Химические свойства воды

Высокотермальные

Низкотермальные

Холодные Температура 0С

переохлажденные……………. Менее 0

очень холодные ……………… 0-10

холодные……………………… 10-20

теплые………………………… 20-37

горячие………………………. 37-50

очень горячие……………….. 50-100

перегретые…………………… более 100, до критической температуры

по местонахождению:

Атмосфера…………………… Метеорные

Океаны, моря, озера, реки….. Поверхностные

Земные недра………………… Подземные

По различным видам состояния воды в горных породах (для подземных вод):

Парообразная (в незаполненных пустотах и порах пород), очень подвижна, может конденсироваться.

Гигроскопическая, обволакивающая тончайшей пленкой частицы породы, прочно удерживается молекулярными и электрическими силами.

Пленочная, также обволакивающая частицы породы, но более толстой пленкой; может передвигаться, но не подчиняется силе тяжести (гравитации).

Гравитационная, или свободная, подчиняющаяся силе тяжести и передающая гидростатическое давление. Частный случай этой воды – капиллярная, которая может подниматься вопреки гравитации, например в легких глинах на высоту до 12 м, правда, за весьма длительный срок (около года).

В форме льда, заполняющего трещины в породах или залегающего в форме пластов.

Характеристика природной воды, в которой всегда растворены различные газообразные и твердые и жидкие вещества, создающие громадное разнообразие по минеральному составу природных растворов следующие; по содержанию в 1 л воды растворенных веществ различают три группы вод:

Количество растворенных веществ, г.

Пресные………… Менее 1: Минерализованные…………1-50: Рассолы…………………. Более 50

В воде могут раствориться все элементы периодической системы, включая и такие почти не растворимые, как кремень (например, кварц-двуокись кремния SiO₂). Все зависит от температуры, давления и присутствия в растворе других компонентов. Воды подавляющего числа рек Земли имеют небольшую минерализацию (менее 0,5 г/кг). В водах мирового океана резко преобладают хлор и натрий, а в речных и озерных водах – гидрокарбонаты и кальций. По степени концентраций ионного состава, в Мировом океане концентрация растворенных веществ, в среднем в 175 раз превышает таковую в водах рек и озер.

2.3.1 Растворимость газов в воде. В природной воде могут быть растворены газы как воздушного (атмосферного), так и подземного происхождения. В наиболее пресной дождевой воде, прежде всего, растворяются кислород и азот. Как известно, воздушная смесь газов земной атмосферы в основном состоит из 79 частей азота и 21 части кислорода. Хотя растворимость кислорода почти в два раза выше растворимости азота, все же в воде азота растворяется почти в два раза больше, чем кислорода (рис.3).

49 см³

40

2

20

10 3

0 10 20 30 ⁰С

Рис. 3. Зависимость растворимости кислорода (1), азота (2) и воздушной смеси этих газов (3) в воде от температуры (при атмосферном давлении).

Растворимость в воде газов различна и зависит от ряда факторов: температуры, давления, минерализации, присутствия в водном растворе других газов. С повышением температуры до 90⁰С растворимость газов в воде снижается, а затем возрастает.

Повышение давления влечет за собой увеличение растворимости газов. Например, при давлении 25 атм. в 1 л. воды растворяется углекислого газа 16,3 л., а при 53 атм. - 26,9л..

При повышении минерализации воды растворимость газа падает. Так, при 0⁰С растворимость кислорода в 1 л. воды с минерализацией менее 1 г/л составляет 49 мл, а при минерализации 30 г/л - только 15, т.е. в три раза меньше.

Растворимость газа в природной воде при постоянной температуре и степени минерализации прямопропорциональна давлению газа на жидкость, для газовых смесей она пропорциональна давлению каждого газа в отдельности. При значительных давлениях, например на больших глубинах в океане, где давление подчас достигает сотен и даже тысячи атмосфер, на растворимость газов в воде влияет не порциальное давление отдельных газов, а общее давление всего столба воды.

В растворенном газе дождевой воды углекислоты в 33 раза больше, чем в воздухе, а кислорода в два раза больше. Углекислый газ поступает в атмосферу (неземную и подземную) преимущественно за счет окисления, брожения и гниения органических остатков и дыхания водных организмов. В атмосфере его содержание при порциальном давлении 0,0003 атм. невелико - около 0,03%. В 1 л. чистой воды при таком давлении и температуре 15⁰С может раствориться всего 0,59 мг углекислого газа. В земных недрах на значительных глубинах его содержание может достигать очень больших значений, и источником этого газа чаще служат глубинные процессы выделения его из вещества мантии и нижней литосферы.

2.3.2 Формы связи между водой и газами Гидраты газов были получены английским физико - химиком Г. Дэви еще в 1811г. В литосфере (земной коре) нашей планеты были обнаружены образования, представляющие собой смесь газа и воды в твердой фазе и названные газо- или кристаллогидратами. Это продукты присоединения воды к газам (за исключением гелия и водорода). Вода в состав такой смеси входит в форме кристаллизационной, которая с повышением температуры может быть выделена в свободную форму.

Одной из форм соединений газа с водой в твердом виде являются клатраты, образующиеся в результате внедрения газа в пустоты кристаллической структуры молекулы воды и по виду напоминающие спресованный снег. Газогидраты распространены широко. На суше они занимают значительные пространства в многолетней («вечной») мерзлоте. Кристаллогидраты были обнаружены в природных породах Черного и Каспийского морей на глубине порядка 2км.

Химический состав природных растворов весьма разнообразен. Существует несколько классификаций построенных по разным принципам: солевая, окисная, атомная и ионная. Ионная позволяет выражать все, что содержится в воде, вплоть до живых организмов.

В настоящее время все природные воды по преобладающему аниону делят на три класса: 1) хлоридные; 2) сульфатные и 3) гидрокарбонатные. Каждый класс подразделяется в свою очередь на три группы: 1) кальциевую, 2) магниевую и 3) натриевую, т.е. классификация проводится по катионам. Группы можно делить еще по трем типам. По преобладающему растворенному газу воды могут быть подразделены на; азотные, сероводородные, углекислые и т.д.

Дата добавления: 2014-11-25