ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические свойства воды из "Физико-химическое обоснование автоматизации технологических процессов обработки воды" Вода — самое распространенное на земле соединение. Она составляет в основном всю гидросферу, входит в состав минералов и горных пород, тканей, растений и животных (от 50 до 99% их массы), присутствует в почве и атмосфере. Вода является наиболее изученным соединением, некоторые из ее свойств использованы в качестве основы при определении единиц измерения таких физических величин, как масса, плотность, температура, теплота и теплоемкость. [c.5] Вода содержит 11,19 вес.% водорода и 88,81 вес.% кислорода. В результате определения молекулярной массы пара установлено, что в этом состоянии молекуле воды соответствует простейшая формула — НзО (молекулярная масса 18,0153). В жидком состоянии вода ассоциирована, т. е. наряду с простыми молекулами она содержит и надмолекулярные образования, соответствующие общей формуле (Н20)зс- Основные физико-химические константы воды приведены в табл. 1. [c.5] Радиус молекулы воды 0,138 нм расстояние О—Н составляет 0,09584 нм расстояние Н—Н соответственно 0,0515 нм угол между связями ОН — 104°27 главные моменты инерции (10- /сг/л2) / = 1,0243 / ,= 1,9207 и / =2,9470. [c.6] Все три фазы — твердая, жидкая и газообразная — находятся в равновесии при давлении 610 н1м и температуре 0,0100° С (тройная точка А на рис. 2, а). Температура, соответствующая этому состоянию воды, является единственной реперной точкой абсолютной термодинамической шкалы температур (273, 16° К). В соответствии с правилом фаз система в данном случае нонвариантна, так как число степеней свободы равно нулю. Следует отметить, что в присутствии воздуха при давлении 1 агм (101325 н1м ) тройной точке соответствует 0° С (273,15° К) это одна из реперных точек стоградусной шкалы температур. [c.8] На диаграмме состояния области сосуществования двух фаз (вода — пар, вода —лед, лед — пар) заштрихованы линиями, параллельными оси мольных объемов. Такие системы монова-риантны (одна степень свободы) и, следовательно, допускают варьирование в некоторых пределах одного из переменных параметров. При переходе от одной фазы к другой мольный объем изменяется скачкообразно, поэтому в объемной диаграмме поверхность, отвечающая каждой новой фазе, сдвинута относительно других поверхностей. При температурах выше критической, при которой вода и пар еще могут существовать как отдельные фазы, поверхности жидкой и газообразной фаз сливаются. [c.8] В проекции пространственной модели фазового состояния воды на плоскость р/, наиболее удобной для пользования, отражены три обширные области, в которых три фазы существуют каждая в отдельности. В таких однокомпонентных однофазных системах число степеней свободы равно двум (бивариантные системы) и для их описания должны быть известны температура и давление. Границами, разделяющими области на этой диаграмме, являются линии (следы проекций, соответствующих плоскостям объемной модели), и поэтому точкам, лежащим на них, соответствует равновесие двух фаз вода—пар (АВ), вода— лед (АО), лед — пар АС). Как уже отмечалось, для характеристики таких систем достаточно указать лишь температуру или давление, так как они имеют только одну степень свободы. [c.8] Число степеней свободы системы — наименьшее число независимых переменных (температура, давление, мольный объем или концентрация веществ в различных фазах), с помощью которых можно описать ее состояние, иначе говоря, число параметров, которое можно менять в определенных пределах без изменения числа и природы фаз. [c.8] Каждая из них, за исключением обычного льда I, имеет плотность больше, чем у воды. [c.10] В связи с этим кривые плавления льда П1, V, VI наклонены вправо от вертикали, как это видно из объемной диаграммы фазового состояния воды и льда при давлениях до 10 000 бар (лед VII образуется при давлениях свыше 20 000 бар). Равновесные кривые полиморфных превращений лед II—III и лед II—V имеют наклон вправо и влево от вертикали в зависимости от увеличения или уменьшения объема фаз при этих процессах, связанных с поглощением тепла. [c.10] Прочность водородных связей составляет примерно 17— 33 кдж1моль и превосходят энергию вандерваальсовского взаимодействия ( 4 кдж1моль) в четыре—восемь раз. Эластичность водородных связей допускает сосуществование разнообразных структур в различных кристаллических модификациях льда, упомянутых выше. Наличием водородных связей объясняются также аномалии воды, проявляемые в некоторых ее свойствах (табл. 3). [c.10] Взаимодействие, обусловленное водородными связями, приводит к сохранению в воде аномально высокого по сравнению с другими жидкостями ближнего порядка. [c.10] Тетраэдрическое расположение молекулы воды (а) в гексагональной решетке льда (б). [c.11] ИХ И два соседних молекул. При этом каждый атом водорода затрачивает на связь с кислородом только половину своего заряда. [c.11] Структура воды значительно искажается при попадании в нее различных примесей, как способных взаимодействовать с диполями растворителя, так и инертных. Здесь возможно либо упрочнение структурных образований (энтропия системы уменьшается), либо их ослабление (энтропия системы возрастает). Одновременно изменяются и кинетические свойства системы — вязкость, диффузия и др. [c.14] Эти величины понижаются с ростом температуры и становятся равными нулю при 60° С, т. е. при температуре, при которой исчезает микрогетерогенность воды. Авторы высказали предположение, что сдвиговая прочность воды обусловлена образованием за счет межмолекулярных водородных связей сложных надмолекулярных структур. [c.14] Фотохимическая диссоциация воды происходит под действием ультрафиолетовых лучей с длиной волны 165 нм. [c.14] Показателем чистоты воды обычно служит удельная электропроводность порядка 5-10- сим-м (5-10- ом- -см ). Такая вода при контакте с воздухом повышает свою электропроводность в результате растворения СО2. Обычная лабораторная дистиллированная, дважды перегнанная вода имеет электропроводность около 10 uл л - (10 б ом -см- ). [c.16] Вследствие наличия трех изотопов водорода Н, В и Т и шести изотопов кислорода О , 0 , О , О , О и 0 имеется 36 изотопных разновидностей воды, из которых девять образованы стабильными изотопами. [c.16] — получают из природной воды, содержащей обычно НОО 0,03 и ВгО 2,3-10-6 мол.%. Свойства ОгО приведены в табл. 5. [c.16] Вернуться к основной статье