Good Mood

Vann er den kjemiske stoff med kjemiske formelen H
2O; ett molekyl vann har to hydrogen atomer covalently bundet til en enkelt oksygen atom.Vann er en smakløs, luktfri væske ved omgivelsens temperatur og trykk. Flytende vann har svake absorpsjon band i bølgelengder på rundt 750 nm som føre til at det synes å ha en blå farge. Dette kan lett observeres i en vannfylt badekar eller en vask som fôr er hvit. Store iskrystaller, som i isbreer, vises også blå.,

Under standard betingelser, vann er først og fremst en væske, i motsetning til andre analogt hydrider av oksygen familie, som generelt er i gassform. Denne unike egenskapen av vann på grunn av hydrogen binding. Molekylene i vann er i konstant bevegelse om hverandre, og hydrogen bindinger er stadig bryte og reformere på tidsperioder raskere enn 200 femtoseconds (2×10-13 sekunder).Imidlertid, disse båndene er sterke nok til å skape mange av de spesielle egenskapene til vann, noe som gjør det til en del av livet.,

Vann, is, og vapourEdit

Innenfor Jordens atmosfære og overflate, flytende fase er den mest vanlige og den form som er vanligvis merket med ordet «vann». Den faste fasen av vann er kjent som ice og vanligvis tar strukturen av hard, samansette krystaller, slik som isbiter, eller løst samlet vurdering krystaller, som snø. Bortsett fra felles sekskantet krystallinsk is, andre krystallinske og amorfe faser av is er kjent. Den gassformige fase av vannet er kjent som vanndamp (eller damp)., Synlig damp og skyene er dannet fra minutters dråper med vann, henger i luften.

Vann danner også en superkritisk væske. Den kritiske temperaturen er 647 K og kritisk trykket er 22.064 MPa. I naturen, dette bare sjelden forekommer i svært fiendtlig forhold. Et mulig eksempel på naturlig forekommende superkritisk vann er i de varmeste delene av dypt vann hydrotermale ventiler, der vannet varmes opp til den kritiske temperaturen ved vulkanske skyer og kritisk trykket er forårsaket av vekten av havet på den ekstreme dybder der ventilene er plassert., Dette trykket er nådd en dybde av ca 2200 meter: mye mindre enn de mener dybden på havet (3800 meter).

varmekapasitet og varmer opp av dampfunksjon og fusionEdit

Vann har en svært høy spesifikk varmekapasitet av 4181.4 J/(kg·K) ved 25 °C – den nest høyeste blant alle heteroatomic arter (etter ammoniakk), samt en høy varme av dampfunksjon (40.,65 kJ/mol eller 2257 kJ/kg ved normal kokepunkt), som begge er et resultat av omfattende hydrogenbinding mellom molekyler. Disse to uvanlige egenskaper tillate vann til moderat Jordens klima av jobbufring store svingninger i temperaturen. Det meste av den ekstra energien som er lagret i klima-systemet, og siden 1970 har samlet seg i havene.

spesifikk entalpi av fusion (mer kjent som latent varme) av vann er 333.,55 kJ/kg ved 0 °C: samme mengden energi som er nødvendig for å smelte isen så å varme is fra -160 °C opp til dens smeltepunkt eller til å varme opp samme mengde vann ved 80 °C. Av vanlige stoffer, bare at av ammoniakk er høyere. Denne eiendommen gir motstand til å smelte på isen av isbreer og drivis. Før og siden advent av mekanisk kjøling, isen var, og fortsatt er i vanlig bruk for å bremse food spoilage.

Den spesifikke varmekapasiteten til is ved -10 °C er 2030 J/(kg·K)og varmekapasitet av damp ved 100 °C er 2080 J/(kg·K).,

Tetthet av vann og iceEdit

tettheten av vannet er ca 1 gram per kubikk centimeter (62 lb/cu ft): dette forholdet ble opprinnelig brukt til å definere gram. Tettheten varierer med temperatur, men ikke lineært: som temperaturen øker, tetthet stiger til en topp på 3.98 °C (39.16 °F), og deretter avtar, og dette er uvanlig. Vanlig, sekskantet isen er også mindre tett enn flytende vann—ved frysing, tettheten av vann reduseres med ca 9%.,

Disse effektene er på grunn av reduksjon av termisk bevegelse med kjøling, noe som gjør at vannmolekylene danner mer hydrogen bindinger som hindrer molekyler fra å komme nær hverandre. Mens under 4 °C brudd på hydrogen obligasjoner på grunn av oppvarming gjør at vannmolekylene å pakke nærmere til tross for økningen i termisk bevegelse (som har en tendens til å utvide en flytende), over 4 °C vann utvider seg når temperaturen øker. Vann nær kokepunktet er ca 4% lavere tetthet enn vann ved 4 °C (39 °F).,

Under økende press, is gjennomgår en rekke overganger til andre polymorphs med høyere tetthet enn flytende vann, for eksempel is II, is III, high-density amorf is (HDA) og svært høy tetthet amorf is (VHDA).,

Den uvanlige tetthet kurve og lavere tetthet av is enn av vann er avgjørende for liv—hvis vannet som var tett på frysepunktet, så om vinteren er det veldig kaldt vann på overflaten av dammer og andre vannforekomster skulle synke, innsjøer kan fryse fra bunnen og opp, og alt liv i dem, ville bli drept. Videre, gitt at vann er en god termisk isolasjon (på grunn av sin varme kapasitet), noen frosne innsjøer kanskje ikke helt tine i sommer., Laget av is som flyter på toppen isolerer vannet nedenfor. Vann på ca 4 °C (39 °F) også synker til bunnen, og dermed holde temperaturen av vannet på bunnen konstant (se diagram).

Tetthet av saltvann og iceEdit

tettheten av saltvann avhenger av oppløst salt innhold samt temperatur. Isen fremdeles flyter i havet, ellers ville de fryse fra bunnen og opp. Men innholdet av salt hav senker frysepunktet, med om lag 1.,9 °C (se her for forklaring) og senker temperaturen på maksimal tetthet av vann til tidligere frysepunkt ved 0 °C. Dette er hvorfor, i saltvann, den nedadgående konveksjon av kaldere vann er ikke blokkert av en utvidelse av vann som det blir kaldere nær frysepunktet. Havene’ kaldt vann nær frysepunktet fortsetter å synke. Så skapninger som lever på bunnen av kalde hav som i Arktis, som vanligvis lever i vann 4 °C kaldere enn på bunnen av frosne over ferskvann innsjøer og elver.

Som overflaten av saltvann begynner å fryse (ved -1.,9 °C for normal salinitet sjøvann, 3.5%) isen at skjemaer er i hovedsak salt-gratis, med om lag samme tetthet som i ferskvann is. Denne isen flyter på overflaten, og salt som er «frosset ut» legger til saltholdighet og tetthet av sjøvann like under det, i en prosess som er kjent som brine avvisning. Dette tettere saltvann synker ved konveksjon og skifte sjøvann er underlagt den samme prosessen. Dette gir i hovedsak ferskvann is på -1.9 °C på overflaten. Den økende tettheten av sjøvann under forming is fører det til å synke mot bunnen., På en stor skala, prosessen med saltlake avvisning og synker kaldt saltvann resultater i havstrømmene forming til transport vann bort fra Polene, noe som fører til et globalt system av strømmene kalles den thermohaline sirkulasjon.

Blandbarhet og condensationEdit

Vann er blandbar med mange væsker, inkludert etanol i alle proporsjoner., Vann og de fleste oljer er immiscible vanligvis danner lag i henhold til økende tetthet fra toppen. Dette kan forutsies ved å sammenligne polaritet. Vann være en relativt polare sammensatte vil tendens til å være blandbar med vann av høy polaritet som etanol og aceton, mens forbindelser med lave polaritet vil tendens til å være immiscible og dårlig løselige for eksempel med hydrokarboner.

Som en gass, vanndamp er fullstendig blandbar med luft., På den annen side, er den maksimale vann damptrykk som er thermodynamically stabil med væske (eller fast) ved en gitt temperatur er relativt lave sammenlignet med totalt atmosfærisk trykk.For eksempel, hvis damp er partialtrykket er 2% av atmosfærisk trykk og luften blir avkjølt fra 25 °C, starter på ca 22 °C vann vil begynne å kondensere, definere duggpunkt, og skape tåke eller dugg. Den omvendte prosessen regnskapet for tåke brenning av i morgen., Hvis luftfuktigheten er økt ved romtemperatur, for eksempel ved å kjøre en varm dusj eller et bad, og temperaturen holder seg om det samme, damp snart når trykket for fase endre og deretter utkrystalliseres som minutters dråper vann, som ofte referert til som damp.

En mettet gass eller en med 100% relativ fuktighet er når damptrykk av vann i luften er i likevekt med damptrykk på grunn av (flytende) vann; vann (eller is, hvis det er kaldt nok), vil mislykkes i å miste masse gjennom fordampning når de utsettes for mettet luft., Fordi mengden av vanndamp i luften er små, relativ fuktighet, forholdet mellom delvis press på grunn av vanndampen til mettet delvis damptrykk, er mye mer nyttig.Damptrykk over 100% relativ fuktighet er kalt super-mettet og kan oppstå hvis luften er raskt nedkjølt, for eksempel ved å reise seg plutselig i en stigende luftstrømmene.,

Damp pressureEdit

CompressibilityEdit

compressibility av vann er en funksjon av trykk og temperatur. Ved 0 °C, på grensen av null press, compressibility er 5,1×10-10 Pa−1. På null-press-grensen, compressibility når et minimum av 4,4×10-10 Pa−1 rundt 45 °C for så å øke igjen med økende temperatur., Når trykket økes, compressibility reduseres, blir 3.9×10-10 Pa−1 ved 0 °C og 100 megapascals (1.000 bar).

The bulk elastisitet av vannet er ca 2.2 GPa. Den lave compressibility av ikke-gasser og vann spesielt, fører til deres ofte blir antatt som inkompressible. Den lave compressibility av vann betyr at selv i de dype hav på 4 km dybde, der presset er 40 MPa, det er bare en 1,8% reduksjon i volum.,

Trippel pointEdit

temperatur og trykk som vanlig fast, flytende og gassformige vann eksistere i likevekt er en triple poeng av vann., Siden 1954, er dette punktet hadde blitt brukt til å definere den grunnleggende enhet av temperatur, kelvin, men, som starter i 2019, den kelvin er nå definert ved hjelp av Boltzmann konstant, snarere enn triple poeng av vann.

på Grunn av eksistensen av mange polymorphs (former) av is, vann har andre triple poeng, som enten har tre polymorphs av is eller to polymorphs av is og flytende i likevekt. Gustav Johann Heinrich Apollon Tammann i Göttingen produsert data på flere andre triple poeng tidlig i det 20. århundre. Kamb og andre dokumenterte videre triple poeng i 1960-årene.,

De ulike triple poeng av vann

Faser i stabil likevekt	Trykk	Temperatur
flytende vann, is Ih, og vanndamp	611.657 Pa	273.16 K (0.01 °C)
flytende vann, is Ih og is III	209.9 MPa	251 K (-22 °C)
flytende vann, is III, og is V	350.1 MPa	-17.0 °C
flytende vann, is V og is VI	632.4 MPa	0.,16 °C
is Ih, Is II, og is III	213 MPa	-35 °C
is II, is III, og is V	344 MPa	-24 °C
is II, is V, og is VI	626 MPa	-70 °C

Smelte pointEdit

smeltepunktet for is er 0 °C (32 °F; 273 K) ved standard trykk, men ren flytende vann kan være underkjølt godt under det temperatur uten å fryse hvis væsken er ikke mekanisk forstyrret., Det kan være i en flytende tilstand ned til sin homogene nucleation punkt om 231 K (-42 °C; -44 °F). Smeltepunktet for ordinære sekskantet is faller litt under middels høyt press, ved 0.0073 °C (0.0131 °F)/atm eller ca 0,5 °C (0.90 °F)/70 atm som stabilisering energi av hydrogenbinding er overskredet ved intermolecular frastøting, men som is forvandles til sin polymorphs (se krystallinsk states of ice) ovenfor 209.9 MPa (2,072 atm), smeltepunktet øker markant med trykk, dvs., nå 355 K (82 °C) på 2.216 GPa (21,870 atm) (triple poeng av Is VII).,

Elektrisk propertiesEdit

Elektrisk conductivityEdit

Rent vann som ikke inneholder eksogene ioner er en god isolator, men ikke selv «deionisert vann er helt gratis av ioner. Vannet gjennomgår auto-ionisering i flytende tilstand når to vannmolekylene danner en hydroxide anion (OH−
-) og en hydronium kation (H
3O+
).

Fordi vann er et godt løsemiddel, er det nesten alltid noen oppløst stoff oppløst i det, ofte et salt., Hvis vannet har selv en liten mengde av et slikt urenhet, så ioner kan bære kostnader frem og tilbake, slik at vannet for å gjennomføre elektrisitet langt lettere.

Det er kjent at det teoretiske maksimum elektrisk resistivitet for vann er ca 18.2 m ω·cm (182 kΩ·m) ved 25 °C. Dette tallet er enig godt med hva som er typisk sett på omvendt osmose, ultra-filtrert og deionisert ultra-rent vann systemer brukes for eksempel, i semiconductor manufacturing plants., Et salt eller syre luftforurensningsnivå overstiger 100 deler per billion (ppt) i ellers ultra-rene vannet begynner å bli merkbart lavere sin motstand med opp til flere kΩ·m.

I rent vann, sensitivt utstyr kan oppdage en svært liten elektrisk ledningsevne av 0.05501 ± 0.0001 µS/cm ved 25.00 °C. Vann kan også være electrolyzed til oksygen og hydrogen gasser, men i fravær av oppløste ioner dette er en svært langsom prosess, som svært lite strøm er utført. I is, det primære ansvaret bærere er protoner (se proton dirigent)., Isen var tidligere antatt å ha en liten, men målbar konduktivitet på 1×10-10 S/cm, men dette ledningsevne er nå antatt å være nesten helt fra overflaten feil, og uten dem, isen er en isolator med en uendelig liten ledningsevne.

Polaritet og hydrogen bondingEdit

En viktig funksjon for vann er dens polar natur., Strukturen har en bøyd molekylær geometri for to hydrogens fra oksygen toppunktet. Oksygen atom har også to ensomme par av elektroner. En virkning vanligvis tilskrevet enslig par er at H–O–H-gass-fase bøye vinkel er 104.48°, som er mindre enn den som typisk tetrahedral vinkel på 109.47°. Lone par er nærmere oksygen atom enn elektroner sigma bundet til hydrogens, så de krever mer plass. Den økte frastøting av lone par styrker O–H bindinger nærmere hverandre.

en Annen konsekvens av sin struktur er at vann er en polar-molekylet., På grunn av forskjellen i electronegativity, et obligasjonslån dipolmoment poeng fra hver H O, noe som gjør oksygen delvis negative og hver hydrogen delvis positiv. En stor molekylær dipol, poeng fra et område mellom de to hydrogen atomer til oksygen atom. Kostnad forskjeller føre vann molekyler til å samle (den relativt positive områder blir tiltrukket til den relativt negative områder). Denne attraksjonen, hydrogenbinding, forklarer mange av egenskapene til vann, som for eksempel løsemidler egenskaper.,

Selv om hydrogenbinding er en relativt svak attraksjon i forhold til covalent obligasjoner innenfor vann-molekylet seg selv, det er ansvarlig for flere av vannets fysiske egenskaper. Disse egenskapene omfatter relativt høyt smeltepunkt og kokepunkt temperaturer: mer energi er nødvendig for å bryte hydrogen bindingene mellom vannmolekylene. I kontrast, hydrogensulfid (H
2S), har mye svakere hydrogenbinding på grunn av svovel er lavere electronegativity. H
2S er en gass ved romtemperatur, til tross for hydrogensulfid å ha nesten dobbelt molar masse vann., Den ekstra binding mellom vannmolekylene gir også flytende vann en stor spesifikk varmekapasitet. Dette høy varmekapasitet vann gjør en god varme lagringsmedium (kjølevæske) og varmeskjold.

Samhold og adhesionEdit

Vann molekyler bo i nærheten av hverandre (samhold), på grunn av den kollektive handlingen av hydrogen bindingene mellom vannmolekylene., Disse hydrogen bindinger er i stadig bryte, med nye obligasjoner blir dannet med forskjellige vannmolekyler, men på et gitt tidspunkt i en prøve av flytende vann, en stor del av molekyler holdes sammen av slike obligasjoner.

Vann har også høy vedheft egenskaper på grunn av sin polar natur. På ekstremt ren/glatt glass vann kan danne en tynn film fordi den molekylære krefter mellom glass og vann molekyler (lim krefter) er sterkere enn den samlende krefter.,I biologiske celler og organeller, vannet er i kontakt med membran og protein overflater som er hydrofile; det vil si at overflater som har en sterk tiltrekning til vann. Irving Langmuir observert en sterk frastøtende kraft mellom hydrofile overflater. For å dehydrate hydrofile overflater for å fjerne holdes hardt lag av vann med fuktighet—krever gjør betydelig arbeid mot disse kreftene, som kalles hydratisering styrker. Disse kreftene er veldig stor, men avta raskt over en nanometer eller mindre., De er viktige i biologi, spesielt når cellene er dehydrert av eksponering for tørr atmosfærer eller ekstracellulære frysepunktet.

Overflaten tensionEdit

Vann har en uvanlig høy overflatespenning av 71.99 mN/m ved 25 °C som er forårsaket av styrken av hydrogen binding mellom vannmolekylene. Dette gjør at insekter til å gå på vannet.

Kapillær actionEdit

Fordi vann har sterk samlende og lim styrker, det viser kapillarkrefter., Sterkt samhold fra hydrogenbinding og heft lar trær for å transportere vann mer enn 100 m oppover.

Vann som en solventEdit

Vann er et utmerket løsemiddel på grunn av sin høye dielektrisk konstant., Stoffer som bland godt og løser seg opp i vann er kjent som hydrofile (vann-elskende») stoffer, mens de som ikke bland godt med vann er kjent som hydrofobe («vann-i frykt») stoffer. Muligheten av et stoff for å oppløse i vann bestemmes av hvorvidt stoffet kan matche eller bedre den sterke attraktive krefter som vannmolekyler generere mellom andre vannmolekyler. Hvis et stoff har egenskaper som ikke tillater det å overvinne disse sterke intermolecular styrker, molekylene er skilt seg ut fra vannet., I motsetning til den vanlige oppfatningen, vann og hydrofobe stoffer ikke «slå tilbake», og hydrering av et hydrofobt overflaten er energisk, men ikke entropically, gunstige.

Når en ionisk eller polar sammensatte går over vannet, er det omgitt av vannmolekyler (fuktighet). Den relativt lille størrelsen på vannmolekyler (~ 3 angstroms) tillater mange vannmolekyler rundt ett molekyl av oppløst stoff. Delvis negative dipol-enden av vannet er tiltrukket av positivt ladet komponenter av oppløst stoff, og vice versa for den positive dipol ender.,

generelt, ioniske og polare stoffer som syrer, alkoholer, og salter er relativt løselig i vann, og ikke-polare stoffer som fett og oljer er ikke. Ikke-polare molekyler bo sammen i vann fordi det er energisk mer gunstig for vannmolekylene til hydrogen bånd til hverandre enn til å engasjere seg i van der Waals interaksjoner med ikke-polare molekyler.

Et eksempel på en ionisk oppløst stoff er salt; den natriumklorid, NaCl, skiller seg inn i Na+
kationer og Cl−
anioner, hver av dem blir omgitt av vannmolekyler., Ionene er så lett transporteres bort fra sine krystallinske gitteret i løsningen. Et eksempel på en ikke-ionisert oppløst stoff er tabell sukker. Vannet dipoles lage hydrogen obligasjoner med polare strøk av sukker molekyl (OH-grupper), og tillate det å bli ført bort til løsning.

Quantum tunnelingEdit

The quantum tunneling dynamikk i vannet ble det rapportert at så tidlig som i 1992. På det tidspunktet var det kjent at det er bevegelser som ødelegger og regenerere den svake hydrogen bond av interne rotasjoner av substituent vann monomers., 18. Mars 2016, det ble rapportert at hydrogen bond kan bli brutt av quantum tunneling i vannet hexamer. I motsetning til tidligere er rapportert tunneling bevegelser i vann, dette var samordnet bryte av to hydrogen obligasjoner. Senere i det samme året, oppdagelsen av quantum tunneling av vannmolekyler som ble rapportert.

Elektromagnetisk absorptionEdit

Vann er relativt gjennomsiktig for synlig lys, ultrafiolett lys, og langt-rødt lys, men det absorberer mest ultrafiolett lys, infrarødt lys og mikrobølger., De fleste fotoreseptorer og fotosyntetiske pigmenter utnytte den delen av lysspekteret som overføres godt gjennom vann. Mikrobølgeovner dra nytte av vann tetthet til mikrobølger å varme vann i matvarer. Vann er lys blå farge er forårsaket av svake absorpsjon i den røde delen av det synlige spekteret.