Водородная связь | CHEMEGE.RU
Рассмотрим взаимодействия, возникающие между отдельными молекулами в веществе — межмолекулярные взаимодействия. Межмолекулярные взаимодействия — это такой вид взаимодействия между нейтральными атомами, при котором не образуются новые ковалентные связи. Силы взаимодействия между молекулами обнаружены Ван-дер Ваальсом в 1869 году, и названы в честь него Ван-дар-Ваальсовыми силами. Силы Ван-дер-Ваальса делятся на ориентационные, индукционные и дисперсионные. Энергия межмолекулярных взаимодействий намного меньше энергии химической связи.
Ориентационные силы притяжения возникают между полярными молекулами (диполь-диполь взаимодействие). Эти силы возникают между полярными молекулами. Индукционные взаимодействия — это взаимодействие между полярной молекулой и неполярной. Неполярная молекула поляризуется из-за действия полярной, что и порождает дополнительное электростатическое притяжение.
Особый вид межмолекулярного взаимодействия — водородные связи.
Водородные связи — это межмолекулярные (или внутримолекулярные) химические связи, возникающие между молекулами, в которых есть сильно полярные ковалентные связи — H-F, H-O или H-N. Если в молекуле есть такие связи, то между молекулами будут возникать дополнительные силы притяжения.
Механизм образования водородной связи частично электростатический, а частично — донорно–акцепторный. При этом донором электронной пары выступают атом сильно электроотрицательного элемента (F, O, N), а акцептором — атомы водорода, соединенные с этими атомами. Для водородной связи характерны
Водородную связь можно обозначать точками: Н ··· O. Чем больше электроотрицательность атома, соединенного с водородом, и чем меньше его размеры, тем крепче водородная связь. Она характерна прежде всего для соединений фтора с водородом, а также кислорода с водородом, в меньшей степени азота с водородом.
Водородные связи возникают между следующими веществами:
- фтороводород HF
- вода H2O (пар, лед, жидкая вода):
- раствор аммиака и органических аминов — между молекулами аммиака и воды;
- органические соединения, в которых есть связи O-H или N-H: спирты, карбоновые кислоты, амины, аминокислоты, фенолы, анилин и его производные, белки, растворы углеводов — моносахаридов и дисахаридов.
Водородная связь оказывает влияние на физические и химические свойства веществ. Так, дополнительное притяжение между молекулами затрудняет кипение веществ. У веществ с водородными связями наблюдается аномальное
Например, как правило, при повышении молекулярной массы наблюдается повышение температуры кипения веществ. Однако в ряду веществ H2O-H2S-H2Se-H2Te мы не наблюдаем линейное изменение температур кипения.
А именно, у воды температура кипения аномально высокая — не меньше -61оС, как показывает нам прямая линия, а намного больше, +100 оС. Эта аномалия объясняется наличием водородных связей между молекулами воды. Следовательно, при обычных условиях (0-20
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
Водородная вода
Москва
- Главная
- Что такое водородная вода?
Водород вокруг нас
На долю водорода приходится 1% от массы Земли, это достаточно много. Но в мире вокруг нас он находится в основном в виде соединений с другими элементами — входит в состав растений, животных и, конечно, воды — самого распространенного на Земле вещества. А вот газообразного водорода «в чистом виде» не так уж много. Организму он не нужен: мы им не дышим, не едим его, не впитываем кожей.
В учебнике химии за 8 класс четко сказано: при комнатной температуре h3 ни в какие реакции не вступает, и растворимость его в воде исключительно мала: в 1 л воды при 20°С растворяется всего 18 мл водорода. Его низкая активность объясняется прочной связью между атомами водорода.
Если не водородная, то какая?
Ни один научный сотрудник (не путать с маркетологом в белом халате!) не скажет, что такая вода полезна. Но вернемся к эффекту плацебо и положительному настрою: он действительно может творить чудеса.
Быстрые ссылки
Регистрация фильтра
Зарегистрируйте ваш фильтр и мы напомним, когда нужно его заменить
зарегистрировать
Заказ установки
Профессиональный монтаж и установка наших фильтров
заказать
Связаться
со службой поддержки
8 800 555-30-35 Круглосуточно
Адреса сервисных центров
в Москве
Заявка на видеоконсультацию
1
мессенджер для связи
2
контактные данные
3
выбор даты
Заявка отправлена
Наш сотрудник проведет видеоконсультацию в выбранное время
Наука о нашей связи с водой
Это то, что мы, дачники, понимаем интуитивно, чувство благоговения и связи, которое мы испытываем на озере. Морской биолог Уоллес Дж. Николс называет это «голубым разумом». И за этим стоит наука.
В детстве я каждую ночь засыпал в коттедже моей семьи на озере Гурон под шум воды. Иногда это был плеск больших волн, иногда легкая рябь воды, бьющейся о берег. Это была моя колыбельная на берегу озера.
Так что меня ничуть не удивила идея морского биолога и писателя Уоллеса Дж. Николса о голубом разуме, которой он поделился на конференции, на которой я присутствовал. Голубой разум, утверждает Николс, — это что-то вроде медитативного состояния, вызванного близостью к воде. «Это делает нас счастливее», — говорит он. «Он соединяет нас друг с другом, он соединяет нас с самими собой, он соединяет нас с местом».
Вероятно, ни один дачник не станет спорить с этим, но то, что мы знаем интуитивно, подтверждается наукой, говорит доктор Николс. Он написал свою книгу Blue Mind: Удивительная наука, которая показывает, как пребывание рядом, в, на воде или под водой может сделать нас более здоровыми, счастливыми, более связанными и лучше в том, что вы делаете , чтобы лучше понять почему воды. «Чем лучше мы это понимаем, тем больше мы это ценим и ценим. Мысль о том, что это очевидно, все же стоит углубиться в науку и ее применение», — говорит он.
По его словам, он хотел перевести разговор о воде с ее ценности для нас с точки зрения гидратации, гигиены и экологии на понимание более широкой ценности, которая, по его словам, должна включать «все познавательные, эмоциональные, психологические, социальные, физические, конечно же, и духовные блага, которые мы обычно не учитываем». Наша политика и наши законы отражают это отсутствие понимания; они «недооценивают или обесценивают эмоциональную роль воды», — говорит Николс.
Так что же именно происходит в нашем мозгу, когда мы находимся у озера? Или даже, говорит Николс, когда мы мечтаем о нашем озере? «Ваша химия меняется прямо здесь и сейчас, — говорит он. «Ваша креативность растет, уровень гормонов стресса снижается, ваши идеи расширяются, ваше самоощущение расширяется, вы можете слышать свое дыхание, вы соединяетесь с водой».
Этот «голубой разум», на который ссылается Николс, является ключевой частью благоговения, эмоции, которая была изучена совсем недавно. «Оказывается, набор эмоций, называемый трепетом, помогает нам развивать эмпатию и сострадание», — объясняет он. «Неврология изучает, как это происходит: [вода] переводит нас из этого состояния переднего мозга, направленного внимания и решения проблем, в более распределенный, творческий режим сети по умолчанию — как это называют психологи, — который может привести к тому, что мы увеличим наши способность к общению, эмпатии и состраданию».
Более того, исследователи выяснили, что вода во всех ее формах — озера, реки, водопады, закаты над океаном, облака — является главным источником благоговения.
Короче говоря, говорит Николс, «ваше озеро — это школа эмпатии», которая является «не просто красивой метафорой или красивой поэзией, это — красивая наука».
Итак, то, что мы, дачники, переживаем, когда плаваем, плывем, плывем на лодке или просто пьем, буквально или фигурально, реально в нейрохимическом смысле, в психологическом смысле. Наши озера, по выражению Николса, по сути аптеки.
Часто те, кто читал Blue Mind или слышал, как Николс говорил, признаются ему, что они думали, что они единственные, кто чувствовал эту эмоциональную связь с водоемом. Николс понял. «Я пошел в 24-й класс, что является сумасшедшим количеством школьных занятий, и я изучал экологию, эволюционную биологию и экономику, и ни один профессор ни разу не упомянул эмоциональную ценность воды».
Он надеется, что Blue Mind это изменит. «Есть одна вещь, которую дети должны усвоить в школе, это то, что их вода, где бы они ни были, является источником мира, свободы, творчества, расслабления, связи, счастья, романтики. Это место, куда вы можете пойти, чтобы подышать, уединиться, уединиться». Если бы мы ценили это, предполагает он, мы бы защищали воду. Если бы мы поняли науку и практику Blue Mind, «само это могло бы изменить наше здоровье и нашу воду. Это смелая идея, но это целенаправленная смелая идея», — говорит он. «Просто спросите любого, кто проводил время в коттедже».
Рекомендуемое видео
Понимание решающей связи между водой и энергией
Энергия, вода
Ряд выдающихся ученых-водников и активистов, в том числе Питер Глейк из Тихоокеанского института и Упману Лалл из Колумбийского водного центра, уже некоторое время обращали внимание на решающую связь между глобальными водными и энергетическими проблемами.
Но в то время как осведомленность о взаимосвязи воды и энергии растет, во многих частях мира политика, касающаяся как энергии, так и воды, в лучшем случае остается недальновидной, а в худшем — опасно контрпродуктивной.
Вот некоторые из множества способов тесной взаимосвязи использования воды и энергии, что это означает для глобального движения за устойчивое развитие и что можно сделать.
То, как мы используем воду, требует энергии.
В Соединенных Штатах около 4 процентов производства электроэнергии используется для водоснабжения и очистки, согласно отчету Sandia National Laboratories Конгрессу; на нагрев горячей воды для бытовых нужд приходится около 9 процентов бытового потребления энергии.
Однако количество энергии, которое идет на использование воды, значительно варьируется от региона к региону. В Калифорнии, например, на перемещение, очистку и подогрев воды приходится 19 процентов потребления электроэнергии в штате и 30 процентов природного газа. Южная Калифорния, в частности, перекачивает значительное количество воды с больших расстояний, чтобы удовлетворить местные потребности в воде.
Учитывая как возникающие ограничения на глобальное производство энергии, так и климатический стресс, вызванный сжиганием ископаемого топлива, имеет смысл экономить воду и делать все возможное, чтобы снизить интенсивность использования воды.
Протестующие у австралийского завода по опреснению воды. Источник: Takver на Flickr.
К сожалению, многие предлагаемые решения острого дефицита воды по всему миру на самом деле гораздо более энергоемки, чем то, что мы делаем в настоящее время. Например, правительства от Калифорнии до Израиля и Саудовской Аравии обращаются к масштабным проектам по опреснению воды как к святому Граалю для решения постоянных проблем с водой.
По данным комиссии, остров Каталина, расположенный у побережья Южной Калифорнии, производит 25 процентов своей пресной воды за счет опреснения, но на это же опреснение приходится почти
Другие высокоэнергетические решения включают откачку воды из отдаленных мест. Управление водоснабжения Южной Невады, например, планирует построить трубопровод протяженностью 285 миль, чтобы перекачивать воду в выжженный Лас-Вегас, город в пустыне, страдающий от засухи, который получает большую часть воды из быстро тонущих резервуаров, питаемых рекой Колорадо. Перекачка воды на большие расстояния чрезвычайно энергозатратна.
Традиционное производство энергии в решающей степени зависит от обильных запасов пресной воды.
Термоэлектрическое использование воды — по сути, кипячение воды для вращения турбин для выработки электроэнергии или использование воды для охлаждения энергетического оборудования — составляет ошеломляющую половину общего водозабора в Соединенных Штатах. Подавляющее большинство выработки электроэнергии происходит от этих паровых турбин, независимо от того, используют ли они уголь, природный газ, нефть или ядерное топливо для нагрева воды.
После использования электростанции выпускают всю воду, которая не была потеряна в результате испарения, обратно в окружающую среду — при гораздо более высокой температуре, практика, которая может нанести серьезный ущерб экосистемам водных путей.
Атомная теплоэлектростанция. Источник: Викимедиа.
Но это не единственная проблема. Оказывается, чрезвычайная водоемкость термоэлектрического производства означает, что потребности в воде могут легко столкнуться с потребностями в энергии в ближайшие годы. В 2009 годуВ статье для Колумбийского журнала экологического права Бенджамин К. Совакул и Келли Э. Совакул привели доводы в пользу того, что конвергенция роста населения, повышения спроса на электроэнергию и засухи в некоторых районах «может угрожать вызвать массовую нехватку воды, в то время как вынужденная отключения могут произойти из-за нехватки воды в других».
Тем не менее, «несмотря на серьезность проблем с водой, связанных с потреблением электроэнергии, большинство электроэнергетических компаний продолжают предлагать водоемкие электростанции как лучший способ удовлетворить прогнозы спроса».
Другим крупным источником электроэнергии, которому угрожает нехватка воды, является гидроэнергетика. Около 20 процентов электроэнергии в мире вырабатывается крупными плотинами гидроэлектростанций — плотинами, которые требуют постоянного, большого потока воды.
Но поскольку мировой климат и круговорот воды нарушены, энергия крупных гидроэлектростанций находится под угрозой. Приведу лишь один пример: низкий уровень воды в озере Мид угрожает отключением электроэнергии на плотине Гувера, основном источнике электроэнергии для Лас-Вегаса и Южной Калифорнии.
Плотина Гувера ночью. Источник: Алессандро Альба на Flickr.
Риск для электричества из-за уменьшения количества воды является глобальной проблемой. На Филиппинах этим летом из-за засухи Национальная электросетевая корпорация сократила подачу электроэнергии наполовину в некоторых районах, поскольку уровень воды в водохранилищах упал до беспрецедентно низкого уровня.
Тем временем исследование, проведенное в Швейцарии, предсказывает, что таяние альпийских ледников может привести к резкому сокращению выработки гидроэлектроэнергии — с почти 60 процентов в настоящее время до 47 процентов в 2035 году.
Индия и другие страны, которые получают значительную энергию от питаемых ледниками рек Гималаев, также находятся в опасности.
Поиски новых источников дешевой, богатой энергии угрожают существующим источникам воды.
Нам уже давно известно, что безрассудная добыча угля загрязняет грунтовые и поверхностные воды. Однако все мы знаем, что уголь — грязное топливо; а как насчет «чистого сжигания» природного газа? Недавние достижения в технологии гидроразрыва пласта (гидроразрыва пласта) создали для промышленности потенциал для эксплуатации огромных, ранее неиспользованных запасов природного газа в Соединенных Штатах и во всем мире.
Но, как показал недавний документальный фильм Gasland , гидроразрыв представляет серьезную опасность для воды, так как миллионы галлонов воды, песка и токсичных химикатов, необходимых для гидроразрыва скважины, просачиваются на поверхность, отравляя грунт и поверхностные воды окружающих сообщества.
Тем временем в Канаде добыча нефтеносных песков стала основным источником «нетрадиционной» сырой нефти, рекламируемой как способ компенсировать снижение добычи традиционной нефти. Но в дополнение к другим проблемам, добыча нефтеносных песков требует огромного количества воды, в основном отводимой из реки Атабаска.
Горючий сланец, который часто рекламируют как еще один обширный нетрадиционный нефтяной ресурс будущего, также потребует для производства ошеломляющего количества воды. Учитывая, что большая часть горючих сланцев в США находится в регионах, уже испытывающих нехватку воды, и будет зависеть от интенсивного забора воды из уже пересыхающей реки Колорадо, трудно понять, как здесь можно избежать коллизии между потребностями в воде и энергии, поскольку хорошо.
Наконец, кажущийся бесконечным каскад разливов нефти, больших и малых, угрожает как пресноводным, так и морским ресурсам — от Ньютаун-Крик в центре Нью-Йорка, отравленного разливом нефти объемом 17–30 миллионов галлонов 57 лет назад, до Deepwater Horizon. , к недавнему разливу в Мичигане.
Однако не только ископаемое топливо угрожает воде. Даже такой, казалось бы, безобидный продукт, как этанол на основе кукурузы, требует огромного количества воды для выращивания, что не является устойчивым решением для тех частей страны, которые зависят от орошения из ископаемых водоносных горизонтов, таких как Огаллала на Великих равнинах.
Использование ископаемой энергии приводит к потеплению климата, что нарушает круговорот воды и угрожает водным и энергетическим ресурсам.
В той мере, в какой климат можно описать в значительной степени как форму и движение воды по земле, изменение климата также можно рассматривать в основном как водную проблему, проявляющуюся в сильных штормах, увеличении засухи и повышении уровня моря (все гидрологические проблемы).
Таким образом, изменение климата, вероятно, создаст дополнительную нагрузку как на водные, так и на энергетические ресурсы.
Что делать?
Из всех источников энергии фотоэлектрическая солнечная энергия и ветровая генерация в наименьшей степени зависят от потребления воды для производства; по данным Американской ассоциации ветроэнергетики, энергия ветра использует 1/500 th того же количества воды, что и уголь, на единицу произведенной электроэнергии.
Но более важным, чем переключение источников энергии, является сокращение и сохранение потребления как энергии, так и воды. Учитывая связь между водой и энергией, из этого следует, что снижение нашего общего углеродного следа и невозобновляемых источников энергии является одним из лучших способов защиты водных ресурсов; Точно так же сокращение потребления воды является ключевым способом сокращения нашего углеродного и энергетического следа.
Такие решения зависят не только от действий отдельных лиц, их также легко рассматривать как функции политики.
Например, в штате Гуджарат, Индия, электричество для фермеров субсидируется до такой степени, что потребление воды и энергии практически бесплатно, что является серьезной проблемой для страны, которая, по общему мнению, столкнется с острой нехваткой воды в ближайшие годы.
Один из ключевых проектов Центра водных ресурсов включает в себя изучение структуры субсидий на электроэнергию штата, чтобы выяснить, можно ли в сочетании с водосберегающей технологией и выбором сельскохозяйственных культур изменить субсидию, чтобы дать фермерам стимулы для экономии воды и энергии.
Но Индия — не единственное место, которое может извлечь выгоду из двойной стратегии экономии энергии и воды. Эрика Гис из New York Times сообщает, что с 1993 по 2006 год водный район долины Санта-Клара «сэкономил примерно 1,42 миллиарда киловатт-часов энергии, что эквивалентно годовой мощности, потребляемой 207 000 домохозяйств, благодаря финансовым стимулам, консультационным программам и инвестиции в инфраструктуру, которые сокращают потребление воды».
