Тема: властивості води
Мета
- навчальна: розширити уявлення про найпоширеніший мінерал на Землі,
значення води в природі, про три стани води і її властивості, походження та
значення води для всього живого;
- розвивальна: розвивати дослідницький підхід до вивчення природних явищ,
вміння виявляти властивості води; продовжити формувати вміння працювати в
групі, виділяти основну думку та висловлювати думку групи;
- виховна: виховувати бережне ставлення до води — колиски та основи
життя.
Тип уроку: комбінований.
Обладнання: атлас, карти, підручник, зошити, відеоматеріали з
Інтернет-ресурсів, навчальні фільми «Вода у природі».
Очікувані результати: учні зможуть пояснювати властивості води, її
походження, поширення, властивості та умови, за яких вода міняє агрегатні
стани.
Тип уроку: засвоєння нових
знань
Хід уроку
I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ
II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ
III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ТА ПІЗНАВАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
IV. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ
V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ, УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ
Вода – загадкова речовина, не підкоряється багатьом
фізико-хімічним закономірностям, справедливим для інших з'єднань, тому що сила
взаємодії її молекул надзвичайно велика і потрібен особливо інтенсивний
тепловий рух молекул, щоб перебороти додаткове притягання. У силу цього й ряду
інших причин вода проявляє різні аномальні властивості (рис. 48), які необхідно знати й ураховувати
в роботі технологові харчової промисловості:
· вода – єдина у світі речовина, що при заморожуванні
збільшується в обсязі;
· у найбільш важливому для м'ясного виробництва
температурному діапазоні від 0° до +4 °С (умови охолодження, зберігання, засолу,
кутерування, готування розсолів і т.д.) у води міняється структура й характер
взаємодії водневих зв'язків, у зв'язку із чим:
а) щільність її зростає;
б) швидкість протікання практично всіх фізико-хімічних
і біохімічних реакцій різко падає.
Остання обставина є особливо важливою.
· вода має виражену змочувальну здатність і після
ртуті має найвище значення сили поверхневого натягу. Поверхневий натяг і
змочування дозволяють воді всупереч силі ваги підніматися по тонких трубках
(капілярам) на 10…12 м і міцно втримуватися в них. Даний факт має досить
істотне значення при регулюванні кількісної частки капілярної вологи в
технології цільном’язових і реструктурованих м'ясопродуктів;
· вода є універсальним середовищем, у якому в тому або
іншому ступені здатні розчинятися практично всі речовини, що є присутніми у
навколишньому середовищі. У процесі розчинення відбувається, як правило, зміна
температури: частіше виділяється тепло (гідратація крохмалю, білоквмісних
препаратів ), рідше – температура води знижується (розчинення кухонної солі). У
процесі розчинення іони, що надійшли в розчин, і молекули обволікаються
молекулами води, у результаті чого може відбуватися як ущільнення води (коли її
обсяг зменшується), так й її розширення (зі збільшенням обсягу);
· вода – інертний розчинник й, як правило, не вступає
в реакцію з розчиненою речовиною, що особливо важливо для живих організмів,
оскільки в них вода виступає переважно як переносник життєво необхідних
енергетичних, пластичних і регуляторних з'єднань;
· вода володіє найбільшою із всіх відомих твердих і
рідких речовин теплоємністю й теплопровідністю. Для нагрівання 1 грама води на
1 °С необхідна 1 кал (4,2 Дж) енергії, що вдвічі перевищує теплоємність
будь-якої іншої хімічної сполуки. Теплоємність льоду при 0 °С майже в чотири
рази вище, ніж у води при цій же температурі, тобто лід проводить тепло значно
швидше, ніж вода, що перебуває в м'язовій тканині. Дану обставину варто
враховувати при виборі параметрів дефростації, кутерування, заморожування;
· рівень теплоємності води варіює залежно від
температури середовища: в інтервалі температур від 0° до +37 °С теплоємність
падає; у діапазоні від +37° до + 100 °С – зростає. Із практичної точки зору це
означає, що легше всього вода нагрівається й швидше всього охолоджується у своєрідному
температурному діапазоні 35…40 °С; у цьому ж інтервалі найбільше інтенсивно
протікають хімічні й біохімічні реакції;
· лід – унікальний стан води. При замерзанні й
переході у твердий стан вода збільшується в об’ємі на 9%; щільність льоду
нижче, ніж у води при тій же температурі. Є ще одна виняткова особливість
властивостей льоду: неординарний характер зміни величини теплоти плавлення
льоду від рівня його температури. Зокрема, для розплавлювання 1 кг льоду,
взятого з різною вихідною температурою, потрібні наступні кількості теплоти:
лід з температурою -13 °С – 310,7 кДж, лід з температурою -7 °С – 323,2 кДж,
лід з температурою 0 °С – 340,0 кДж
Рис. 48. Аномальні властивості води.
Незважаючи на зовнішню простоту хімічного складу (Н2О)
і будови (диполь), за фізико-хімічними і технологічними властивостями вода
являє собою унікальну речовину.
Підтвердженням даного твердження може служити той
факт, що, виходячи із пророкувань періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, вода
повинна була б замерзати при -90 °С, а кипіти при -70 °С. Однак, кожному
відомо, що температура замерзання води дорівнює 0 °С, а кипіння – 100 °С.
Навіть використання найсучасніших методів дослідження не дозволяє поки
встановити істинну структуру води, оскільки жодна із пропонованих моделей не
може пояснити сукупність всіх властивостей цієї хімічної сполуки.
У цей час фізиками встановлена наявність понад 130
різноманітних види води, що відрізняються за ізотопним складом й властивостям.
Інакше кажучи, у склянці з водою перебуває суміш різних молекул води: переважна
частина представлена звичайною (легкою) водою (1Н216О);
від 0,017 до 0,18% - важка вода (D2O); напівважка вода (НDO);
тритиєва вода (T216O) і т.д.
Легка вода (молекулярна маса 18,02) кипить при 100 °С,
замерзає (плавиться) при 0 °С. Дейтерієва (важка) вода кипить при 101,4 °С,
замерзає при -3,8 °С. Важка вода біологічно «мертва», у ній не можуть
розвиватися рослини, мікроорганізми й т.д.
Міркування про живу й мертву воду обумовлені
специфікою поводження іонів водню в молекулі води. Як відомо, іони орто- і
параформ водню одночасно обертаються по основній орбіті й навколо власної осі,
причому, залежно від того збігаються або немає напрямку руху іонів водню
властивості води змінюються докорінно. Але, навіть не заглиблюючись у розгляд
специфіки й властивостей ізотопних форм молекул, необхідно підкреслити, що вода
як речовина зовсім дивовижна навіть за самими звичайними властивостями. Відомо,
що всі молекули у воді зв'язані між собою відносно слабкими водневими зв'язками
й перебувають у складній рухливій рівновазі, зберігаючи індивідуальні
властивості одиноких молекул й одночасно утворюючи складні агрегати-кластери.
Показано, що проведення магнітної обробки води за
допомогою магнітів, вмонтованих у водопровідні системи, істотно коректує її
фізико-хімічні властивості; в намагніченій воді інтенсифікуються процеси
розчинення, кристалізації, агрегації, адсорбції, осадження, змочування й т.д.
Можливість змінювати структурований стан води шляхом
застосування механічних, електромагнітних, звукових і біопольових впливів
теоретично може дозволити одержувати воду з модифікованими властивостями, що в
майбутньому може мати принципово важливе технологічне значення.
VІ. Домашнє завдання.
Немає коментарів:
Дописати коментар