Большая Советская Энциклопедия (ВО)

Образование и диссоциация В. Образование В. при взаимодействии водорода с кислородом сопровождается выделением теплоты 286 кдж/моль (58,3 ккал/моль ) при 25°С (для жидкой В.). Реакция 2H₂ + O₂= 2H₂ O до температуры 300°С идёт крайне медленно, при 550°С — со взрывом. Присутствие катализатора (например, платины) позволяет реакции идти при обычной температуре. Спокойное горение водорода в кислороде, как и взрывное взаимодействие, — это цепные реакции , идущие с участием радикалов свободных .

Химические свойства В. В обычных условиях В. — достаточно устойчивое соединение. Распад молекул H₂ O (термическая диссоциация) становится заметным лишь выше 1500°С. Разложение В. происходит также под действием ультрафиолетового (фотодиссоциация) или радиоактивного излучения (радиолиз ). В последнем случае, кроме H₂ и O₂ , образуется также перекись водорода и ряд свободных радикалов. Характерным химическим свойством В. является способность её вступать в реакции присоединения, а также гидролитические разложения взаимодействующих веществ. Восстановители действуют на В. преимущественно при высокой температуре. Только наиболее активные из них, как щелочные и щелочноземельные металлы, реагируют с В. уже при комнатной температуре с выделением водорода и образованием гидроокисей: 2Na + 2H₂ O = 2NaOH + Н₂ ; Ca + 2H₂ O = Ca (OH)₂ + H₂ . Магний и цинк взаимодействуют с В. при кипячении, алюминий — после удаления с его поверхности окисной плёнки. Менее активные металлы вступают в реакцию с В. при красном калении: 3Fe + 4H₂ O = Fe₃ O₄ + 4H₂ . Медленное взаимодействие многих металлов и их сплавов с В. происходит при обычной температуре. Используя В., содержащую изотоп кислорода ¹⁸ O, удалось показать, что при коррозии железа во влажной атмосфере «ржавчина» получает кислород именно из В., а не из воздуха (см. Коррозия металлов). Благородные металлы — золото, серебро, платина, палладий, рутений, родий, а также ртуть с В. не взаимодействуют.

Атомарный кислород превращает В. в перекись водорода: H₂ O + O = H₂ O₂ . Фтор уже при обычной температуре разлагает В.: F₂ + H₂ O 2HF + О. Одновременно образуются также H₂ O₂ , озон, окись фтора F₂ O и молекулярный кислород O₂ . Хлор при комнатной температуре даёт с В. хлористоводородную и хлорноватистую кислоты: Cl₂ + H₂ O = HCl + HClO. Бром и иод в этих условиях реагируют с В. аналогичным образом. При высоких температурах (100°С для хлора, 550°С для брома) взаимодействие идёт с выделением кислорода: 2Cl₂ + 2H₂ O = 4HCl + O₂ . Фосфор восстанавливает В. и образует метафосфорную кислоту (только в присутствии катализатора под давлением при высокой температуре): 2P + 6H₂ O = 2HPO₃ + 5H₂ . С азотом и водородом В. не взаимодействует, а с углеродом при высокой температуре даёт водяной газ: С + H₂ O = CO + H₂ . Эта реакция может служить для промышленного получения водорода, как и конверсия метана: CH₄ + H₂ O = CO + 3H₂ (1200—1400°С). В. взаимодействует со многими основными и кислотными окислами, образуя соответственно основания и кислоты . Присоединение В. к молекулам непредельных углеводородов лежит в основе промышленного способа получения спиртов , альдегидов , кетонов (см. также Гидратация ). В. участвует во многих химических процессах как катализатор. Так, взаимодействие щелочных металлов или водорода с галогенами, многие окислительные реакции не идут в отсутствие хотя бы ничтожных количеств В.

В., химически связанную с веществом, в которое она входит (неразличимую в виде «готовых» молекул H₂ O), называют конституционной; молекулы H₂ O образуются лишь в момент разложения вещества, например при сильном нагревании: Ca (OH)₂ = CaO + H₂ O. В., входящая в состав ряда кристаллических веществ (например, алюминиевых квасцов K₂ SO₄ ·Al₂ (SO₄ )₃ ·24H₂ O) и различимая в этих кристаллах рентгенографически, называется кристаллизационной или кристаллогидратной. В., поглощённую твёрдыми веществами, имеющими большое число пор и развитую поверхность (например, активным углём ), называют адсорбционной. Свободную В., заполняющую тонкие канальцы (например, в почве), называют гигроскопической (капиллярной) В. Различают также структурно-свободную В., располагающуюся в пустотах некоторых структур, например в минералах . Качественно можно обнаружить В. в виде конденсата, образующегося при нагревании исследуемого образца; проводя нагревание при непрерывном взвешивании, получают количественные результаты (термогравиметрический анализ). В органических растворителях В. можно обнаружить по окрашиванию бесцветной сернокислой меди CuSO₄ , образующей с В. синий кристаллогидрат CuSO₄ ·5H₂ O. Отделить и количественно определить В. часто удаётся азеотропной отгонкой её с бензолом, толуолом или другой жидкостью в виде азеотропной смеси , после расслоения которой при охлаждении измеряют объём отделившейся В.

Применение В. в промышленности. Невозможно указать другое вещество, которое бы находило столь разнообразное и широкое применение, как В. В. — химический реагент, участвующий в производстве кислорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов, альдегидов, гашёной извести и многих других важнейших химических продуктов. В. — необходимый компонент при схватывании и твердении вяжущих материалов — цемента, гипса, извести и т.п. Как технологический компонент для варки, растворения, разбавления, выщелачивания, кристаллизации В. применяется в многочисленных производственных процессах. В технике В. служит энергоносителем (см. Гидроэнергетика ),теплоносителем (паровое отопление, водяное охлаждение), рабочим телом в паровых машинах (см. Пар водяной ), используется для передачи давления (в частности, в гидравлических передачах и прессах, а также при нефтедобыче) или для передачи мощности (см. Гидропривод машин ). В., подаваемая под значительным давлением через сопло, размывает грунт или породу (см. Гидромеханизация ).

Требования, предъявляемые к В. в промышленности, весьма разнообразны. В. особой чистоты необходима для развития новейших отраслей промышленности (производство полупроводников, люминофоров, атомная техника и др.). Поэтому особое внимание уделяется в настоящее время вопросам водоподготовки и водоочистки . По некоторым оценкам, общий объём ежегодно перерабатываемых материалов (руды, уголь, нефть, минералы и т.д.) составляет во всём мире около 4 млрд. м³ (4 км³ ); в то же время потребление свежей В. (т. е. В. из источников водоснабжения) только промышленностью СССР составило в 1965 37 млрд. м³ . Стремительный рост потребления В. ставит перед человечеством новую важную проблему — борьбы с истощением и загрязнением водных ресурсов планеты (см. Водные ресурсы ).

Лит.: Вернадский В. И., История природных вод, Избр. соч., т. 4, М., 1960; Горизонты биохимии, пер. с англ., М., 1964; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Фюрон Р., Проблемы воды на земном шаре, пер. с франц., М., 1966; Круговорот воды, М., 1966; Паундер Э., Физика льда, пер. с англ., М., 1967; Виноградов А. П., Введение в геохимию океана, М., 1967; Самойлов О. Я., Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов, М., 1957; Изотопный анализ воды, 2 изд., М., 1957; Термодинамика и строение растворов, М., 1959; Краткая химическая энциклопедия, т. 1, М., 1961, с. 605—14.

В. Л. Василевский.

Вода в организме — основная среда (внутриклеточная и внеклеточная), в которой протекает обмен веществ у всех растений, животных и микроорганизмов, а также субстрат ряда химических ферментативных реакций. В процессе фотосинтеза В. вместе с углекислым газом вовлекается в образование органических веществ и, таким образом, служит материалом для создания живой материи на Земле.

Табл. 2. — Содержание воды в различных организмах, их органах и тканях

Организмы, органы, ткани	Содержание воды, %
Растения (наземные)
верхушка растущего побега	91—93
листья . . . . . . . . . . . . . . . . .	75—86
Семена злаков . . . . . . . . . . .	12—14
Водоросли . . . . . . . . . . . . . . .	90—98
Мхи, лишайники . . . . . . . . . .	5—7
Медузы . . . . . . . . . . . . . . . . .	95–98
Дождевые черви . . . . . . . . . .	84
Насекомые
взрослые . . . . . . . . . . . . . . .	45—65
личинки . . . . . . . . . . . . . . . .	58—90
Рыбы . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	70
Млекопитающие (в т. ч. человек) . . . . . . . . . . . . . . . .	63—68
скелет . . . . . . . . . . . . . . . . .	20—40
мышцы . . . . . . . . . . . . . . . . .	75
печень . . . . . . . . . . . . . . . . .	75
Мозг человека . . . . . . . . . . . .
серое вещество . . . . . . . . . .	84
белое вещество . . . . . . . . . .	72

В. обеспечивает тургор тканей, перенос питательных веществ и продуктов обмена (кровь, лимфа, сок растений), физическую терморегуляцию (см. Транспирация , Потоотделение ) и другие процессы жизнедеятельности. Жизнь , вероятно, возникла в водной среде. В ходе эволюции различные водные животные и водные растения вышли на сушу и приспособились к наземному образу жизни; тем не менее и для них В. — важнейший компонент внешней среды. Жизнь без В. невозможна. При недостатке В. жизнедеятельность организмов нарушается. Лишь покоящиеся формы жизни — споры, семена — хорошо переносят длительное обезвоживание. Растения при отсутствии В. увядают и могут погибнуть, но чувствительность различных растений к недостатку В. неодинакова (см. Засухоустойчивость , Ксерофиты , Мезофиты ). Животные, если лишить их В., быстро погибают: упитанная собака может прожить без пищи до 100 дней, а без В. — менее 10. Содержание В. в организмах велико (см. табл. 2).

В жидкостях организма — межклеточных пространствах, лимфе, крови, пищеварительных соках, соке растений и др. — содержится свободная В. В тканях животных и растений В. находится в связанном состоянии — она не вытекает при рассечении органа. В. способна вызывать набухание коллоидов, связываться с белком и другими органическими соединениями, а также с ионами, входящими в состав клеток и тканей (гидратационная В.). Молекулы В., находящиеся внутри клеток, но не входящие в состав гидратационных оболочек ионов и молекул, представляют иммобильную В., легче гидратационной вовлекаемую в общий круговорот В. в организме (см. Водно-солевой обмен , Всасывание , Выделение ).