Шпаргалка по "Экологическому праву"

Билет 1. Определение гидросфера. Задачи гидросфера.Что такое водосбор.Объекты обладающие водосбором.

 Гидросфера-это совокупность всех вод Земли: материковых, океанических и атмосферных (1,5*10⁹ км³).  
Бассе́йн водоёма (также водосборный бассейн, водосборная площадь, водосбор) — территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые водыстекаются в данный водоём, включая различные его притоки. Чаще всего речь идёт о бассейнах рек. 
Основной задачей теоретической гидрологии является физико-математическое описание состояния гидросферы в данный физический момент времени, установление причинно-следственных связей и закономерностей развития происходящих в ней явлений и процессов. Практическими задачами гидрологии являются: разработка и прогноз гидрологических условий (в том числе и опасных) и обеспечение потребителей разнообразной гидрологической информацией с целью наиболее полного и эффективного ее использования и сокращения до минимума ущерба от опасных гидрологических явлений.

Билет 2. Написать название водных объектов:

А) На поверхности земной коры:Морские воды, лед и снег(криосфера), поверхностые воды суши(озера, водохранилища, реки, болота,почвенные воды)

Б) В верхней части земной коры: подземные воды(почвенные(между частичками почвы( могут быть свободнымиперемещающиеся под действием гравитации или связанные тоесть удерживающие силами межмолекулярного взаимодействия), грунтовыми(до первого водоупора),  напорные воды(между двумя водоупорами)

В) В атмосфере и живых организмов: В атмосфере:Облака, тумане и в виде пара.В органзме человека: В клетках живых организмов различают «объемную» и «связанную» воду. Первая — вода, с которой мы имеем дело в повседневной жизни. В ней растворен цитозоль клетки. Под «связанной» водой мы понимаем воду, связанную с биологическими молекулами, мембранами.

Указать, где больше воды:

а)в атмосфере или всех реках мира. Ответ: в атмосфере. Ежегодно с земной поверхности (вода + суша) испаряется 355 тыс. км³ воды.

Вся вода быстро возвращается опять на землю, но в атмосфере всегда находится  примерно 13 тыс. км³ воды. Это очень много! Такое количество воды в

11 раз  больше, чем во всех реках мира. Запас воды в атмосфере обновляется  примерно через 9 суток, т. е. 40 раз в год.

б)в ледниках или во всех реках мира. Ответ: в ледниках, так как в ледниках сосредоточено 2,2% от массы гидросферы, а 94% Мировой океан.

Билет 3. Нарисовать диаграмму состояния воды, указать области фазовых состояний, определяемых давлением и температурой. Определение понятия фаза.

Фа́зовая диагра́мма воды — графическое отображение равновесного состояния фаз воды (жидкости, водяного пара и различных модификаций льда). Строится в системе координат температура—давление.

Области фазовой диаграммы, ограниченные кривыми, соответствуют  тем условиям (температурам и давлениям), при которых устойчива только одна фаза вещества. Например, при любых  значениях температуры и давления, которые соответствуют точкам диаграммы, ограниченным кривыми ВТ и ТС, вода существует в жидком состоянии. При любых температуре и давлении, соответствующих точкам диаграммы, которые расположены ниже кривых АТ и ТС, вода существует в парообразном состоянии.

Кривые фазовой диаграммы  соответствуют условиям, при которых  какие-либо две фазы находятся в  равновесии друг с другом. Например, при температурах и давлениях, соответствующих  точкам кривой ТС, вода и ее пар находятся  в равновесии. Это и есть кривая давления пара воды. В точке Х на этой кривой жидкая вода и пар находятся в равновесии при температуре 373 К (100°С) и давлении 1 атм (101,325 кПа); точка Х представляет собой точку кипения воды при давлении 1 атм.

Кривая АТ является кривой давления пара льда; такую кривую обычно называют кривой сублимации.

Кривая ВТ представляет собой кривую плавления. Она показывает, как давление влияет на температуру плавления льда: если давление возрастает, температура плавления немного уменьшается. Такая зависимость температуры плавления от давления встречается редко. Обычно возрастание давления благоприятствует образованию твердого вещества. В случае воды повышение давления приводит к разрушению водородных связей, которые в кристалле льда связывают между собой молекулы воды, заставляя их образовывать громоздкую структуру. В результате разрушения водородных связей происходит образование более плотной жидкой фазы.

В точке Y на кривой ВТ лед  находится в равновесии с водой  при температуре 273 К (0°С) и давлении 1 атм. Она представляет собой точку замерзания воды при давлении 1 атм.

Кривая SТ указывает давление пара воды при температурах ниже ее точки замерзания. Поскольку вода в нормальных условиях не существует в виде жидкости при температурах ниже ее точки замерзания, каждая точка на этой кривой соответствует воде, находящейся в метастабильном состоянии. Это означает, что при соответствующих температуре и давлении вода находится не в своем наиболее устойчивом (стабильном) состоянии. Явление, которое соответствует существованию воды в метастабильном состоянии, описываемом точками этой кривой, называется переохлаждением.

На фазовой диаграмме  имеются две точки, представляющие особый интерес. Прежде всего, отметим, что кривая давления пара воды заканчивается точкой С. Она называетсякритической точкой воды. При температурах и давлениях выше этой точки пары воды не могут быть превращены в жидкую воду никаким повышением давления. Другими словами, выше этой точки паровая и жидкая формы воды перестают быть различимыми. Критическая температура воды равна 647 К, а критическое давление составляет 220 атм.

Точка Т фазовой диаграммы называется тройной точкой. В этой точке лед, жидкая вода и пары воды находятся в равновесии друг с другом. Этой точке соответствуют температура 273,16 К и давление 6,03 10^-3 атм. Лишь при указанных значениях температуры и давления все три фазы воды могут существовать вместе, находясь в равновесии друг с другом.

Билет 4. Изобразить модель молекулы воды. Уравнение дипольного момента. Виды межмолекулярного воздействия. Примеры проявления уникальных свойств воды.

 

Строение молекулы воды. Геометрическая схема (а), плоская  модель (б) и пространственная электронная  структура (в) мономера H₂O. Два из четырех электронов внешней оболочки атома кислорода участвуют в создании ковалентных связей с атомами водорода, а два других образуют сильно вытянутые электронные орбиты, плоскость которых перпендикулярна плоскости H-O-H

 Молекула воды — диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород, — отрицательно.

Или

Дипольный момент молекулы воды возникает по двум причинам: во-первых, каждая из связей О - Н полярна и на том конце, где находится ядро водорода, имеется избыток положительного заряда, а на кислородном конце избыток отрицательного, а во-вторых, пары электронов, неиспользованные для связей, создают дополнительную плотность отрицательного заряда на атоме кислорода. 

Дипольный момент молекулы воды равен 1.86 D, а молекулы углекислого газа нулю.

Вода - единственная жидкость на Земле, для которой зависимость удельной теплоемкости от температуры имеет минимум. Этот минимум реализуется при температуре +35 ⁰С. При этом нормальная температура человеческого тела, состоящего на две трети (а в юном возрасте и того более) из воды, находится в диапазоне температур 36-38 ⁰С.

Удельная теплоемкость воды составляет 4180 Дж/(кг·⁰С) при 0 ⁰С. Удельная теплота плавления при переходе льда в жидкое состояние составляет 330 кДж/кг, удельная теплота парообразования - 2250 кДж/кг при нормальном давлении и температуре 100 ⁰С.

Теплоемкость воды аномально высока. Чтобы нагреть определенное ее количество на один градус, необходимо затратить больше энергии, чем при нагреве других жидкостей.

Из выше перечисленного следует, что вода играет главную роль в процессах регулирования теплообмена человека и позволяет ему поддерживать комфортное состояние при минимуме энергетических затрат.

Следующая уникальность воды - это плотность. Плотность большинства  жидкостей, кристаллов и газов - при  нагревании уменьшается и при  охлаждении увеличивается, вплоть до процесса кристаллизации или конденсации. Плотность воды при охлаждении от 100 до 3,98 ⁰С возрастает, как и у подавляющего большинства жидкостей. Но, достигнув максимального значения при температуре 3,98 ⁰С, плотность при дальнейшем охлаждении воды начинает уменьшаться. Другими словами, максимальная плотность воды наблюдается при температуре 3,98 ⁰С , а не при температуре замерзания 0 ⁰С.

Замерзание воды сопровождается скачкообразным уменьшением плотности  на 9%, тогда как у большинства  других веществ процесс кристаллизации сопровождается увеличением плотности. В связи с этим лед занимает больший объем, чем жидкая вода, и держится на ее поверхности.

Столь необычное поведение  плотности воды крайне важно для  поддержания жизни на Земле. Покрывая воду сверху, лед играет в природе  роль своего рода плавучего одеяла, защищающего реки и водоемы от дальнейшего замерзания и сохраняющего жизнь подводному миру. Если бы плотность  воды увеличивалась при замерзании, лед оказался бы тяжелее воды и  начал тонуть, что привело бы к  гибели всех живых существ в реках, озерах и океанах, которые замерзли бы целиком, превратившись в глыбы  льда, а Земля стала ледяной  пустыней, что неизбежно привело  бы к гибели всего живого.

Вода - самый сильный универсальный  растворитель. Если ей дать достаточно времени, она может растворить практически любое твердое вещество. Именно из-за уникальной растворяющей способности воды никому до сих пор не удалось получить химически чистую воду - она всегда содержит растворенный материал сосуда.

Поскольку человек состоит на 65% (в старости) и 75% (в детстве) из воды, естественно  она абсолютно необходима для  всех ключевых систем жизнеобеспечения человека. Она содержится в человеческой крови (79%) и способствует переносу по кровеносной системе в растворенном состоянии тысяч необходимых  для жизни веществ. Вода содержится в лимфе (96%), которая разносит из кишечника питательные вещества по тканям живого организма.

Два вида взаимодействия: водородный и дипольный.

 

Билет 5. Реакция Диссоциации. рH –это? Изобразить шкалу pH и С_н+ Объяснить существование природных вод в широком диапозоне рН.

Чистая вода, хоть и плохо (по сравнению с растворами электролитов), но может проводить электрический  ток. Это вызвано способностью молекулы воды распадаться (диссоциировать) на два иона которые и являются проводниками электрического тока в чистой воде (ниже под диссоциацией подразумевается электролитическая диссоциация - распад на ионы):

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

pH воды

Для удобства, концентрации [H⁺] и [HO^-] выражают в виде водородного показателя pHи гидроксильного показателя pOH. pH и pOH - это отрицательные десятичные логарифмы концентраций [H⁺] и [HO^-] (правильнее использовать не концентрацию, а активность) соответственно:

pH = -lg[H⁺]

pOH = -lg[OH^-]

Прологарифмируя уравнение [H⁺] • [HO^-] = 10^-14 получим:

lg[H⁺] + lg[OH^-] = -14 
-lg[H⁺] - lg[OH^-] = 14 
pH + pOH = 14

В зависимости от pH растворы делят на нейтральные, кислые и щелочные. При pH=7раствор нейтральный, при pH<7 - кислый, при pH>7 - щелочной. 

Все обитатели природных вод  и почв адаптированы к определенному  водородному показателю, и в случаи его изменения могут погибнуть. Большинство живых организмов могут  существовать лишь в средах, близких  к нейтральным. Отчасти это связано с тем, что под действием ионов H⁺ и OH^-многие белки, содержащие кислотные или основные группы, изменяют свою конфигурацию и заряд. А в сильнокислой и сильнощелочной средах рвётся пептидная связь, которая соединяет отдельные аминокислотные остатки в длинные белковые цепи. Из-за этого ультраосновные (сильнощелочные) растворы вызывают щелочные ожоги кожи и разрушают шёлк и шерсть, состоящие из белка. Все живые организмы вынуждены поддерживать во внутриклеточных жидкостях определённое значение рН. От величины водородного показателя почвенного раствора зависит урожайность различных культурных растений. На кислых почвах с pH=5-5,5 не развиваются проростки ячменя, но хорошо развивается картофель.

Билет 6. Что такое раствор? Растворимость. Влияние температуры на растворимость твердых веществ, газов, жидких органических веществ.

Раствор - это однородная (гомогенная) система, состоящая из 2 и более компонентов и продуктов их взаимодействия.

Растворимость - это свойства вещества растворяться в воде или в другом растворителе. В воде могут растворяться твердst? жидкие и газообразные вещества.

Коэфицент растворимости(растворимость) - это масса вещества в 100г растворителя.

По растворимости  в воде вещества делятся на 3 группы:

1)хорошо  растворимые;

2)малорастворимые;

3)практически  не растворимые.

АБСОЛЮТНО РАСТВОРИМЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ НЕТ!

Чаще  всего с возрастанием температуры  растворимость твердых возрастает.

Растворимость газов уменьшается при повышении температуры.