Структура h2o
Вода – это единственное вещество, которое в естественных природных условиях Земли может существовать в трёх фазных состояниях: твёрдом, жидком, парообразном.
Структура этих
видов воды различна.
О
О
Н
О
Н
Элементарная структурная единица воды – тетраэдр.
Лёд отличается от жидкой воды тем, что имеет кристаллическую решётку, в которой существуют только водородные связи (более длинные и более слабые).
Вследствие рыхлости такой структуры у льда меньшая плотность и увеличение объёма при замерзании.
Жидкая вода имеет промежуточное положение между кристаллическим и жидким состоянием.
Вообще, она более сходна с твёрдым телом, чем с жидким. Вода как бы жидкий кристалл.Жидкая вода имеет и водородные, и химические связи.
Тяжёлая вода – это одно из 18-ти сочетаний изотопов Н2 и О2. Она состоит из дейтерия и обычного кислорода: Д216О.
Кислород имеет изотопы с атомным весом 16, 17, 18.
Водород: 1 – протий, 2 – дейтерий, 3 – тритий.
Особенно резко отличаются биологические свойства обычной и тяжёлой воды. Тяжёлая вода губительно действует на живое вещество. Рыбы, мыши не могут прожить в этой воде даже короткое время, медленнее протекают химические процессы, реакции, не прорастают семена.
Распространение тяжёлой воды неравномерное: в поверхностных водах мало, в океанах, морях, растениях много, особенно много в метаморфических хлоритах.
Разница в свойствах за счёт разницы в строении молекулы.
Парообразная вода: жидкая вода переходит в пар при температуре 50-100 0С, и при температуре более 250 0С формула воды приобретает вид воды.
9. Физические свойства пв
Это важнейшие показатели качества и их оценка обязательна и необходима при любых гидрогеологических исследованиях, даже при исследованиях по разработке, эксплуатации, добыче твёрдых ПИ.
Основные свойства:
Прозрачность подземных вод зависит от количества растворённых в них минеральных веществ, содержания механических примесей, коллоидов и органических веществ.
Коллоиды – тонко распыленные частицы, размер которых 10-4 – 10-8 мм.
Точная оценка прозрачности проводится фотометрическим путём, сравнивая со стандартными эталонами суспензий каолина (мг/дм3).
Вода питьевая должна иметь прозрачность по шрифту не менее 30 см, не более 1,5 мг/дм3.
В полевых условиях для визуального определения прозрачности используется понятие призрачная, полупрозрачная, мутная, непрозрачная.
Обратная сторона прозрачности – мутность.
Цвет или цветность. Хорошее качество воды, если она бесцветна.
Но иногда цвет присутствует: окраску от слабо-жёлтой до бурой дают различные вещества окисного Fe.
Зелёная или красноватая окраска – воды, обогащённые микроорганизмами – водоросли.
Зеленовато-голубая – за счёт закисного Fe или H2S.
Цветность определяется фотограмметрически в градусах цветности по шкале стандартных растворов, имитирующих цвет природной воды.
Запах и вкус зависят от содержащихся в воде газов, минеральных и органических веществ, в том числе и продуктов жизнедеятельности организмов.
Они могут быть как естественного, так и искусственного генезиса; интенсивность запаха и вкуса проводится органолептически при температуре от 20 до 60 0С и оценивается по пятибалльной системе:
0 – нет; 1 – очень слабая; 2 – слабая; 3 – заметная; 4 – отчётливая; 5 – очень сильная.
Запах определяется в соответствии с ощущениями: гнилостный, землистый, хлорный, запах H2S (тухлых яиц).
Для вкуса существует 4 основных определения: солёный; кислый; сладкий; горький.
Все другие виды ощущений вкуса – привкусы и добавляют к основному вкусу.
Сладковатый привкус – концентрация хлоридов Na до 500 мг/литр: NaCl.
Если больше 500 – солоноватый привкус.
Неприятный горьковатый привкус – концентрация сульфатов более 500 мг/литр (больше ПДК), при этом вода приобретает слабительные свойства.
Терпкий или чернильный привкус – концентрация Fe более 0,3 мг/литр.
Запах тухлых яиц – концентрация H2S менее 1 мг/литр.
Запах гнили или плесени придают воде органические соединения – сточные воды, стоки.
Вода гидрокарбонатно-натриевая с содержанием Ca, Mg – вода имеет приятный, свежий вкус.
Температура – один из важнейших показателей качества и генезиса, глубины циркуляции воды.
Диапазон изменения температуры составляет 400 0С.
В районах развития ММП температура до -50 0С.
В районе гейзеров и вулканических областях до +1 000 0С.
350-370 0С – температура глубинных субаквальных источников.
На глубине 1,5 км примерно такая же температура.
Температура грунтовых вод в гумидной зоне 3-10 0С.
В аридной зоне до 120 и более 0С.
Артезианские воды 90-100 0С.
По температуре существует много классификаций подземных вод.
Достаточно удобная классификация А. В. Щербакова, 1979 года. У него 8 температурных типов воды.
Плотность: количественно это отношение массы воды к объёму, которые регистрируются при определении температуры.
Плотность зависит от температуры, давления, количества растворённых взвешенных веществ и газов.
Плотность чистой воды при температуре 25 0С составляет примерно 1 г/см3, точнее 0,9978.
В Иркутском артезианском бассейне 1,5 г/см3.
Плотность Земли больше плотности воды в 5,5 раз.
Определение плотности воды проводят всегда при точно измеренной температуре.
Вязкость характеризует внутреннее трение или сопротивление частиц воды движению, зависит в основном от температуры и минерализации.
С увеличением температуры вязкость уменьшается, с увеличением минерализации увеличивается.
Вязкость имеет большое практическое значение при характеристике процессов фильтрации.
Существует 2 единицы вязкости: динамическая 1 Па*сек. и кинематическая 1 см2/сек (Стокс (С)).
Электропроводность зависит от ионно-солевого состава и оценивается величиной УЭС. Единица УЭС: Ом*м. При помощи солемеров через электропроводность определяют минерализацию.
Радиоактивность подземных вод определяется содержанием растворённых в них радиоактивных элементов и инертных газов.
Беккерель – единица измерения (Бк) – активность одного нуклида, распадающегося за одну секунду. Наибольший в кислых МГП, наименьший – в ОГП.
Если содержание родона в воде от 1 до 70 Бк, то такая вода используется в бальнеологических целях (медицина).
Употребление воды, где содержится радий, невозможно – он накапливается в организме.