स्कूल के दिनों से पानी का फार्मूला कौन जानता है? बेशक, सब कुछ। यह संभावना है कि रसायन विज्ञान के पूरे पाठ्यक्रम से, बहुत से लोग जो विशेष रूप से इसका अध्ययन नहीं करते हैं, केवल एक चीज बची है जो यह जानती है कि सूत्र H2O का क्या अर्थ है। लेकिन अब हम जितना हो सके विस्तार से और गहराई से समझने की कोशिश करेंगे कि पानी क्या है? इसके मुख्य गुण क्या हैं और इसके बिना पृथ्वी ग्रह पर जीवन असंभव क्यों है।
पानी एक पदार्थ के रूप में
पानी के अणु, जैसा कि हम जानते हैं, में एक ऑक्सीजन परमाणु और दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। इसका सूत्र इस प्रकार लिखा जाता है: H2O. इस पदार्थ की तीन अवस्थाएँ हो सकती हैं: ठोस - बर्फ के रूप में, गैसीय - भाप के रूप में, और तरल - बिना रंग, स्वाद और गंध के पदार्थ के रूप में। वैसे, यह ग्रह पर एकमात्र पदार्थ है जो प्राकृतिक परिस्थितियों में तीनों राज्यों में एक साथ मौजूद हो सकता है। उदाहरण के लिए: पृथ्वी के ध्रुवों पर - बर्फ, महासागरों में - पानी, और सूर्य की किरणों के तहत वाष्पीकरण भाप है। इस मायने में, पानी विषम है।
साथ ही, पानी हमारे शरीर में सबसे आम पदार्थ हैग्रह। यह ग्रह पृथ्वी की सतह को लगभग सत्तर प्रतिशत तक कवर करता है - ये महासागर हैं, और झीलों और ग्लेशियरों वाली कई नदियाँ हैं। ग्रह पर अधिकांश पानी खारा है। यह पीने और खेती के लिए अनुपयुक्त है। ताजा पानी ग्रह पर पानी की कुल मात्रा का केवल ढाई प्रतिशत है।
पानी एक बहुत मजबूत और उच्च गुणवत्ता वाला विलायक है। इससे पानी में रासायनिक प्रतिक्रियाएं जबरदस्त गति से होती हैं। यही गुण मानव शरीर में चयापचय को प्रभावित करता है। यह एक सर्वविदित तथ्य है कि एक वयस्क के शरीर में सत्तर प्रतिशत पानी होता है। एक बच्चे में, यह प्रतिशत और भी अधिक है। वृद्धावस्था में यह आंकड़ा सत्तर से घटकर साठ प्रतिशत हो जाता है। वैसे, पानी की यह विशेषता स्पष्ट रूप से दर्शाती है कि यह मानव जीवन का आधार है। शरीर में जितना अधिक पानी होता है - वह उतना ही स्वस्थ, अधिक सक्रिय और युवा होता है। इसलिए, सभी देशों के वैज्ञानिक और डॉक्टर अथक रूप से दोहराते हैं कि आपको बहुत पीना चाहिए। यह अपने शुद्ध रूप में पानी है, और चाय, कॉफी या अन्य पेय के रूप में इसका विकल्प नहीं है।
जल ग्रह पर जलवायु को आकार देता है, और यह कोई अतिशयोक्ति नहीं है। महासागर में गर्म धाराएँ पूरे महाद्वीपों को गर्म करती हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि पानी बहुत अधिक सौर ताप को अवशोषित करता है, और फिर ठंडा होने पर इसे छोड़ देता है। तो यह ग्रह पर तापमान को नियंत्रित करता है। कई वैज्ञानिकों का कहना है कि अगर हरे ग्रह पर इतना पानी न होता तो पृथ्वी बहुत पहले ठंडी और पत्थर में बदल जाती।
पानी के गुण
पानी में कई बहुत ही रोचक गुण हैं।
उदाहरण के लिए, हवा के बाद पानी सबसे गतिशील पदार्थ है। स्कूल के पाठ्यक्रम से, कई, निश्चित रूप से, प्रकृति में जल चक्र जैसी चीज को याद करते हैं। उदाहरण के लिए: प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में एक धारा वाष्पित हो जाती है, जल वाष्प में बदल जाती है। इसके अलावा, यह भाप हवा द्वारा कहीं ले जाया जाता है, बादलों में इकट्ठा होता है, और यहां तक कि गरज के साथ भी और पहाड़ों में बर्फ, ओले या बारिश के रूप में गिर जाता है। इसके अलावा, पहाड़ों से, आंशिक रूप से वाष्पित होकर, ब्रुक फिर से नीचे चला जाता है। और इसलिए - एक घेरे में - चक्र लाखों बार दोहराता है।
साथ ही, पानी की ऊष्मा क्षमता बहुत अधिक होती है। इसका कारण यह है कि जल निकाय, विशेष रूप से महासागर, गर्म मौसम या दिन के समय से ठंडे मौसम में संक्रमण के दौरान बहुत धीरे-धीरे ठंडे होते हैं। इसके विपरीत, जब हवा का तापमान बढ़ता है, तो पानी बहुत धीरे-धीरे गर्म होता है। इसके कारण, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पानी हमारे पूरे ग्रह में हवा के तापमान को स्थिर करता है।
पारा के बाद जल का पृष्ठ तनाव सबसे अधिक होता है। यह नोटिस करना असंभव नहीं है कि एक सपाट सतह पर गलती से गिराई गई एक बूंद कभी-कभी एक प्रभावशाली धब्बा बन जाती है। यह पानी की लचीलापन को दर्शाता है। एक और गुण तब प्रकट होता है जब तापमान चार डिग्री तक गिर जाता है। जैसे ही पानी इस निशान तक ठंडा होता है, यह हल्का हो जाता है। इसलिए, बर्फ हमेशा पानी की सतह पर तैरती है और एक क्रस्ट में जम जाती है, जो नदियों और झीलों को ढकती है। इसके लिए धन्यवाद, मछलियाँ सर्दियों में जमने वाले जलाशयों में नहीं जमती हैं।
पानी बिजली के सुचालक के रूप में
सबसे पहले, आपको यह जानना चाहिए कि विद्युत चालकता (पानी सहित) क्या है। विद्युत चालकता a. की क्षमता हैया पदार्थ स्वयं के माध्यम से बिजली का संचालन करते हैं। तदनुसार, पानी की विद्युत चालकता पानी के प्रवाह को संचालित करने की क्षमता है। यह क्षमता सीधे तरल में लवण और अन्य अशुद्धियों की मात्रा पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, आसुत जल की विद्युत चालकता इस तथ्य के कारण लगभग कम से कम हो जाती है कि ऐसे पानी को विभिन्न योजकों से शुद्ध किया जाता है जो अच्छी विद्युत चालकता के लिए आवश्यक होते हैं। एक उत्कृष्ट वर्तमान कंडक्टर समुद्र का पानी है, जहां लवण की सांद्रता बहुत अधिक होती है। विद्युत चालकता भी पानी के तापमान पर निर्भर करती है। तापमान जितना अधिक होगा, पानी की विद्युत चालकता उतनी ही अधिक होगी। भौतिकविदों के कई प्रयोगों के लिए यह पैटर्न प्रकट हुआ था।
पानी की विद्युत चालकता को मापना
एक ऐसा शब्द है - कंडक्टोमेट्री। यह समाधानों की विद्युत चालकता के आधार पर विद्युत रासायनिक विश्लेषण के तरीकों में से एक का नाम है। इस विधि का उपयोग लवण या अम्ल के विलयन में सान्द्रता निर्धारित करने के साथ-साथ कुछ औद्योगिक विलयनों की संरचना को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। जल में उभयधर्मी गुण होते हैं। अर्थात्, परिस्थितियों के आधार पर, यह अम्लीय और मूल दोनों गुणों को प्रदर्शित करने में सक्षम है - एसिड और आधार दोनों के रूप में कार्य करने के लिए।
इस विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण का एक समान नाम है - एक कंडक्टोमीटर। एक कंडक्टोमीटर का उपयोग करके, एक समाधान में इलेक्ट्रोलाइट्स की विद्युत चालकता को मापा जाता है, जिसका विश्लेषण किया जा रहा है। शायद यह एक और शब्द की व्याख्या करने लायक है - इलेक्ट्रोलाइट। यह एक ऐसा पदार्थ है जो घुलने या पिघलने पर,आयनों में टूट जाता है, जिसके कारण बाद में विद्युत प्रवाह होता है। आयन एक विद्युत आवेशित कण है। दरअसल, कंडक्टोमीटर, पानी की विद्युत चालकता की कुछ इकाइयों को आधार के रूप में लेते हुए, इसकी विद्युत चालकता को निर्धारित करता है। अर्थात्, यह प्रारंभिक इकाई के रूप में लिए गए पानी की एक विशिष्ट मात्रा की विद्युत चालकता को निर्धारित करता है।
पिछली शताब्दी के सत्तर के दशक की शुरुआत से पहले भी, माप की इकाई "मो" का उपयोग बिजली की चालकता को इंगित करने के लिए किया जाता था, यह एक अन्य मात्रा का व्युत्पन्न था - ओम, जो प्रतिरोध की मुख्य इकाई है. विद्युत चालकता एक मात्रा है जो प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। अब इसे सीमेंस में मापा जाता है। जर्मनी के भौतिक विज्ञानी - वर्नर वॉन सीमेंस के सम्मान में इस मूल्य को इसका नाम मिला।
सीमेंस
सीमेंस (Cm और S दोनों से निरूपित किया जा सकता है) ओम का व्युत्क्रम है, जो विद्युत चालकता की एक इकाई है। एक सेमी किसी भी चालक की विद्युत चालकता के बराबर है जिसका प्रतिरोध 1 ओम है। सीमेंस द्वारा सूत्र के माध्यम से व्यक्त किया गया:
पानी की तापीय चालकता
अब बात करते हैं कि तापीय चालकता क्या है। तापीय चालकता किसी पदार्थ की तापीय ऊर्जा को स्थानांतरित करने की क्षमता है। घटना का सार इस तथ्य में निहित है कि परमाणुओं और अणुओं की गतिज ऊर्जा, जो किसी दिए गए शरीर या पदार्थ के तापमान को निर्धारित करती है, स्थानांतरित हो जाती है।उनकी बातचीत के दौरान कोई अन्य शरीर या पदार्थ। दूसरे शब्दों में, तापीय चालकता पिंडों, पदार्थों के साथ-साथ एक पिंड और एक पदार्थ के बीच ऊष्मा विनिमय है।
पानी की तापीय चालकता भी बहुत अधिक है। लोग पानी की इस संपत्ति को बिना देखे ही इस्तेमाल करते हैं। उदाहरण के लिए, एक कंटेनर में ठंडा पानी डालना और उसमें शीतल पेय या खाद्य पदार्थ डालना। ठंडा पानी बोतल, कंटेनर से गर्मी लेता है, ठंडा देने के बजाय रिवर्स रिएक्शन भी संभव है।
अब उसी घटना की कल्पना ग्रहों के पैमाने पर आसानी से की जा सकती है। ग्रीष्मकाल में समुद्र गर्म होता है, और फिर - ठंड के मौसम की शुरुआत के साथ, यह धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है और हवा को अपनी गर्मी छोड़ देता है, जिससे महाद्वीप गर्म हो जाते हैं। शीतकाल में ठण्डा होने के बाद, समुद्र भूमि की तुलना में बहुत धीरे-धीरे गर्म होने लगता है और गर्मी के सूरज से ठिठुरते महाद्वीपों को अपनी शीतलता छोड़ देता है।
पानी का घनत्व
ऊपर कहा गया था कि मछलियां सर्दियों में तालाब में इसलिए रहती हैं क्योंकि पानी उनकी पूरी सतह पर पपड़ी के साथ जम जाता है। हम जानते हैं कि शून्य डिग्री के तापमान पर पानी बर्फ में बदलना शुरू कर देता है। इस तथ्य के कारण कि पानी का घनत्व बर्फ के घनत्व से अधिक है, बर्फ तैरती है और सतह पर जम जाती है।
पानी के रेडॉक्स गुण क्या हैं
इसके अलावा, विभिन्न परिस्थितियों में, पानी एक ऑक्सीकरण एजेंट और एक कम करने वाला एजेंट दोनों हो सकता है। यानी पानी, अपने इलेक्ट्रॉनों को छोड़कर, सकारात्मक रूप से चार्ज और ऑक्सीकृत होता है। या यह इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, जिसका अर्थ है कि यह बहाल हो जाता है। पहले मामले में, पानी ऑक्सीकरण करता है और मृत कहलाता है। उसके पास हैबहुत शक्तिशाली जीवाणुनाशक गुण, लेकिन आपको इसे पीने की आवश्यकता नहीं है। दूसरे मामले में, पानी जीवित है। यह स्फूर्ति देता है, शरीर को ठीक होने के लिए उत्तेजित करता है, कोशिकाओं में ऊर्जा लाता है। पानी के इन दो गुणों के बीच का अंतर "रेडॉक्स क्षमता" शब्द में व्यक्त किया गया है।
पानी किसके साथ प्रतिक्रिया कर सकता है
जल पृथ्वी पर मौजूद लगभग सभी पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। केवल एक चीज यह है कि इन प्रतिक्रियाओं की घटना के लिए, आपको एक उपयुक्त तापमान और माइक्रॉक्लाइमेट प्रदान करने की आवश्यकता है।
उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर, पानी सोडियम, पोटेशियम, बेरियम जैसी धातुओं के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया करता है - उन्हें सक्रिय कहा जाता है। हैलोजन फ्लोरीन और क्लोरीन हैं। गर्म होने पर, पानी लोहे, मैग्नीशियम, कोयला, मीथेन के साथ अच्छी तरह से प्रतिक्रिया करता है।
विभिन्न उत्प्रेरकों की सहायता से, पानी कार्बोक्जिलिक एसिड के एमाइड, एस्टर के साथ प्रतिक्रिया करता है। उत्प्रेरक एक ऐसा पदार्थ है जो घटकों को एक पारस्परिक प्रतिक्रिया के लिए धक्का देता है, इसे तेज करता है।
क्या पृथ्वी के अलावा कहीं और पानी है?
अभी तक पृथ्वी के अलावा सौरमंडल के किसी भी ग्रह पर पानी नहीं मिला है। हां, वे बृहस्पति, शनि, नेपच्यून और यूरेनस जैसे विशाल ग्रहों के उपग्रहों पर इसकी उपस्थिति मानते हैं, लेकिन अभी तक वैज्ञानिकों के पास सटीक डेटा नहीं है। मंगल ग्रह और पृथ्वी के उपग्रह - चंद्रमा पर भूजल के बारे में एक और परिकल्पना है, जो अभी तक पूरी तरह से सत्यापित नहीं है। मंगल के संबंध में, कई सिद्धांत सामने रखे गए हैं कि एक बार इस ग्रह पर एक महासागर था, और इसके संभावित मॉडल को वैज्ञानिकों द्वारा डिजाइन भी किया गया था।
सौर मंडल के बाहर कई बड़े और छोटे ग्रह हैं, जहां वैज्ञानिकों के अनुसार पानी हो सकता है। लेकिन अभी तक इस बात को पक्का करने का ज़रा भी तरीका नहीं है।
व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए पानी की तापीय और विद्युत चालकता का उपयोग कैसे करें
इस तथ्य के कारण कि पानी में उच्च ताप क्षमता होती है, इसका उपयोग ताप वाहक के रूप में हीटिंग मेन में किया जाता है। यह उत्पादक से उपभोक्ता को ऊष्मा अंतरण प्रदान करता है। कई परमाणु ऊर्जा संयंत्र भी पानी को एक उत्कृष्ट शीतलक के रूप में उपयोग करते हैं।
चिकित्सा में बर्फ का उपयोग ठंडा करने के लिए और भाप का उपयोग कीटाणुशोधन के लिए किया जाता है। बर्फ का उपयोग खानपान व्यवस्था में भी किया जाता है।
कई परमाणु रिएक्टरों में, सफल परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए पानी को मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है।
दबाव पानी का उपयोग चट्टानों को विभाजित करने, तोड़ने और यहां तक कि काटने के लिए भी किया जाता है। यह सक्रिय रूप से सुरंगों, भूमिगत सुविधाओं, गोदामों, सबवे के निर्माण में उपयोग किया जाता है।
निष्कर्ष
इस लेख से पता चलता है कि पानी अपने गुणों और कार्यों में पृथ्वी पर सबसे अपूरणीय और अद्भुत पदार्थ है। क्या पृथ्वी पर किसी व्यक्ति या किसी अन्य जीव का जीवन जल पर निर्भर करता है? निश्चित रूप से हां। क्या यह पदार्थ मानव वैज्ञानिक गतिविधि में योगदान देता है? हां। क्या पानी में विद्युत चालकता, तापीय चालकता और अन्य उपयोगी गुण हैं? जवाब भी हां है। एक और बात यह है कि पृथ्वी पर पानी कम होता जा रहा है, और उससे भी ज्यादा साफ पानी है। और हमारा काम इसे (और, इसलिए, हम सभी) से संरक्षित और सुरक्षित करना हैगायब होना।
