишайники - 5-7 % от веса; злаки - 12-14 %, насекомые -46-65 %, млекопитающие - 60-65 %, рыбы - 70 %, картофель -80 %, яблоки, груши - 85 %, огурцы, помидоры, грибы - 90-95 %
Вода природная широко используется в трёх важнейших областях - сельском хозяйстве, в энергетике, на водном транспорте. Но у неё есть и другие профессии.
• Вода - целитель. При купании вода благоприятно влияет на кожный покров, улучшает кровообращение. Древние греки изобразили богиню здоровья Гигинею в виде прекрасной молодой женщины с чашей воды в руке (от имени богини образовано слово «гигиена»).
• Вода - землекоп. Гидромониторы (водомёты) - это водяные пушки, через которые подается струя воды под давлением 6-12 атм., легко размывает породы.
• Вода - измеритель. Водяные часы (клепсидра) использовались в Греции, Риме для измерения. Вот из глубокой древности дошло до нас выражение: «Ваше время истекло». Вода использована и для измерения количества тепла в калориях. Так один грамм чистой воды при нагревании на 1 °С и есть калория.
• Вода - тушит пожары. Вода не горит, она уже сгорела, она как бы зола водорода, то есть мы заливаем горящие предметы уже сгоревшей водой.
• Вода - взрывает. При замерзании вода расширяется. В камни (валуны) заливают воду, она замерзает и взрывает их. Набухают и растительные ткани, например, горох: давление развивается при набухании бобов до 400 атм. Известен случай: в Чёрном море сел на камни пароход, в трюмах которого был горох. В трюм проникла вода, горох разбух и разорвал пароход.
• Вода и политика. Границы государств проходят через моря. В России 40 тыс. км морских границ проходят по 14 морям.
• Вода и оборона. Наши предки основывали города на берегах рек и ставили Кремль или укрепление под прикрытием реки. Таково положение Московского Кремля на Москве-реке. Примером использования гидрологической обстановки в военных целях является обход частями Красной Армии позиций белых под Перекопом в ноябре 1920 г. по заливу Сиваш, в котором обнажилось илистое дно, благодаря сгонному ветру.
• Вода и магия. В христианском обряде крещения воде приписываются магические свойства «очищения» от злых духов. Вода употребляется и для гадания. И сейчас часто говорят о человеке, предугадавшем события: « Как в воду глядел».
• Вода угрожает. Если воды катастрофически мало или много, наступают стихийные бедствия - засухи, наводнения.
Основная часть
1. Русские - народные сказки о «живой» и «мертвой» воде.
Русские – народные сказки различают “мертвую” и “живую” воду. “Мертвая” вода иногда еще называется “целющей”, поскольку имеет функцию заживлять раны, заставлять срастись разрубленное тело, придает целостность организму, но не делает его живым. В отличие от “мертвой”, “живая” (“живучая”) вода, возвращает жизнь.
Сказка о молодильных яблоках и живой воде.
Взял он с собой красну де́вицу и поехал; много ли, мало ли места отъехал, видит — на дороге яма, и лежат около этой ямы два человека. Спрашивает Иван-царевич: «Что вы за люди и чего дожидаетесь?» — «Ах, Иван-царевич! Ведь мы твои братья». — «Что ж вы, братцы, высматривали?» — «Да вот здесь прекрасная девушка посажена». Сказал им Иван-царевич: «Возьмите-ка, братцы, у меня да подержите живую и мертвую воду и моложавые яблоки, а меня опустите в эту яму; я вам достану оттудова прекрасную девушку. Как скоро вы девушку вытащите, опущайте за мной веревку». Тотчас опустился Иван-царевич в яму, добыл там прекрасную девушку и привязал ее за веревку. Большие братья-царевичи начали тащить, вытащили девушку и говорят: «Не станем к нему опущать веревку; теперь у нас все есть: живая и мертвая вода, моложавые яблоки, и портрет Елены Прекрасной, и по невесте на каждого». Задумали они взять и коня Ивана-царевича; стали его ловить, а конь им не дается; так и не поймали!
Иван - царевич и серый волк
Лежит Иван - царевич мертвый, над ним уже вороны летают.
Откуда ни возьмись, прибежал серый волк и схватил ворона с вороненком:
- Ты лети - ка, ворон, за живой и мертвой водой. Принесешь мне живой и мертвой воды, тогда отпущу твоего вороненка. Ворон, делать нечего, полетел, а волк держит его вороненка. Долго ли ворон летал, коротко ли, принес он живой и мертвой воды. Серый волк спрыснул мертвой водой раны Иван - царевичу, раны зажили; спрыснул его живой водой - Иван - царевич ожил.
- Ох, крепко же я спал!..
Сказка про Соньку-богатырку
Он встал, сел на коня и поехал; приезжает к Соньке-богатырке — надо подняться на сто сажен вверх. «Смотри, любезный конь, не зацепи копытом ни за одну струну!» Конь поднялся, перескочил через стены, ни одной струны не задел. Василий-царевич слез с коня и пошел в дом; входит в спальную, Сонька-богатырка спит крепким сном. Он взял вынул из-под подушки ключи, достал воды и живой и мертвой: два пузырька мертвой воды положил в карман, а два пузырька живой воды подвязал себе под мышки. Вышел на двор, сел на коня и сказал: «Любезный конь! Поднимись выше, ни за одну струну не зацепи, только зацепи за последнюю». Конь зацепил за последнюю струну — тотчас струна забренчала, и колокола зазвенели. Сонька-богатырка проснулась и говорит: «Какой это невежа у меня был?»
В сказке про Соньку-богатырку, например, старшие братья (как водится) воруют живую и мертвую воду у младшего брата, добывшего жидкости, и, вернувшись к слепому старику отцу, брызжут ему в глаза мертвой водой, не зная, которая вода живая, а которая мертвая.
Марья Моревна
Ворон брызнул мертвой водой - тело срослось, съединилося; сокол брызнул живой водой - Иван-царевич вздрогнул, встал и заговорил
«Мертвая» вода — не яд.
«Живая вода» получает данный эпитет благодаря своему воздействию на человека.
«Живая» вода - это молодость, здоровье, жизнь; «мертвая» вода - это заживляющая. Подобие живой и мертвой воды существует в природе. Живая, животворная вода - это вода, образовавшаяся от растаявшего снега или льда. Мертвая - это тяжелая вода. Д2О с t кипения = 101,4 °С, t замерзания = +3,8 °С, плотностью 1,1 г/см3, она хуже растворяет соли, в ней замедлены химические реакции (в 5 раз), семена, смоченные этой водой, не прорастают.
«Живая» вода - талая вода, обладающая целебными свойствами, с сохранением в ней структуры льда, более рыхлой, чем в жидкой воде. Березовый сок, собираемый ранней весной, представляет собой талую воду, прошедшую через живые клетки и обогатившуюся витаминами. Может быть, он поэтому и целебен? Активное биологическое воздействие «живой» воды впервые было обнаружено в Арктике, когда при таянии льда было замечено интенсивное развитие планктона. Вода тающего льда (и, конечно, снега) увеличивает в 1,5-2 раза урожайность сельскохозяйственных культур, прирост молодняка, оказывает омолаживающее действие на организм как животных, так и человека. В талой воде сохраняются очаги ледяных структур. Это, своего рода, «память» воды. Дело в том, что ледяная структура воды более рыхлая, и в пустоты ледяной решетки идеально укладываются биомолекулы без их повреждения, с сохранением потенциальных жизненных функций.
При употреблении свежей талой воды очаги льдоподобнои структуры размером 20 ангстрем свободно проходят через стенки пищеварительного тракта, и могут поступать в различные органы человека, производя оздоравливающее и омолаживающее воздействие на весь организм. В то же время, установлено, что если растопить снег и вскипятить полученную из него талую воду, то она теряет стимулирующее действие.
Серебряная вода - это тоже вид живой воды. Применялась в глубокой древности. Во всяком случае, еще 2,5 тысячи лет назад персидский царь Кир во время походов пользовался водой, сохраняемой в серебряных сосудах. В Индии обезвреживали воду, погружая в нее раскаленное серебро. Действительно, опыт тысячелетий показал, что вода, в течение некоторого времени находившаяся в серебряном сосуде, перелитая затем и хранившаяся в течение года, не портилась.
Научные исследования серебряной воды были впервые поставлены в Швейцарии ботаником Негели в конце XIX века. В XX веке во многих странах было проведено множество работ по изучению эффективных способов получения и применения серебряной воды для самых разнообразных целей. В настоящее время в разных странах изготавливаются фабричные ионаторы для получения больших количеств серебряной воды различных концентраций.
Ионы серебра обладают антимикробным действием. Серебряная вода с успехом применялась для обеззараживания питьевых вод. Электролитический раствор серебра может применяться для консервирования молока, сливочного масла, меланжа, маргарина, для повышения стойкости некоторых микстур, для ускорения процесса старения вин, улучшения их вкусовых качеств. Серебряная вода служит эффективным лечебным средством при воспалительных и гнойных процессах, вызванных бактериальным заражением, а также при лечении желудочно-кишечных заболеваний, язвенной болезни, воспалительных процессов носоглотки, глаз, ожогов и т. д. Серебряная вода применяется также в ветеринарии для профилактических и лечебных целей.
Есть и еще один вид воды - омагниченная. Такую воду получают путем пропускания через магниты, вмонтированные в трубопровод, по которому течет вода. Вода при этом изменяет свои физико-химические свойства: скорость химических реакций в ней увеличивается, ускоряется кристаллизация растворенных веществ, увеличивается коагуляция.
Таким образом, самое удивительное вещество на Земле - вода таит в себе еще много неизвестных человеку свойств, которые наука должна изучить и использовать на благо человечества.
2. Строение атома водорода и молекулы воды.
1. Водород (обычная вода)
2. Дейтерий (тяжёлая вода)
Изотопы водорода.
Изотопы – разновидность атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд, но разные массовые числа, а следовательно разное число нейтронов.
Массовое число (А) - сумма чисел протонов и нейтронов в ядре атома.
Массовое число в обычной воде = 1
Массовое число в тяжелой воде = 2
Особенно замечательны изотопы водорода, так как они отличаются друг от друга по массе в 2 или 3 раза. Изотоп с относительной атомной массой 2 называется дейтерием. Он стабилен (т. е. нерадиоактивен) и входит в качестве небольшой примеси (1:4500) в обычный водород. При соединении дейтерия с кислородом образуется так называемая тяжёлая вода. Её физические свойства заметно отличаются от свойств обычной воды. При нормальном атмосферном давлении она кипит при 101,2°С и замерзает при 3,8°С. Изотоп водорода с атомной массой 3 называется тритием. Он радиоактивен с периодом полураспада около 12 лет.
Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом атомного ядра, т. е. с одинаковым числом протонов в нем.
Вода – это главное соединение водорода.
3. Свойства воды.
Пример одного из способов существования химического элемента водорода — сложного вещества воды рассматривает зависимость свойств этого соединения от массового числа образующих его изотопов водорода.
Сравнение свойств легкой и тяжелой воды
Признаки сравнения | Н20 | D2O |
Относительная молекулярная масса | 18 | 20 |
Температура кипения | 100 °С | 101,4 0С |
Температура плавления | 0°С | 3,8 0С |
Плотность | 1 г/см3 | 1,1 г/см3 (тяжелее) |
Действие на живые организмы | Жизненно необходима | Замедляет биологические процессы |
Изменение массового числа у названных трех элементов незначительно — оно имеет долевое значение, тогда как изменение относительной атомной массы у изотопов водорода весьма существенно — в кратное значение раз.
Вода в природе бывает нескольких видов, различаемых по входящим в состав молекул изотопам водорода:
1. обычная вода (протий);
2. тяжелая или дейтериевая вода;
3. полутяжёлая;
4. сверхтяжелая, или тритиевая, (в природе почти не встречается);
Если мы откроем водопроводный кран и наберем чайник, то там будет не однородная вода, а ее смесь. Получается, что тяжелая вода есть повсюду – в каждой капле! Проблема в том, как ее взять. Ныне во всем мире ее добыча связана с огромными затратами энергии и очень сложным оборудованием. Однако есть предположение, что на планете Земля возможны такие природные ситуации, когда тяжелая и обычная вода на какое-то время отделяются одна от другой – тяжёлая вода из рассеянного, растворенного состояния переходит в концентрированное. Так, может быть, существуют месторождения тяжелой воды? Пока однозначного ответа нет: никто из исследователей этим вопросом прежде не занимался. Надо также заметить, что происхождение тяжелой воды, по-видимому, сугубо земное – в космосе ее следов не обнаружено. Мировой океан, ледники, атмосферная влага – вот природные “фабрики” тяжелой воды. Разница в плотности одной и другой разновидностей воды превышает 10%, и поэтому возможны условия, когда переход в твердое состояние при охлаждении происходит вначале у тяжелой воды, а затем у обычной. Итак, поскольку есть заметная разница в плотности между тяжёлой и обычной водой, то именно плотность, а также агрегатное состояние и могут служить наиболее чувствительными критериями в поисках возможных месторождений тяжелой воды – ведь эти критерии связаны с температурой окружающей среды.
Заключение.
Река города Свирска.
Ангара - одна из самых больших и уникальнейших рек восточной Сибири. Общая длина Ангары 1779 км. Она вытекает из оз. Байкал мощным потоком шириною 1,1 км, глубиной до 1,8 - 1,9 м. Средний расход воды в истоке - 1920 куб. м/сек, или около 61 куб. км в год. Впадает в Енисей в 83 км выше города Енисейска. Водосборная площадь бассейна Ангары, включая оз. Байкал, 1039000 кв. км. Половина площади бассейна приходится на оз. Байкал, остальная часть - на собственно Ангару. Длина Ангары в пределах области 1360 км, водосборная площадь 232000 кв. км.
В бассейне Ангары, в пределах области, насчитывается 38195 различных рек и речек общей протяженностью 162603 км, что в четыре раза больше окружности Земли по экватору.
Ангара течет по территории Иркутской области с юга на север. Долина ее хорошо разработана. На отдельных участках она расширяется докм, а в местах выходов трапов сужается до м.
Питание Ангара получает из озера Байкал. Естественным регулятором расходов воды является Иркутское водохранилище. Ангара питается за счет вод притоков, роль которых увеличивается к устью.
До строительства Иркутской ГЭС уровневый режим Ангары был весьма своеобразен. Летом за счет обильного выпадения дождей, а зимой за счет скопления донного льда и шуги в узких местах русла высота подъема воды достигала 9 м. В связи с созданием Иркутского и Братского водохранилищ уровневый режим Ангары изменился. Повысились уровни в межсезонное время и понизились в паводковое вследствие распределения воды на большой площади. Отличительной особенностью Ангары является то, что она находится в сравнительно суровых климатических условиях, но ледостав на ней наступает позднее, чем на других реках Сибири и даже европейской части России. Объясняется это быстрым течением и поступлением сравнительно теплых глубинных вод из Байкала. После строительства Иркутской, Братской и Усть-Илимской ГЭС Ангара ниже этих ГЭС не замерзает, так как прогретые за лето воды в водохранилищах не успевают на этих участках охладиться.
Высокая степень водоносности Ангары в течение года, постоянство расходов, большое падение дают основания оценить ее как реку, обладающую огромными запасами гидроэнергетических ресурсов. На Ангаре можно построить каскад ГЭС общей мощностью 15 млн. КВт, которые могут давать 90 млрд. КВт/ч электроэнергии, то есть столько, сколько могут дать Волга, Кама, Днепр и Дон, вместе взятые. На Ангаре построены Иркутская, Братская, Усть-Илимская ГЭС. В результате этого Ангара превратилась в цепь водохранилищ и глубоководную озерно-речную магистраль.
Создание каскада ГЭС и водохранилищ внесло коренные изменения в гидробиологический режим Ангары, сильно затруднило естественную связь реки с Байкалом, привело к значительному преобразованию видового состава флоры и фауны. Наиболее крупные левосторонние притоки Ангары - Иркут, Китой, Белая, Ока, Уда, Бирюса; правосторонние притоки небольшие - Ушаковка, Куда, Ида, Оса, Уда, Илим. На середине истока виден Шаманский камень, упоминающийся в легендах и преданиях. По одной из легенд разгневанный Байкал бросил этот камень вдогонку своей дочери Ангаре, сбежавшей без его ведома к возлюбленному Енисею. В древности местные жители Приангарья наделяли Шаманский камень чудодейственной силой. По древним верованиям, это было место обитания хозяина Ангары, Ама Сагаан нойона. На Шаманском камне проходили особо важные шаманские обряды, здесь давали клятвы и молились, сюда на ночь привозили преступника и оставляли его одного над холодным, леденящим потоком. Если к утру вода не забирала его, и он не погибал от страха и студеного дыхания Байкала, его прощали. Напротив Шаманского камня находится смотровая площадка, рядом с которой летом работают сувенирные и продуктовые киоски, прокат лодок. Особенно необычным кажется исток зимой. Река парит всю зиму, украшая снежным куржаком лес в окрестностях истока.
Сравнительно теплая подледная вода Байкала (в Ангару из Байкала втягиваются водные массы не с самой его поверхности, а с некоторой глубины, где температура воды выше 0°С) и быстрое течение делают исток незамерзающим даже в самые суровые зимы. С незапамятных времен сюда прилетают на зимовку водоплавающие птицы. Это единственная постоянная зимовка в северной Азии. Среди зимующих здесь птиц преобладают черно-белые гоголи, длинноносые и обычные крохали, морянки. На зимовке птицы появляются в ноябре. К началу декабря уток в истоке реки Ангара собирается 1штук, к концу месяца - не менее 2000.
С 1956 года, после образования водохранилища Иркутской ГЭС, размеры полыньи уменьшились сдо 3 - 4 км. Из-за резкого сокращения размеров полыньи и увеличения ее глубины количество зимующих птиц сократилось с десяти тысяч до 2 - 3,5 тысяч.
Мелководный исток дает зимой пищу уткам. Каждые вечер они улетают на ночлег в байкальские торосы, а днем плавают в полынье.
