31. Аномальные свойства воды

Вода обладает рядом аномальных свойств

1. Имея низкую молекулярную массу вода находится в жидком состоянии – это связано со строением воды. Благодаря дипольному взаимодействию между молекулами воды образуются водородные связи

2. Плотность воды аномально зависит от температуры

1000кг/м³ – 4° C;

997кг/м³ – 20° C ;

998 кг/м³ – 0° C;

Плотность твердой фазы (льда) – 920кг/м³

При замерзании воды происходит ее структурирование т.е. образуется гексагональная структура, содержащая внутренние пустоты, которые заполнены воздухом

При таянии льда, образующая талая вода максимально насыщена кислородом

Кроме того теплоемкость воды аномально зависит от температуры.

Макс теплоемкость достиг при 35 ° C

Макс теплопроводность при 70 ° C

Вода является растворителем, в ней в растворенном состоянии могут находиться и газообразные примеси и органические и минеральные.

32. Газообразные примеси в воде

Из газообразных примесей находящихся в окружающей среде в достаточном количестве в воде преобладают О₂ и СО₂. Содержание растворенного О₂ в воде должно быть не менее 4 мг/л. Поскольку снижение его содержания меньше критического значения может привести к гибели гидробионтов. На содержание растворенного О₂оказывают влияние факторы окружающей среды, а именно атмосферное давление и температура. В атмосферном воздухе в следствии большого его объема малейшие колебания в той или иной частях не оказывают существенного влияния на состояние атмосферного воздуха, поэтому V=const и рассматривается как изохорный процесс. Максимальное содержание растворенного О₂ приходится на талую воду, это связано с тем, что при таянии льда происходит разрушение кристаллической решетки и содержащийся в ней воздух переходит в Н₂О. В дальнейшем при повышении температуры содержание растворенного О₂ снижается, это связано с интенсивным броуновским (тепловым) движением молекул воды, которые выталкивают разноименные молекулы из своего объема. Этот процесс продолжается до закипания воды, когда энергия теплового движения настолько высока, что происходит отрыв молекул воды от поверхности. Кроме О₂ в воде в растворенном состоянии присутствует СО₂. Для растворенного СО₂ прослеживаются те же закономерности что и для О₂ растворенного. Но в отличии от растворенного О₂ СО₂ не только растворяется в воде, но и взаимодействует с ней.

33. Химический состав природных вод

Химический состав природных вод разнообразен. В подавляющем большинстве случаев солевой состав природных вод определяется катионами Са2+, Мg2+, Nа+, К+ и анионами НСO3-, Сl- , SO42-. Эти ионы называются главными ионами воды или макрокомпонентами; они определяют химический тип воды. Остальные ионы присутствуют в значительно меньших количествах и называются микрокомпонентами; они не определяют химический тип воды. Классификация природных вод по химическому составу, предложенная О. А. Алекиным (рис. 1.13), считается наиболее приемлемой для вод, используемых в питьевых и хозяйственно-бытовых целях. В ее основу положены два принципа: преобладающих ионов и соотношения между ними.

По преобладающему аниону воды делятся на три класса: гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные. Воды каждого класса делятся, в свою очередь, по преобладающему катиону на три группы: кальциевую, магниевую и натриевую. Каждая группа подразделяется на 4 типа по соотношению содержащихся в воде ионов (в эквивалентах). При этом класс природных вод обозначается символом соответствующего аниона: С — НСО3-, S — SO42-, Сl — Сl-; группа: символом катиона: К+, Na+, Са2+, Мg2+; тип - римской цифрой.

В природных водах присутствуют также растворенные газы. В основном это газы, которые диффундируют в воды из атмосферы воздуха, такие как кислород, углекислый газ, азот. Но в то же время в подземных водах или водах нецентрализованных источников водоснабжения, в минеральных и термальных водах могут присутствовать сер водород, радиоактивный газ радон, а также инертные и другие газы