Файл: Шишкина, Л. А. Гидрохимия учебное пособие.pdf

Раздел первый

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ ПРИРОДНЫХ ВОД

Глава I. ВОДА КАК РАСТВОРИТЕЛЬ

водорода по объему в 2,00285 раза больше, чем кислорода. Хими­ ческая формула воды Н20, молекулярная масса 18,0160.

Максимальная плотность дистиллированной воды 1,0000 г/см3 наблюдается при температуре 3,982° С (при нормальном давле­ нии), поэтому плотность дистиллированной воды при 4° С принята за единицу плотности.

10

Вприроде вода находится в трех состояниях — газообразном, жидком и твердом.

Вода — самое распространенное и одно из наиболее важных веществ в природе. Она является главной составной частью жи­ вой материи и окружающей нас среды.

Взависимости от способа взаимосвязи с различными веще­

ствами воду в природе можно подразделять на пять видов. Конституционная вода■—-вода, входящая в состав вещества как

неотъемлемая часть, молекулы которой входят в анион или катион комплексов, например: гидроокись кальция, гидроокиси метал­ лов и т. д.

Кристаллизационная вода ( кристаллогидрат) — вода, опреде­

ленное число молекул которой входит в состав некоторых без­ водных веществ. Вода может выделяться при нагревании, но вновь

и находящаяся на поверхности ртути, кварца и в полостях пемзы вследствие большой силы сцепления и прилипания (адгезии).

В тканях животных и растений вода находится в связанном со­

Вода находится в почве, на поверхности земли в виде пресной воды, льда, минерализованной воды (морские и подземные воды), в атмосфере в виде водяного пара и имеет очень важное значение

вразнообразных процессах и явлениях живой и неживой природы,

атакже в практической деятельности человека.

Втечение долгого времени считали, что вода — простое ве­ щество. Развитие науки изменило это представление. Было уста­

новлено, что вода является одним из самых сложных веществ как с химической, так и с физической стороны. Однако и до на­ стоящего времени вода как физическое тело таит в себе много загадок для ученых и имеет ряд особенностей, резко отличающих ее от всех других жидкостей.

Отличие воды от других жидкостей проявляется в довольно значительных аномалиях свойств, важнейшие из которых сле­ дующие.

И

1. Наибольшая плотность воды наблюдается при 4° С и с даль­ нейшим понижением температуры до замерзания или повышением до кипения уменьшается.

2.При замерзании объем воды увеличивается скачкообразно почти на 10%. Только немногие вещества (висмут, галлий, герма­ ний и др.) имеют такую же аномалию, при которой твердая фаза легче жидкой.

3.Удельная теплоемкость воды выше, чем у большинства ве­ ществ (кроме водорода и аммиака).

Плавление льда сопровождается увеличением удельной тепло­ емкости почти вдвое. С повышением температуры теплоемкость воды уменьшается и только после достижения 40° С начинает уве­ личиваться вновь.

4-. Вода обладает исключительно большой теплотой плавления льда — 79,7 кал/г, т. е. вода и лед при температуре 0° отличаются по содержанию скрытой энергии почти на 80 кал.

5. Температура замерзания воды понижается при увеличении давления примерно на 1°С на каждые 130 атм и достигает мини­ мума (—22° С) при давлении 2115 атм. При дальнейшем увеличе­ нии давления температура замерзания увеличивается и может стать больше 0° (при очень большом давлении).

6. Температура кипения воды равна 100° С, но учитывая, что водород кипит при —253° С, а кислород при — 180° С, вода должна кипеть в пределах от — 100 до — 150° С.

У большинства других тел она находится в пределах 2—3, за ис­ ключением ряда кислот (муравьиная — 58, ацетон — 21) и циани­ стого водорода, у которого диэлектрическая проницаемость 107.

9. Коэффициент преломления света в воде п= 1,3, в то время

как по волновой теории света (п = ~|/е) он должен быть равен 9.

Многие из этих аномалий объясняются строением молекулы

иособенностями структуры воды.

Впоследние годы учеными открыты новые виды и свойства

воды.

В30-х годах советские физики Берлага и Горский заметили, что при обра­

ботке пересыщенных растворов магнитным полем заметно меняется процесс вы­ падения кристаллов. Затем итальянскому ученому Пиккарди удалось доказать влияние магнитного поля Земли на скорость некоторых реакций в водных рас­ творах. Были получены удивительные результаты.

Вода, испытавшая действие магнитного поля,— «магнитная» вода — не обра­ зует накипи в котлах, улучшает извлечение металлов из руд (свинец, медь), ускоряет затвердевание цемента и упрочняет бетон.

Интересно, что «магнитная» вода сохраняет приобретенные при магнитной обработке свойства довольно длительное время (до 3 суток) даже после того, как магнитное поле снято.

Кандидат геолого-минералогических наук Ф. Летников и кандидат химиче­ ских наук Т. Кащеева проводят эксперименты с водой, названной ими «активи­ рованной».

12

В обычной дистиллированной воде после воздействия высоких (200—500° С) температур и давлений появляются новые физические и химические свойства. Детальные исследования показали, что повысилась растворяющая способность активированной воды, увеличилась ее кислотность. Активированная вода после охлаждения до 25° С «помнит» о тех высоких температурах и давлениях, при которых недавно находилась. С течением времени активированная вода теряет свою «память» и постепенно приближается по свойствам к обычной дистиллщ

рованной воде.

Американские ученые сообщили о новом виде воды, которая образуется в результате соединения большого числа молекул обычной воды. «Поливода», как назвали ее ученые, имеет целый ряд совершенно новых физических свойств,

13