Сторінка
1

Хімічний склад природних вод

Вода як хімічна сполука, її структура, ізотопний склад. Хімічні властивості. Вода як розчинник. Соляний склад природних вод. Головні іони, біогенна та органічна речовина, розчинені гази, мікрокомпоненти. Особливості соляного складу атмосферних опадів, річкової та морської води.

1. Вода як хімічна сполука, її структура, ізотопний склад

Вода - це хімічна сполука водню з киснем. Вода складається з 11,11% водню і 88,89% кисню (по масі). При утворенні води з одним атомом кисню з'єднується два атоми водню. В молекулі води атоми кисню і водню розташовані по кутах рівнобедреного трикутника: при вершині знаходиться атом кисню, а в кутах при основі - по атому водню. Внаслідок того, що обидва атома водню зсунені в одну сторону від атому кисню, молекули води характеризуються значною полярністю, тобто неврівноваженістю позитивних і негативних електричних зарядів. Сторона молекули з атомом кисню має деякий надмір негативного заряду електрики, а протилежна сторона, в котрій знаходяться атоми водню, - надмір позитивного заряду. Полярність та деякі інші сили обумовлюють здатність молекули води об'єднуватися в асоціації - по декілька разом.

Найпростішу формулу Н2О має молекула пароподібної води (гідроль).

Вода в рідкому стані - це переважно поєднання двох простих молекул (Н2О)2 (дигідроль).

У твердому стані (лід) - це поєднання трьох простих молекул (Н2О)3 (тригідроль).

У льоді звичайно переважають молекули тригідроля, що мають найбільший об'єм, а прості, що не поєдналися, відсутні. В пароподібному стані при температурі вище 1000С вода складається головним чином з молекул гідроля, тому що значна швидкість руху молекул при цій температурі порушує асоціацію (об'єднання) молекул. В рідкому стані вода являє собою суміш гідроля, дигідроля та тригідроля. Співвідношення між цими ізотопами залежить від температури.

2. Хімічні властивості води

Основні хімічні властивості води - агресивність і накипоутворення.

Агресивність - це здатність води руйнувати метали, бетон і вапняні кладки, газами і солями, що розчинені в ній, а також вилуженням.

Накипоутворення - це відкладення карбонатних солей на стінках парових котлів, чайників та ін.

Вода має і лікувальні властивості. Це мінеральні води, що вміщують специфічні мікроелементи або розчинені гази (сірководень).

Хімічні властивості води визначаються газами і солями, що розчинені в ній, і характеризуються наступними показниками:

а). Концентрація іонів водню (рН).

Концентрація іонів водню у воді - це вміст іонів водню в розчині, що виражається в грам-іонах на літр розчину. Якщо в воді при 22оС вміщується 10-7 г/л іонів водню (Н+), то вона буде мати нейтральну реакцію; при меншому вмісті іонів водню реакція буде лужною, а при більшому - кислотною.

Концентрацію іонів водню прийнято виражати умовно символом рН, що означає від'ємний логарифм числа, що її характеризує.

Таким чином, при рН=7 реакція води нейтральна, при рН<7 - кисла, а при рН>7 - лужна.

б). Жорсткість.

Жорсткість води виражається сумою міліграм-еквівалентів кальцію і магнію, що вміщуються в1 л води.

Розрізняють жорсткість загальну, переборну та постійну.

Загальна жорсткість - це загальна кількість кальцію і магнію, що вміщуються в воді.

Переборна жорсткість характеризує ступень зменшення жорсткості води при тривалому її кип'ятінні.

Постійна жорсткість - це жорсткість, що залишається після випадання карбонатних солей в результаті кип'ятіння води.

В залежності від загальної жорсткості розрізняють воду: дуже м'яку (до 1,5 мг-екв/л), м'яку (1,5 - 3,0 мг-екв/л), помірно жорстку (3 - 6 мг-екв/л), жорстку (7 - 9 мг-екв/л), дуже жорстку (вище 9 мг-екв/л).

в). Мінералізація води.

Мінералізація води - це ступень концентрації та склад розчинених у воді речовин. В залежності від відносного складу розчинених мінеральних речовин води поділяють на:

прісні - з вмістом розчинених речовин до 1 г/кг;

солонуваті - до 1 - 25 г/кг;

солоні - >25 г/кг.

Природні води, що мають мінералізацію більше 1 г/л і вміщують ряд специфічних мікроелементів, які благотворно впливають на людину, називаються мінеральними.

3. Вода як розчинник. Соляний склад природних вод

Природні води - це однорідний розчин, до складу якого входять вода, солі, незначна кількість завислих твердих частинок, розчинених газів і органічних сполук.

Природні води мають гідрохімічну класифікацію. Гідрохімічна класифікація - це поділ вод на певні групи в залежності від наявності й співвідношення в них (в мг/екв) різних іонів. Іони в природних водах представляють собою атоми, у яких порушена електростатична рівновага внаслідок переходу деякої частини їх електронів у склад сусідніх атомів або внаслідок залучення зайвих електронів. Позитивно заряджені іони, тобто атоми, що лишилися частини електронів, називаються катіонами, а негативно заряджені - аніонами.

Процес утворення іонів в природних водах відбувається, наприклад, при розчині у воді електролітів (кислот, основ, солей). В гідрохімії розглядаються головним чином розчини солей.