Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 08
 
djvu / html
 

310
ВОДА
После того как в 1766 англ, учёный Г. Кавендиш собрал и изучил «горючий воздух» (т. е. волород), получаемый действием разбавленной серной кислоты на железо или цинк, многие исследователи наблюдали образование В. при горении водорода. Но, будучи сторонниками теории флогистона, согласно к-рой считалось, что тела при горении теряют особое «горючее начало», они не смогли сделать верных выводов из своих наблюдений. Например, англ, инженер Дж. Уатт около 1780 предположил, что В. состоит из «жизненного воздуха» (кислорода) и флогистона (это было первым, хотя ошибочным, утверждением о сложности состава В.). В 1781—82 Кавендиш, взрывая электрич. искрой смесь водорода и кислорода, получил В. и даже довольно точно определил объёмные отношения, в к-рых соединяются эти газы (2,02 объёма водорода и 1 объём кислорода), но пришёл к ложному заключению, что водород состоит из чистого флогистона, а кислород есть В., лишённая флогистона. Только в 1783 Лавуазье, повторив опыты сжигания водорода, впервые сделал из них правильный вывод, что В. есть соединение водорода с кислородом. Получив задание изыскать экономия, способ добывания водорода для наполнения воздушных шаров, Лавуазье, вместе с франц. военным инженером Ж. Мёнье, в 1783 показал, что при пропускании водяного пара над накалённым докрасна железом образуются водород и железная окалина — соединение железа с кислородом. Так была неопровержимо доказана сложность состава В., что нанесло последний сокрушительный удар теории флогистона. В то же время был дан дешёвый способ получения водорода в больших масштабах, еще недавно широко применявшийся в промышленности. В конце 18 и начале 19 вв. было осуществлено разложение В. электрич. током, в частности русским учёным В. В. Петровым в 1802, что окончательно устранило все сомнения в сложности её состава.
Количественный состав В. путём синтеза её из кислорода и водорода определили французские учёные Лавуазье и Мёнье в 1785; по их данным, В. содержит 85% О и 15% Н. Более точные результаты получили впоследствии другие учёные, в частности французский химик Ж. Б. Дюма (88,888% О, 11,112% Н), применивший в 1843 для определения состава В. её синтез путём пропускания водорода .над раскалённой окисью меди. По современным данным, В. содержит 88,81% О и 11,19% Н, что отвечает атомному весу водорода 1,008. Отношение объёмов водорода и кислорода при образовании В. равно 2,00285 (при 0°).
В 1932 американские учёные Э. Уошбёрн и Г. Юри обнаружили, что В. электролита в долго работавших промышленных установках для получения водорода электролизом имеет повышен?1ую плотность вследствие происходящего при электролизе обогащения воды т. н. тяжёлой В. (см. ниже). В СССР тяжёлая В. была получена в 1934 А. И. Бродским, к-рый в дальнейшем исследовал ряд её химия, свойств.
Изучение физических свойств В. началось в 17 в., т. е. задолго до того, как был определён её химия, состав. В 1612 Галилей доказал, что способность тела плавать зависит не от его формы (как полагали в то время последователи Аристотеля), а от его плотности и что поэтому лёд, всегда плавающий в В., должен иметь меньшую плотность, чем В. Этот взгляд был подтверждён на опыте в 1635 итал. учёным Аджунти и в 1665 англ, учёным Р. Бойлем, показавшими, что В. при замерзании расширяется. В 1661 флорентийские академики нашли, что В.
практически несжимаема. В 1665 голландский учёный X. Гюйгенс предложил принять температуры таяния льда и кипения В. за основные точки для термометра (см.). В 1674 франц. изобретатель Д. Папен отметил, что температура кипения В. зависит от давления: чем оно больше, тем при более высокой температуре закипает вода.
В 1772 франц. физик Делюк обнаружил, что плотность В. имеет наибольшее значение при +4° С. При установлении в конце 18 в. метрич. системы мер и весов это наблюдение было использовано для определения грамма и килограмма. В связи с изобретением паровой машины (И. И. Ползунов в России, 1763; Дж. Уатт в Англии, 1769) потребовалось знание давления насыщенного водяного пара при различных температурах. Первые точные исследования в этом направлении произвели в 1830 франц. учёные Д. Ф. Араго и П. Л. Дюлонг в интервале от 100 до 224° и давлении до 24 атм. В 1847 франц. учёный В. Реиьо произвёл первые точные измерения сжимаемости воды. В 1860 Д. И. Менделеев установил впервые понятие критической температуры (см.), т. е. температуры, выше к-рой пар не может быть превращён в жидкость ни при каком давлении. В 1861 Менделеев исследовал расширение В. при нагревании (от 0 до 175°), впоследствии (1891, 1895, 1897) он дал формулы зависимости плотности В. от температуры. Лауреат Сталинской премии (1951) М. П. Вукалович составил таблицы термодинамич. свойств В. и водяного пара до 700° и давления 300 атм. Изучая влияние давления на температуру плавления льда, нем. химик Г. Тамман в 1910 и амер. физик 11. Бриджмен в 1912 нашли, что лёд имеет несколько полиморфных модификаций.
Физические свойства В. обнаруживают ряд аномалий. Так, плавление льда сопровождается не расширением, как у подавляющего большинства веществ, а сжатием. Из индивидуальных веществ, кроме В., этим свойством обладают только висмут и галлий. Изменение плотности В. с температурой также является аномальным: при повышении температуры от 0 до 4° плотность возрастает, при 4° достигает наибольшего значения и только выше 4° уменьшается с ростом температуры. Плавление льда сопровождается аномально большим увеличением удельной теплоёмкости: она возрастает почти вдвое (с 0,49 до 1,009 кал/г • град при 0°). В. обладает очень большой удельной теплоёмкостью, которая при 15° С принимается равной 1 кал/г-град (см. Калория). Аномальны также зависимость сжимаемости В. от температуры, зависимость термич. коэфициента расширения и вязкости от давления и нек-рые другие свойства.
Все наблюдаемые аномалии связаны с особенностями структуры В., к-рые обусловлены строением её молекулы. Установлено, что молекула В. имеет четыре полюса электрич. зарядов: два положительных и два отрицательных, причём эти полюсы располагаются по вершинам правильного четырёхгранника (тетраэдра), центр к-рого совпадает с центром молекулы воды. В структуре льда молекулы В. располагаются так, что каждая молекула окружена только четырьмя другими молекулами, обращёнными к четырём её полюсам своими противоположно заряженными полюсами. Среди известных структур веществ тетраэдрическая структура льда относится к наиболее «рыхлым», т. е. к структурам с наименьшей плотностью упаковки частиц (см. Лёд). Рентгеновскими исследованиями установлено, что н жидкой В. в известной мере сохраняется структура льда, хотя молекулы В. постоянно перемещаются.

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640


Большая Советская Энциклопедия Второе издание