ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные физико-химические свойства воды из "Химия и микробиология природных и сточных вод" Весь облик нашей планеты, возникновение и развитие на ней флоры и фауны тесно связаны с наличием воды и с ее определенными физико-химическими свойствами. [c.7] Физические и химические свойства воды изучаются в курсах неорганической химии и других химических дисциплинах. Поэтому рассмотрим лишь свойства, имеющие наиболее важное значение для понимания природных явлений и для использования в процессах очистки. Весовой состав воды (чистой)—88,8% кислорода и 11,2% водорода. [c.7] Два из шести электронов второго энергетического уровня атома кислорода при образовании воды вовлекаются в связи с атомами водорода, входящими в данную молекулу воды, а две непо-деленые электронные пары образуют как бы руки, протянутые к водородным атомам соседних молекул воды. Эта часть электронного облака, заряженная отрицательно, участвует в образовании водородных связей, способствующих ассоциации молекул воды. Напомним, что энергия водородной связи составляет 4,5 ккал на 1 г-атом. [c.7] В этом случае образуется наиболее плотная упаковка, и вода будет иметь максимальную плотность. Другие сочетания молекул воды приводят к образованию более рыхлых структур. Так, обычная структура льда может быть схематически передана следующйм образом. [c.8] При нагревании воды степень ее ассоциации уменьшается. При высоких температурах определение молекулярного веса по плотности пара дает величину, равную 18, что указывает на практически полное отсутствие ассоциации. [c.9] Теория ассоциации молекул воды позволяет объяснить причину одного из важнейших свойств воды — ее плотностную аномалию. Как известно, максимальная плотность воды (1,0 г1слА) соответствует температуре +4°, а лед имеет значительно меньшую плотность—0,92 г1см . Предполагается, что в воде при 4° присутствует максимальное число удвоенных молекул воды. Плотностная аномалия воды сыграла важную роль в формировании окружающего нас мира и сохраняет важное значение в наши дни. [c.9] Просачиваясь в трещины в камнях и скалах и замерзая там, вода вызывает разрушение горных пород. Этот процесс, многократно повторяющийся в течение миллионов лет, сыграл важнейшую роль в образовании почвы. Не менее важно и то обстоятельство, что при замерзании водоемов зимой вода в глубинных слоях сохраняет температуру -1-4°, а лед остается на поверхности и предохраняет водоем от дальнейшего остывания. Если бы образующийся лед осаждался на дно, очень многие наши водоемы зимой промерзали бы до самого дна. [c.9] Вследствие плотностной аномалии воды в глубоких водоемах наблюдается температурная слоистость. Зимой поверхностные слои воды имеют температуру, близкую к нулю, а нижние -1-4° (так называемая обратная температурная слоистость). В начале весны прогревающаяся до -1-4° вода опускается вниз и наслаивается на глубинную воду, имеющую ту же температуру. В результате этой частичной циркуляции происходит выравнивание температуры воды — весенняя гомотермия. [c.9] Летом по мере дальнейшего прогрева воды устанавливается прямая температурная слоистость температура воды непрерывно повышается в направлении от дна к поверхности. Осенью охлаждающиеся слои воды опускаются на дно, вытесняя на поверхность более теплую воду. Снова происходит циркуляция воды, вследствие чего устанавливается осенняя гомотермия. [c.9] По сравнению с другими веществами вода обладает высокой теплоемкостью (в 3100 раз большей, чем у воздуха) и высокой теплотой испарения. Полагают, что высокие значения этих показателей также связаны с ассоциацией молекул воды, так как при нагревании тепло расходуется не только на повышение температуры, но и на разделение ассоциированных молекул. Высокая теплоемкость воды в значительной мере определяет воздействие последней на климат нашей планеты. Так, например, Гольфстрим, начинающийся от Мексиканского залива, переносит за 1 сек 25 млн т воды, нагретой до 2б° (Некрасов, 1965), и существенно смягчает климат Европы и Мурманска. Восточно-Сибирское море и море Лаптевых за счет теплового стока наших рек, текущих с юга на север, получают ежегодно 6-IQ 2 ккал. Чтобы получить такое количество тепла, необходимо сжечь 820 млн г каменного угля (Гинко, 1965). [c.10] Зависит ли от давления температура плавления льда В системе (равновесной) вода лед объем льда больше объема того же количества воды поэтому, применяя принцип Ле Шателье, можно полагать, что при увеличении давления равновесие сместится влево, в сторону образования воды. Действительно, опыт показывает, что каждая атмосфера избыточного давления понижает температуру плавления льда приблизительно на 0,008°. [c.10] Чистая вода обладает очень малой электропроводностью (0,04-10 ом -см при 18°). Повышение электропроводности воды указывает на присутствие в ней примесей ионного характера, измерение электропроводности является одним из наиболее чувствительных методов анализа воды. [c.11] Вязкость воды быстро уменьшается с повышением температуры (при 0°—1,789 СПЗ, при 20°—1,002 спз), это свойство воды следует учитывать и по возможности использовать в процессах, связанных с фильтрацией. [c.11] Одним из важнейших свойств воды является ее способность к образованию растворов, что также связано с особенностями строения молекул воды. Так, например, при соприкосновении соли с водой ионы кристаллической решетки притягиваются ориентированными молекулами воды с силой, характеризующей, ся энергией гидратации. [c.11] Вернуться к основной статье