От чего зависит состав воды: Состав воды и ее особенности

Состав воды и ее особенности

Химический состав воды, мг/л:

Калий 2–20
Фтор 0,6–1,2
Кальций 25–80
Йод 0,06
Магний 5–50
HCO₃30–400
Общая минерализация 200–500 мг./л
Общая жесткость 1,5–7 мг-экв./л

Минерализация

Минерализация воды это суммарный количественный показатель содержания растворенных в ней веществ, среди которых наиболее распространены неорганические соли (минералы), в состав которых могут входить анионы и карбонаты, хлориды, сульфаты и др. катионы кальций, магний, натрий, калий, железо и др. Единица измерения минерализации миллиграммы на 1 дмі (мг/дм3 или мг/л). Практически этот показатель указывается на всех питьевых бутылированных водах.

Уровень минерализации природных вод может колебаться в широких границах. Но, с точки зрения ежедневного потребления воды человеком, оптимальным можно считать уровень 200–600 мг/л.

Калий (K)

Калий в организме необходим для нормального функционирования нервных клеток мозга и всего организма, деятельности мышц сердца, а также для вывода излишков воды и натрия.
Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграммов. Потребность в калии зависит от общего веса тела, физической активности, физиологического состояния, и климата места проживания.

Фтор (F)

Фтор в организме на ряду с кальцием и фосфором принимает участие в построении костей и зубов, обеспечивает их твердость и крепость, стимулирует кроветворную систему и иммунитет, принимает участие в развитии скелета. Стимулирует репаративные процессы при переломах костей, а также предупреждает развитие сенильного остеопороза. Недостаток фтора в воде и пищевых продуктах способствует развитию кариеса зубов, а также снижает прочность костей.

Кальций (Са)

Особое значение для организма человека имеют ионы кальция, как основной структурный компонент в формировании опорных тканей. Недостаток в организме кальция ведет к остеопорозу, а недостаток его в водном обмене ведет к отекам.

Наличие в необходимых количествах ионов кальция питьевой воде стимулирует кроветворение, поддерживает высокий уровень обмена веществ, усиливает защитные реакции организма, способствует деятельности нервной системы, сокращению мышц, свертываемости крови и нормальной работе сердца.

Йод (I)

Основная биологическая функция йода состоит в поддержании функции щитовидной железы и построении ею гормона — тироксина. Йод пока является единственным известным микроэлементом, участвующим в образовании гормона. Недостаток йода в питьевой воде — это не только путь формирования патологии щитовидной железы, но и риск низкого уровня или неполного развития интеллектуальных возможностей человека. О необходимости йодирования питьевой воды говорится в постановлении Главного государственного санитарного врача РФ Г. Г. Онищенко «О коррекции качества питьевой воды по содержанию биогенных элементов».

Магний (Mg)

Работа всех других основных минералов в организме зависит от наличия магния. Например, магний активирует фермент, находящийся во всех оболочках клеток (мембранах). Этот фермент контролирует баланс натрия и калия, удерживая натрий вне клетки, а калий внутри клетки. Это необходимо для поддержания внутриклеточного водного баланса, активности нервных клеток и производства клеточной энергии. При дефиците магния в клетке калий быстро выводится из нее, вследствие чего создается внутри-клеточный дефицит калия, и этот дефицит, в свою очередь, приводит к быстрой утомляемости, упадку сил и слабости при жаре.

Вкус воды — показатель ее качества — Каталог статей

Что такое «вкус воды»?

Немного лирики…

Один паломник прошел не одну тысячу шагов, чтобы встретить Учителя и, наконец, предстал перед ним, прося поделиться высшей мудростью.
— Тогда сделай глоток из этого ручья и опиши мне вкус воды. — сказал ему учитель.
— Это я уже слышал и понимаю эту Истину, – немного разочарованно произнес Искатель.
— Расскажи мне, что ты понимаешь? – попросил Учитель.
— Вкус воды нельзя описать словами, воду нужно пить, о ней не нужно разговаривать, так же и истина…
— А теперь представь себе – я сижу возле ручья, а толпа таких, как ты стоит в очереди для того, чтоб я описал им вкус воды, хотя многие из них уже слышали это описание от других Учителей. (Восточная притча)

Вкус воды — это органолептическое свойство воды, зависящее от растворенных в ней солей и газов.

Оценивают вкус по такой же пятибалльной шкале, как и запах, с градациями:

• очень слабый,
• слабый,
• заметный,
• отчетливый,
• очень сильный.

Согласно СанПиН  запах и вкус очищенной воды, предназначенной для питьевых и хозяйственных целей, при температуре 20 °С не должны превышать 2 баллов; запах и вкус воды для промышленно-технических целей не имеют значения и свидетельствуют лишь о ее загрязнении.

Чтобы оценить вкус воды, ее набирают в рот малыми порциями, не проглатывая, задерживают 3-5 секунд.

Вода, прошедшая обработку, должна быть приятной на вкус и не иметь запаха. Если поступающая к потребителю вода достаточно часто имеет неприятный привкус, запах или цвет, то потребитель должен усомниться в том, что она безвредна для потребления.

Что влияет на вкус воды?

На вкусовые качества воды влияют неорганические соли или ионы металлов, разнообразные органические соединения, как природные, так и попадающие в воду вместе с производственными стоками, а также продукты жизнедеятельности флоры и фауны водоема. Наиболее часто появление привкусов и запахов в поверхностных водах обусловлено присутствием водорослей. В процессе матаболизма водорослей выделяются пахучие соединения, придающие воде привкус рыбы, травы, плесени или зловонных отбросов.

По вкусу различают четыре типа воды:

• сладкая
• с горчинкой
• кислая
• соленая.

Промежуточные ощущения характеризуют как привкус.

Насколько приятно пить воду, зависит от нескольких моментов: минерального состава – содержащиеся в воде соли могут придавать ей горчинку или иной характерный привкус; вода с температурой менее 11°С приятнее на вкус, чем теплая; наличия органических веществ. Так, присутствие в воде сероводорода придает ей характерный запах и привкус.

Основные соединения, влияющие на вкус воды

• сульфаты – придают питью некоторую горечь;
• соли железа — ярко выраженный привкус, довольно неприятный, аналогичным образом на свойства влияют соли марганца;

  Пить сильно железистую воду и не полезно – она раздражающе действует на слизистые оболочки и кожу, вызывает аллергию, и противно – от нагревания такая вода становится бурой, дает сильный желтый осадок, неприятна на запах и на вкус. При централизованном водоснабжении ее от железа очищают. В домашних условиях, когда такая вода идет из вашей собственной скважины, ее надо отстаивать, кипятить и фильтровать.

• при повышенном содержании углекислоты вода становится кислой;
• хлориды делают воду соленой;
• органические вещества – придают легкую сладковатость.

В одном и том же источнике вода, взятая в разные сезоны, будет отличаться по вкусу. Меняется ее состав, концентрация активных веществ и микроорганизмов. Влияют на воду и биологические элементы: грибки, водоросли, бактерии. Некоторые из них могут придавать болотный или травяной привкус. Примесь фенола или хлорфенола придает настолько неприятный привкус, что воду практически невозможно пить. Подобная проблема возникает при попадании в источник сточных отходов.

Вкус воды в разных регионах

На севере вода ультрапресная, мягкая, в ней мало солей – от силы 0,1–0,2 г на литр. Зато много железа, кремния, природных органических кислот. А если двигаться на юг, то видно, что кислотность воды снижается, зато растет общая минерализация. В Астраханской области, в Калмыкии даже поверхностные воды солоноватые. Солей в них – 1,5–2 г на литр, больше, чем в норме должно быть в питьевой воде. Тип воды меняется как при продвижении с севера на юг, так и при восхождении от равнины к вершинам гор. Высоко в горах вода ультрапресная, по составу приближается к дистиллированной. Если ее пить, то в первое время она даже принесет организму пользу – очистит его, но постоянно употреблять такую воду нельзя – организм будет испытывать недостаток многих минеральных веществ.

Как улучшить вкус воды?

Распространенный способ улучшения вкуса воды – использование фильтра с активированным углем. Благодаря его свойству абсорбции происходит удаление органических веществ и биологических организмов – именно они часто становятся источниками специфических привкусов.

Другой метод – фильтрация с помощью установки обратного осмоса. Помогает убрать привкус железа и солей. При этом нужно учитывать, что обратноосмотическая мембрана удаляет из воды и вещества полезные, такие как соли кальция, магния и пр. Обратноосмотическая очистка необходима только тогда, когда есть опасность микробиологического заражения воды. При этом нужно помнить, что недостаток минеральных соединений в воде должен полностью компенсироваться разнообразием рациона питания. Ведь основную часть минеральных веществ человек получает не из воды, а из пищи. Подробнее о минералах в воде в нашей статье «Вся правда о минералах»

Установив умягчающий фильтр, вы сразу заметите, что вкус воды стал слегка сладковатый. Удаление солей жесткости из воды помогает изменить вкус воды.

Минерализация воды — в настоящий момент производители оснащают бытовые фильтры для очистки воды минерализаторами, способными обогатить состав воды минеральными веществами и улучшить ее вкус. Например, проточный фильтр Фильтр BWT AQA vita Magnesium предназначен для очистки водопроводной воды от механических примесей, хлора, хлорорганических соединений и ионов тяжелых металлов с последующим обогащением ионами магния.

Питьевая вода

Введение

Безопасная и доступная вода — важный фактор здоровья людей, независимо от того, используется ли она для питья, бытовых нужд, приготовления пищи или рекреационных целей. Улучшенная система водоснабжения и санитарии и более эффективное водопользование могут способствовать экономическому росту в странах и вносить существенный вклад в сокращение масштабов нищеты.

В 2010 году Генеральная Ассамблея ООН четко признала право человека на воду и санитарию. Каждый имеет право на достаточное, непрерывное, безопасное, физически доступное и приемлемое по цене водоснабжение для личных и бытовых нужд.

Службы питьевого водоснабжения

Задача 6.1 в рамках Целей в области устойчивого развития предполагает обеспечение всеобщего и равноправного доступа к безопасной и недорогой питьевой воде. Выполнение этой задачи отслеживается при помощи показателя «услуг водоснабжения, организованного с соблюдением требований безопасности», то есть снабжения питьевой водой из улучшенного источника воды, который находится по месту жительства, доступен по мере необходимости и свободен от загрязнения фекалиями и приоритетными химическими веществами.  

В 2017 г. 5,3 миллиарда человек пользовались услугами водоснабжения, организованного с соблюдением требований безопасности, то есть в их распоряжении имелись улучшенные источники воды, которые расположены по месту жительства, доступны по мере необходимости и не содержат загрязняющих веществ. В числе остальных 2,2 миллиарда человек, не обеспеченных безопасно организованными услугами в 2017 г., были: 

• 1,4 миллиарда человек, обеспеченных базовыми услугами, то есть улучшенным источником воды, на дорогу до которого и обратно затрачивается менее 30 минут;
• 206 миллионов человек, обеспеченных ограниченными услугами или улучшенным источником воды, на получение воды из которого требуется более 30 минут;
• 435 миллионов человек, получающих воду из незащищенных колодцев и природных источников;
• 144 миллиона человек, отбирающих необработанную поверхностную воду из озер, прудов, рек и ручьев.

В мире до сих пор сохраняется четко выраженное географическое, социально-культурное и экономическое неравенство, притом не только между сельскими и городскими районами, но и в небольших и крупных городах, в которых люди, проживающие в бедных, неофициальных и незаконных поселениях, обычно пользуются более ограниченным доступом к улучшенным источникам питьевой воды, нежели другие жители.

Вода и здоровье

Загрязненная вода и плохая санитария связаны с передачей таких болезней, как холера, диарея, дизентерия, гепатит А, брюшной тиф и полиомиелит. Неадекватные или ненадлежащим образом управляемые службы водоснабжения и санитарии или их отсутствие создают предотвратимые риски для здоровья людей. Это особенно касается медицинских учреждений, где и пациенты и персонал подвергаются дополнительным рискам со стороны инфекций и болезней при отсутствии служб водоснабжения, санитарии и гигиены. В глобальных масштабах у 15% пациентов развивается инфекция во время их пребывания в больнице, а в странах с низким уровнем дохода этот показатель значительно выше.

Обработка городских, прoмышленных и сельскохозяйственных сточных вод означает, что питьевая вода, которой пользуются миллионы людей, характеризуется опасным уровнем заражения или загрязнения химическими веществами.

По оценкам, 829 000 человек ежегодно умирают от диареи вследствие небезопасной питьевой воды, небезопасных санитарных условий и небезопасной гигиены рук. Однако диарея в значительной мере поддается профилактике. Например, 297 000 случаев смерти детей в возрасте до 5 лет ежегодно можно было бы избежать, если бы соответствующие факторы риска были устранены. Там, где воды нет, люди могут подумать, что мытье рук — это неприоритетное мероприятие, в результате чего вероятность диареи и других болезней повышается.

Диарея — это наиболее хорошо известная болезнь, которая ассоциируется с загрязненной пищей и водой, однако она сопряжена и с другими опасностями. В 2017 г. более 220 миллионов человек нуждались в профилактическом лечении шистосомоза – острого и хронического заболевания, вызываемого паразитическими червями, которые попадают в организм человека при контакте с водой, зараженной паразитами.

Во многих районах мира насекомые, живущие или размножающиеся в воде, являются носителями и переносчиками таких болезней, как лихорадка денге. Некоторые из таких насекомых, называемых переносчиками инфекции, размножаются не в грязной, а чистой воде, и используемые в быту емкости для хранения питьевой воды могут служить местами для их размножения. Такая простая мера, как использование крышек для этих емкостей, может способствовать снижению уровней размножения переносчиков инфекции и к тому же имеет дополнительные преимущества с точки зрения предотвращения загрязнения воды фекалиями в домашних хозяйствах.

Экономические и социальные последствия

Когда вода поступает из улучшенных или более доступных источников, люди тратят меньше времени и усилий, собирая ее физически, а это означает, что они могли бы выполнять другую продуктивную работу. Это могло бы также привести к повышению безопасности людей, ограничив необходимость в долгих и рискованных походах за водой. Более качественные источники также означают меньше расходов на здоровье, поскольку в этом случае люди, скорее всего болели бы реже, им не пришлось бы нести медицинские расходы и они имели бы больше возможностей оставаться экономически продуктивными.

С учетом того, что дети особенно подвержены риску болезней, связанных с водой, доступ к улучшенным источникам воды означает для них меньше затрат времени на сбор воды, способствует укреплению их здоровья и более регулярному посещению школы, что в долгосрочном плане положительно сказалось бы на их жизни.

Проблемы

Изменение климата, увеличение дефицита воды, рост численности населения, демографические изменения и урбанизация уже и так создают проблемы для систем водоснабжения. К 2025 году половина мирового населения будет проживать в районах, для которых будет характерен дефицит воды. В настоящее время одна из важных стратегий состоит в повторном использовании сточных вод в целях рекуперации воды, питательных элементов или энергии. Страны все больше и больше используют сточные воды для орошения — в развивающихся странах на нее приходится 7% от общей площади орошаемых земель. Однако, если орошение выполняется неправильно, эта практика может создать определенные риски для здоровья, которые необходимо взвешивать на фоне потенциальных преимуществ увеличения производства продовольствия.

Варианты водных источников, используемых в качестве питьевой воды и орошения, будут развиваться и впредь с переносом акцента в этой работе в большей степени на подземные воды и альтернативные источники, включая сточные воды. Климатические изменения приведут к более существенным колебаниям в объемах сбора дождевой воды. Для того чтобы обеспечить наличие и качество воды, необходимо улучшать систему регулирования всех водных ресурсов.

Деятельность ВОЗ

В качестве международного органа в области общественного здравоохранения и качества воды ВОЗ возглавляет усилия на глобальном уровне по профилактике болезней, передаваемых через воду, консультируя правительства по целевым показателям и правилам в области здравоохранения.

ВОЗ готовит серию руководящих принципов по качеству воды, в том числе по качеству питьевой воды, безопасному использованию сточных вод и созданию безопасных условий для водоемов, используемых в рекреационных целях. Руководящие принципы по качеству воды строятся на необходимости устранения рисков и с 2004 г. в рамках «Руководств по обеспечению качества питьевой воды» поощряют принятие Рамочной основы в области обеспечения безопасности питьевой воды. В предлагаемой Рамочной основе рекомендуется установить целевые ориентиры, сформулированные с учетом требований охраны здоровья, поставщикам воды – разработать и внедрить Планы обеспечения безопасности воды, предназначенные для наиболее эффективного выявления рисков и управления ими по всей цепочке от водосбора до потребителя, а странам – наладить систему независимого надзора для обеспечения эффективного выполнения этих Планов и достижения установленных целевых ориентиров.

Кроме того, ВОЗ помогает странам в реализации руководства по обеспечению качества питьевой воды путем разработки практических методических пособий и предоставления им прямой поддержки. Это включает разработку учитывающих местные условия нормативных актов по качеству питьевой воды, приведенных в соответствие с принципами, изложенными в Руководстве, а также разработку, осуществление и аудит Планов обеспечения безопасности воды и укрепление практики надзора.

Руководства по обеспечению качества питьевой воды

Планы по обеспечению безопасности воды

Регулирование качества питьевой воды

С 2014 г. ВОЗ проводит тестирование продукции для обработки воды, используемой в домашнем хозяйстве, в соответствии с критериями ВОЗ, ориентированными на охрану здоровья, в рамках Международной системы ВОЗ по оценке технологий обработки воды в домашних хозяйствах. Этот проект направлен на обеспечение того, чтобы распределяемые продукты защищали пользователей от патогенов, вызывающих диарейные болезни, и на усиление механизмов для проведения политики, нормативного регулирования и мониторинга на национальном уровне в поддержку надлежащего целевого распределения и непрерывного и правильного использования такой продукции.

ВОЗ тесно сотрудничает с ЮНИСЕФ по ряду направлений, касающихся воды и здоровья, в том числе по вопросам водоснабжения, санитарии и гигиены в учреждениях здравоохранения. В 2015 г. два учреждения совместно разработали руководство для улучшения водоснабжения и санитарии в учреждениях здравоохранения (WASH FIT), представляющий собой адаптированный вариант метода планирования безопасности водоснабжения. Руководство WASH FIT призвано помочь небольшим учреждениям первичной медицинской помощи в странах с низкими и средними уровнями доходов внедрить непрерывный цикл улучшений, состоящий из проведения оценок, ранжирования рисков и определения конкретных адресных действий. В докладе за 2019 г. описываются практические шаги, которые могут предпринять страны для улучшения водоснабжения, санитарии и гигиены в медицинских учреждениях.

Физические, химические, минеральные и другие свойства вод подземного залегания

Физические свойства

К физическим свойствам подземных вод относятся температура, цвет, прозрачность, вкус, запах и электрическая проводимость.

Температура подземных вод изменяется в широких пределах. Как правило, в платформенных областях она увеличивается с глубиной. В высокогорных районах и в области распространения многолетней мерзлоты температура подземных вод низкая; в последнем случае высокоминерализованные воды местами имеют даже отрицательную температуру (-5°С и ниже). В районах молодой вулканической деятельности, а также в местах выходов гейзеров (Камчатка, Исландия, Северная Америка и др.) температура воды иногда превышает 120°С. Температура неглубоко залегающих подземных вод в средних широтах обычно изменяется в пределах 5–12°С и обусловливается местными климатическими (в основном) и гидрогеологическими условиями.

Цвет подземных вод зависит от имеющихся в них механических и коллоидных примесей. Органические примеси придают воде желтоватый и буроватый цвет, а соединения оксида железа и сероводород — зеленовато-голубой. Обычно подземные воды бесцветны.

Прозрачность подземных вод также зависит от содержания в них механических примесей и органических веществ. Прозрачность определяют при помощи цилиндра, который ставят на специальный шрифт, после чего через кран выпускают воду из цилиндра до тех пор, пока через оставшийся слой воды не станет ясно читаться шрифт. Высота оставшегося столба воды в сантиметрах и определяет степень прозрачности. Подземные воды обычно не содержат взвешенных частиц и имеют прозрачность выше 30 см.

Вкус подземной воде придают растворенные минеральные вещества, газы и примеси. Хлористый натрий придает воде соленый вкус, сульфаты магния — горький, соли железа — терпкий, органические вещества — сладковатый, гидрокарбонаты кальция и магния, а также свободная углекислота — приятный, освежающий. Вкус определяется в воде, подогретой до 20–30°С. Следует иметь в виду, что вкусовые ощущения субъективны.

Запаха подземные воды обычно не имеют, однако иногда встречаются воды с запахом тухлых яиц (сероводород), «болотным», гнилостным, плесени и др. Питьевая вода не должна иметь запаха. Для точного определения запаха воду подогревают до 50–60°С.

Благодаря содержанию в воде растворенных веществ — катионов и анионов, называемых электролитами, — подземным водам присуща электрическая проводимость. Величина ее находится в сложной зависимости от концентрации растворенных веществ, их валентности и температуры. Величина электрической проводимости дает возможность судить об общей минерализации подземных вод.

Химический состав подземных вод

В природных водах обнаружено в растворенном виде свыше 80 элементов периодической системы Менделеева. Следовательно, подземные воды являются природными растворами. Наиболее широко распространены в природных водах Cl, S, С, Si, N, О, Н, К, Na, Mg, Са, Fe, Al, другие элементы встречаются реже и обычно в небольших количествах.

Водные растворы земных недр — это динамическая система, которая содержит Н2О и некоторое количество газов в различных фазах и состояниях; состав системы постоянно изменяется. Так, при выщелачивании пресные атмосферные осадки или речные воды растворяют какой-либо элемент из минерала, при этом их минерализация повышается и меняется состав, причем в воду переходят наиболее растворимые соли — NaCl, Na₂SO₄ и др.

При внедрении пресных инфильтрирующихся вод в осадочные породы морского генезиса происходят вытеснение раствора и смешение с водами морского происхождения.

Определение химического состава подземных вод имеет большое значение. Требования к качеству подземных вод изменяются в зависимости от целей их использования (для водоснабжения, при строительстве, в горном деле, для орошения и др.).

Свойства подземных вод зависят от количества и соотношения содержащихся в них в растворенном виде солей, присутствующих в воде в виде ионов — катионов и анионов. Наибольшее практическое значение имеют катионы Н, К, Мg, Са, Fe, Мn и анионы ОН, Cl, SO₄, HCO₃. В молекулярном и коллоидном состоянии почти во всех водах содержатся органические вещества и коллоиды: SiO2*nh3O, Fe₂O₃*nH₂O, Аl₂О₃*nН₂O и др. В молекулярном виде в подземных водах содержатся газы СO₂, СН₄, O₂, N₂, H₂S и др. (-7), следовательно, для нейтральных вод pH = 7, при pH > 7 вода имеет щелочную реакцию, а при pH < 7 — кислую. По величине pH воды делятся на: 

• весьма кислые (pH < 5), 
• кислые 5 < pH < 7, 
• нейтральные (pH = 7), 
• щелочные (7 < рН < 9), 
• высокощелочные (pH > 9).

Подземные воды обычно имеют слабощелочную реакцию. Воды сульфидных и особенно колчеданных и каменноугольных месторождений обычно кислые и весьма кислые.

Устанавливать концентрацию водородных ионов необходимо на месте отбора проб воды. Наиболее распространен колориметрический способ определения, основанный на свойстве индикаторов менять свою окраску в зависимости от концентрации водородных ионов.

В полевых условиях часто пользуются лакмусовой бумагой, которая при смачивании водой с нейтральной реакцией не меняет свой фиолетовый оттенок, в кислой воде приобретает красный цвет, в щелочной — синий. Можно пользоваться также метилоранжем. Одна-две капли его, добавленные к 50 см³ воды, придают воде при нейтральной реакции оранжево-красную окраску, при кислой — розовато-красную и при щелочной — желтую.

Бактериальный состав подземных вод 

Не только в поверхностных, но и в подземных водах, особенно в неглубоко залегающих грунтовых, имеющих сообщение с поверхностными, встречаются различные бактерии. Среди бактерий есть не опасные для здоровья человека и болезнетворные, являющиеся возбудителями дизентерии, брюшного тифа, холеры и других желудочных заболеваний. Показателем бактериальной загрязненности воды служит кишечная палочка коли. Сама по себе она безвредна, но ее присутствие указывает на наличие болезнетворных бактерий. Наличие в питьевой воде аммиака и азотной кислоты указывает на фекальную загрязненность, что совершенно недопустимо.

Минерализация подземных вод 

Для оценки качества воды проводят некоторое число полных химических анализов, состав которых зависит от назначения воды. В массовом количестве проводят сокращенные химические анализы с определением содержания трех анионов Cl, SO₄, НСO₃ и трех катионов Са, Mg и Na + К. При этом устанавливают физические свойства, количество свободной и агрессивной углекислоты, жесткость и общую минерализацию.

Химический состав воды выражается в ионной форме количеством того или иного иона в миллиграммах на литр воды, а также в миллиграмм-эквивалентной. Для перевода в миллиграмм-эквивалентную форму надо количество ионов каждого элемента (в мг/л) разделить на его эквивалентную массу (атомная масса элемента, деленная на его валентность). Так, 460 мг/л Na соответствует 460:23 = 20 молям Na, а 240 мг/л SO₄ составляет 240:8 = 5 молей SO₄.

По преобладающему аниону воды делятся на следующие основные классы: гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и сложного состава. Каждый класс подразделяется по преобладающему катиону на подклассы: натриевые, кальциевые, магниевые или смешанные (натриево-кальциевыеи т. п.).

Общая минерализация воды выражается суммой содержащихся в ней химических элементов, их соединений и газов. Она оценивается по сухому, или плотному, остатку, который получается после выпаривания воды при температуре 105–110°С и выражается в миллиграммах или граммах на литр.

По степени минерализации (в г/л) воды разделяются на: 

• пресные < 1; 
• слабосолоноватые 1–3; 
• сильносолоноватые 3–10; 
• соленые 10–35;
• рассолы >35.

Жесткость воды — особое ее качество, обусловленное присутствием ионов Са и Mg. Жесткость подземных вод во многом определяет возможность их практического использования.

Жесткая вода плохо взмыливается, дает накипь на стенках паровых котлов (что уменьшает их теплопроводность, приводит к перерасходу топлива и может вызвать аварию) и посуды, вспенивается, в жесткой воде медленнее развариваются овощи, мясо, крупа и другие продукты.

Различают общую жесткость, обусловленную содержанием в воде всех солей кальция и магния: Са(НСO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, CaSO₄, MgSO₄, СаСl₂, MgCl₂; карбонатную, или временную, обусловленную наличием в воде бикарбонатов (солей НСO₃) кальция и магния, удаляемых при кипячении вследствие их разрушения и перехода в слаборастворимые карбонаты, выпадающие в осадок; некарбонатную, или постоянную, остающуюся в воде после удаления бикарбонатов и равную разности общей и карбонатной жесткости.

Согласно ГОСТ 2874–82 жесткость воды выражают в миллиграмм-эквивалентах Са и Mg на 1 л воды; 1 мг-экв/л соответствует содержанию 20,04 мг/л Са или 12,16 мг/л Mg.

Жесткость природных вод колеблется от нескольких до десятков миллиграмм-эквивалентов; в одном и том же источнике жесткость в разные времена года различная. При жесткости менее 3 мг-экв/л воду называют мягкой, при 3–6 мг-экв/л — умеренно жесткой, при 6–9 мг-экв/л — жесткой, а при более 9 мг-экв/л — очень жесткой.

Загрязненность воды органическими веществами

Наибольшая загрязненность органическими веществами наблюдается в грунтовых водах на участках, где с поверхности фильтруются воды, содержащие органические вещества растительного или животного происхождения: в заболоченных районах, на речных поймах, особенно в местах расположения животноводческих ферм, выгребных ям и т. п.

Предельно допустимые концентрации веществ в воде (ПДК)

ГОСТ 2874–82 определяет допустимые нормы для веществ, встречаемых в природной (поверхностной и подземной) воде, подаваемой потребителям в качестве питьевой. Содержание веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах, добавляемых в процессе обработки, а также появляющихся в результате бытового, промышленного и сельскохозяйственного загрязнения, не должно превышать значений, установленных ГОСТ 2874–82,т. е. предельно допустимых концентраций (ПДК). Если в воде обнаружено несколько указанных в ГОСТе веществ, то сумма их концентраций, выраженная в долях от максимальных допустимых концентраций каждого вещества в отдельности, не должна превышать 1.

Биологическое потребление водой кислорода (БПК

₅) 

Наряду с предельно допустимыми значениями концентрации химических веществ и содержания бактерий коли необходимо учитывать наличие в воде кислорода. При определенном содержании О₂ может происходить бактериальное самоочищение сточных вод, т. е. процесс распада органических веществ в сбрасываемых сточных водах. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами предусматривают, что в воде водотоков и водоемов растворенного кислорода должно быть не менее 4 мг/л. Полная биологическая потребность воды водоемов и водотоков в кислороде при температуре 20°С не должна превышать 3 мг/л (БПК₅≤3) в местах забора из них воды для водоснабжения и 6 мг/л в местах купания.

Может быть интересно

Вода | Tervisliku toitumise informatsioon

Вода – основной элемент организма человека, жизненно важный для работы органов и терморегуляции. В воде растворяется больше веществ, чем в любом другом растворителе.

 

Вода – основной элемент организма человека, жизненно важный для работы органов и терморегуляции. В воде растворяется больше веществ, чем в любом другом растворителе. Для большинства происходящих в наших клетках химических реакций требуется вода. Вода нужна для транспортировки питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела. Она помогает преобразовывать пищу в энергию и усваивать питательные вещества. Вода поддерживает стабильность температуры тела и защищает жизненно важные органы, участвует в поддержании формы клеток и органов и важна для здоровья кожи. Вода помогает организму избавляться от отходов: с потом и уриной выходят многие шлаки, вода (слезы, слюна) вымывает и разбавляет едкие вещества. Вода также способствует дыханию.

Вода составляет примерно 2/3 массы нашего тела. Количество воды в организме зависит от возраста, у младенцев она составляет 75%, у подростков 65%, у взрослых 60% и у пожилых людей 55% массы тела.

Количество воды в организме обратно пропорционально количеству жировой ткани, при сильном ожирении ее количество падает даже до 40 % массы тела. Примерно 2/3 всей воды в организме содержится внутри клеток и 1/3 – вне их. Регуляция водного баланса тесно связана с электролитическим равновесием. Если в организме слишком много воды, выделяется более жидкая урина, а если концентрация электролитов в жидкостях организма становится слишком высокой, центр жажды в мозгу получает стимуляцию, которая приводит к ощущению жажды, и выделение воды почками уменьшается. Потеря жидкости происходит с уриной и калом, она также испаряется через кожу и дыхательные пути. У здорового взрослого суточное количество урины превышает 600 мл и в норме составляет 1–2,5 литра. С калом обычно выделяется 100–200 мл в сутки, но это количество заметно увеличивается при диарее. За счет испарения в умеренном климате человек теряет в среднем 300–500 мл воды в сутки на 1 м² поверхности тела. Потери с потом обычно невелики, но они увеличиваются до нескольких литров в сутки в жаркой и влажной среде или даже в умеренных условиях при тяжелой физической работе. 

Потребность в воде

Большинство здоровых людей удовлетворяет суточную потребность в воде, ориентируясь на ощущение жажды. Для здоровых людей нет точных рекомендаций в отношении потребления воды, поскольку потребность в воде имеет заметные индивидуальные различия и обуславливается физической активностью и климатическими условиями.

Потребность в воде зависит от множества физиологических и связанных с деятельностью обстоятельств:

• возраста,
• характера работы и деятельности,
• состояния здоровья,
• местного климата,
• повышенной потливости (жаркая погода, тяжелая физическая работа),
• повышенного потребления соли.

Жажда, как правило, возникает у человека тогда, когда организм не получает достаточно воды, теряет много жидкости или получает с пищей слишком много минеральных солей, особенно поваренной соли. Потребность в воде взрослого человека составляет 28–35 мл на килограмм массы тела (примерно 1 мл на 1 ккал пищевой энергии). Практически все продукты содержат большее или меньшее количество воды.

При нормальном питании основное количество воды поступает с пищей (ок.

1–1,2 литра):

• из фруктов и овощей,
• супов,
• чая,
• кофе,
• соков и других напитков.

В ходе обмена веществ дополнительно образуется 300–350 мл воды. Таким образом, соблюдающий рекомендации по питанию взрослый может дополнительно выпивать 2–3 стакана воды в день (согласно международному стандарту, объем стакана 220 мл).

Для утоления жажды следует всегда предпочитать питьевую воду без добавок. Потребность в воде у младенцев и детей относительно выше, поскольку выше и содержание воды в их организмах. Если дети и подростки, независимо от возраста, хотят пить, им нужно всегда давать пить, поскольку желанием попить организм уже сигнализирует о жажде.

Кофеин выводит воду прежде всего у тех, кто не употребляет его (кофе, напитки кола, энергетические напитки) регулярно. Алкоголь (за исключением умеренных количеств пива и вина) также выводит воду из организма.

Умеренное обезвоживание, которым считается потеря 1–2 % массы тела за счет потери жидкости, сопровождается головной болью, чувством слабости, потерей аппетита и головокружением. Обезвоживание на 3–5 % массы тела понижает сопротивляемость и силу и приводит к сильному истощению. Обезвоживание на 15–25 % массы тела фатально. Описано острое отравление при приеме за короткое время большого количества жидкости, превышающего максимальную скорость ее выделения почками: 0,7–1 литр/час.

Содержание воды в продуктах:

• в овощах в среднем 93% (например, в огурцах 97 %),
• в соках и молоке 89%,
• во фруктах 86%,
• в картофеле 79%
• в мясе 68%,
• в хлебе, сыре, сливочном масле, муке, орехах менее 50 %.

Что еще полезно знать о воде:

• Чистая вода и минеральная вода не дают энергии, но при наличии вкусовых или витаминных добавок могут содержать небольшое количество сахара и благодаря этому давать энергию. Читайте на упаковке!
• Длительное чрезмерное потребление воды нагружает сердце и почки.
• При употреблении минеральной воды важно следить за содержанием в ней минеральных веществ.
• В случае потения слегка соленая вода – идеальный напиток, который восстанавливает и запас солей в организме.
• Содержащие кофеин кофе, чай и напитки кола, а также алкогольные напитки усиливают выведение воды из организма, ускоряя работу почек и усиливая потоотделение.

Ваше самочувствие зависит от количества выпитой воды — Baltic Medical Centre

Здравствуйте,

меня зовут Алла Рагаускене, я врач-терапевт медицинской клиники Baltic Medical Centre. Вы когда-нибудь задумывались над тем, насколько вода важна, незаменима и жизненно необходима для нашей жизни и здоровья? Человек может выжить без еды несколько недель и даже месяцев, но без воды — всего несколько дней. Вода — это свежесть, здоровье, энергия. Вода лежит в основе нашего обмена веществ и жизнеспособности. Употребление воды является самым лучшим способом поддержания здоровья и сил в нашем организме. Это особенно важно в летние, жаркие дни, т.к. при более высокой температуре окружающего воздуха организм потеет и теряет много жидкости. Поэтому сегодня я приглашаю вас узнать больше о потребности нашего организма в воде.

Чем вода полезна для нашего организма?

Вода, как и воздух, является основным источником жизни и здоровья. Организм взрослого человека состоит из примерно на 70% из воды, в крови ее содержание составляет 98%, в мышцах — около 75%, а в костях — около 28%. Вода влияет на все жизненные процессы человеческого организма. Благодаря воде, в организме происходит множество реакций обмена веществ, которые обеспечивают непрерывный процесс распада и регенерации живых тканей.

Практически все химические, физиологические и коллоидные процессы в организме человека проходят в водных растворах или вместе с водой. В жидкой водяной среде проходят процессы пищеварения и усвоения пищи в желудке и кишечнике, синтез живого материала в клетках организма. Вместе с водой из организма выводятся вредные вещества или продукты обмена. В случае несвоевременного вывода этих продуктов из организма, человек может получить тяжелое отравление и даже умереть. Вода также играет важную роль в терморегуляции организма.

Вот еще несколько примеров приносимой водой пользы:

Вода стройнит. Зачастую люди склонны путать чувство голода с чувством жажды. Поэтому при первых признаках голода сначала выпейте воды. Это поможет вам чувствовать себя более сытым. Выпивайте стакан воды и перед каждым приёмом пищи. Чувство сытости придёт быстрее, а потому вы съедите меньшее количество еды и пополните водой свой организм.

Вода не только подавляет чувство голода, но и активирует обмен веществ. Чем холоднее вода, тем сильнее ускоряется обмен веществ, т.к. для согревания воды организм должен работать, сжигая при этом калории.

Вода придает больше сил. Если вы чувствуете упадок сил, выпейте воды и она вернет вам силы. При обезвоживании вы чувствуете себя усталым. Необходимое количество воды поможет вашему сердцу перекачивать кровь, а крови — переносить кислород и другие питательные вещества в клетки организма.

Вода снижает напряжение. Вода составляет примерно от 70% до 80% объёма мозга человека. Если у вас обезвоживание, то ваше тело и ум испытывают стресс. Для поддержания стресса на низком уровне, держите стакан воды на своем рабочем столе или носите с собой бутылочку воды, и регулярно пейте воду небольшими глотками.

Вода укрепляет мышечный тонус. Питьевая вода помогает избежать мышечных спазмов и «смазывает» суставы нашего тела. При нехватке воды, тренировка займет больше времени и будет более интенсивной для достижения желаемого результата.

Вода улучшает пищеварение. Клетчатка вместе с водой играют очень важную роль для хорошего пищеварения. Вода помогает растворять частички отходов и облегчает процесс их передачи в пищеварительный тракт. При обезвоживании ваш организм впитывает всю воду и процесс передачи отходов становится более затруднительным.

Таким образом, вода необходима практически для каждой функции тела, а употребление воды является здоровым и простым делом, которое мы можем сделать для организма.

Сколько воды нужно человеку?

Согласно пирамиде питания, подготовленной Министерством здравоохранения, 8 стаканов воды в день составляет жизненно важное количество воды, необходимое для клеток, выполняющих чрезвычайно важные физиологические функции. Для подсчёта индивидуального количества воды можно использовать простую формулу: на каждый сантиметр роста требуется 10 мл воды. Итак, если ваш рост 1,75 м, то вам требуется выпить около 1,75 литра воды в день. Количество необходимой вам воды также зависит от возраста, климатических условий, от общего состояния вашего здоровья, питания и уровня физической активности. Если вы занимаетесь спортом или сильно потеете, то вам потребуется больше воды. Не надо бояться, что воды будет слишком много. В случае потребления чрезмерного количества воды, организм здорового человека благополучно выведет излишек воды.

Недостаток даже небольшого количества воды в организме влияет на наше самочувствие: кровь течет медленнее, снижается обеспечение клеток кислородом, ухудшается общее физическое состояние — нарушается концентрация внимания, появляется раздражительность, головная боль, память начинает изменять, замедляется реакция. Если в организме наблюдается нехватка хотя бы 1% воды, возникает опасность сердечно-сосудистой, дыхательной системам, а при потере около 15% воды организм может отравиться продуктами своего обмена веществ. При потере 6—8% своей массы из-за нехватки воды, в организме человека нарушается обмен веществ, замедляются процессы оксидации, увеличивается вязкость крови, поднимается температура, учащается пульс, краснеет кожа, дрябнут мышцы и все тело, кружится голова. При потере 10% воды начинаются необратимые патологические процессы: трескается кожа, вваливаются глазные яблоки, нарушается зрение, начинаются судороги в горле, развивается анурия (почки перестают выделять мочу), мутнеет рассудок. При потере 21% воды человек умирает. Отсутствие воды для человека гораздо опаснее, чем еды: без еды человек может прожить до 40 дней, а без воды лишь около 8 дней.

В теле человека нет запасов воды, которыми оно могло бы воспользоваться при потере большого количества воды, поэтому мы должны восполнять утраченное количество воды каждый день. Вместе с питьевой водой мы получаем около половины дневной нормы необходимых минеральных веществ.

Нужно ли пить воду только почувствовав жажду?

Нужно пить воду раньше, до возникновения чувства жажды, т.к. оно свидетельствует о нехватке примерно одного литра воды в организме. Обезвоживание может вызвать серьезные физиологические реакции, например, инфекции мочеиспускательного канала и запор, усталость, головную боль и мигрень. К примеру, если вы работаете в условиях жары или у вас болит голова, выпейте два стакана воды. Если головная боль возникла из-за обезвоживания, то она должна пройти в течение часа. Обезвоживание может оказывать влияние и на умственную деятельность. По данным исследований, способность к концентрации внимания на математических задачах у детей ухудшалась при обезвоживании их организма от 1% до 2%, хотя такая цифра недостаточна даже для появления чувства жажды. Несмотря на то, что мы получаем воду вместе с различными продуктами питания (на массу овощей и фруктов приходится примерно 90% воды, хлеба — 40%, мяса — 45-65%), этого количества недостаточно для удовлетворения потребностей организма. Поэтому нужно пить воду и при отсутствии жажды.

Можно ли утолять жажду водой из крана?

Качество воды, текущей из крана в нашей стране, очень хорошее. Литва — единственная из Балтийских и Европейских стран, использующая исключительно подземные (грунтовые) воды для общественного водоснабжения. Качество подземных вод лучше по сравнению с поверхностными, поскольку подземные воды лучше защищены от микробиологических и химических загрязнений, т.е. загрязнение окружающей среды не оказывает существенного негативного воздействия на них. Кроме того, качество воды постоянно проверяется и находится под контролем. Вода — это национальное богатство, дарованное Литве самой природой, а также и огромное преимущество в отношении других стран, поскольку они чаще всего используют очищенную и химически обработанную поверхностную воду рек или озер. Даже такая развитая страна, как США, снабжает своих граждан водой, состоящей на 80% из поверхностных вод, прошедших химическую обработку.

У вас есть своя формула хорошего самочувствия?

Выпейте стакан воды, прочитав это интервью. И поделитесь им, чтобы и ваши друзья сделали тоже самое. Пусть это станет привычкой, которая поможет сохранить хорошее настроение и здоровье.

Чем вредна жесткая вода | О воде

Водопроводная вода, которую люди используют для питья и бытовых нужд, содержит в себе множество минералов. В умеренных количествах они полезны для человека, но при повышенной концентрации могут наносить серьезный вред организму. Справиться с этой проблемой можно множеством способов – кипячением, заморозкой, использованием фильтра для очень жесткой воды. Если своевременно принимать меры и регулярно умягчать воду, это позволит укрепить здоровье и улучшить общее самочувствие.

Типы жесткой воды

Жесткость водопроводной воды обусловлена повышенным содержанием гидрокарбонатов кальция и магния, а также разного рода сульфатов, которые попадают в жидкость вместе с грунтовыми водами. Чем больше известковых пород встречается на пути ручейков, тем более они насыщают воду солями и тем менее мягкой она становится.

Исходя из состава воды, ее жесткость бывает временной и постоянной. В первом случае в ней содержится много кальция и магния, которые при нагреве выпадают в осадок и преобразуются в накипь. Постоянная жесткость связана с содержанием нерастворимых солей (хлоридов, сульфатов). При наличии этих веществ жидкость остается вредной даже после термической обработки, поэтому спасти ситуацию способен только хороший фильтр для очистки жесткой воды.

• «Фильтр ЭКСПЕРТ Жесткость» поможет избавиться от избыточного содержания солей кальция и других минералов, позволит довести качество воды до приемлемого уровня.
• «Фильтр ПРОФИ Жесткость Сити» обеспечит комплексная очистку жесткой воды с повышенным содержанием хлора – идеальный фильтр для городской квартиры.
• «Фильтр ПРОФИ Жесткость» — стандартное решение БАРЬЕР для очистки воды с повышенной жесткостью, подходит для размещения даже на малогабаритной кухне квартиры или частного дома.

Для оценки жесткости во многих странах применяется единая классификация по содержанию примесей в миллиграмм-эквивалентах на литр. Согласно этому показателю, вода бывает следующих типов:

• мягкая – содержит менее 2 мг-экв/л примесей;
• нормальная – от 2 до 4 мг-экв/л;
• жесткая – в диапазоне 4–6 мг-экв/л;
• очень жесткая – более 6 мг-экв/л.

Жесткость воды во многом зависит от места ее происхождения. В скважинах или колодцах она более жесткая, чем в поверхностных водоемах. В реках или озерах этот показатель не бывает постоянным, так как на него оказывают влияние внешние факторы – сезон, погодные условия, температура.

Признаки жесткой воды

Определить, что жидкость в кране является слишком жесткой, можно самостоятельно. Подбор фильтра или использование других методов умягчения будет целесообразным при наличии таких признаков:

• на поверхности горячих напитков появляется белесая пленка;
• на чайниках и кастрюлях образуется известковый налет;
• после стирки белье быстро выцветает и линяет;
• моющие средства имеют большой расход и плохо пенятся;
• на вымытой посуде видны разводы;
• одежда быстрее изнашивается;
• кожа после умывания становится стянутой и сухой.

В чем вред жесткой воды

Воздействие жесткой воды на здоровье проявляется постепенно. При ее регулярном употреблении может снижаться всасываемость ценных веществ, замедляться переваривание еды, происходить застой солей в организме, который со временем приводит к развитию мочекаменной болезни. Чрезмерная жесткость негативно воздействует на кожный покров, вызывая его иссушение и ускорение процессов старения.

Если не использовать фильтры для очистки жесткой воды, это может плохо сказаться на бытовых электроприборах. При нагревании жидкости в чайниках, стиральных машинах, утюгах или посудомойках она образует осадок, который сокращает период эксплуатации техники. Кроме того, жесткая вода оставляет некрасивые следы на посуде и мебели, снижает теплоотдачу радиаторов отопления, портит одежду.

Как бороться с повышенной жесткостью

Смягчение воды может выполняться различными способами. Самыми простыми считаются кипячение, заморозка и применение реагентов, однако такие методы являются трудоемкими и зачастую не позволяют умягчить сразу много жидкости для повседневных нужд. Куда эффективнее использовать фильтр, предназначенный специально для очистки жесткой воды, который обеспечит надежное удаление солей жесткости и других вредных веществ.

Компания Барьер предлагает пользователям широкий спектр фильтрационного оборудования, которое поможет быстро избавиться от опасных для организма примесей:

• Кувшины – оснащаются сменным фильтрующим картриджем. Есть комбинации с ионообменной смолой для снижения жесткости воды.
• Проточные фильтры – устанавливаются под мойку или непосредственно в водопроводную систему.  Их картриджи с ионообменной смолой удаляют соли жесткости.
• Проточные фильтры с обратным осмосом – полностью удаляют практически все примеси из воды, в том числе и соли жесткости.
• Системы БПР УВ СУ – многофункциональный фильтр для очень жесткой воды, устанавливаемый в коттеджах и частных домах. Оборудование имеет высокую производительность (до 4,5 м3/ч) и качественно умягчает жидкость с содержанием до 25 мг-экв/л солей.

Наши специалисты предоставят детальные консультации по любым типам фильтров для механической очистки воды и помогут подобрать наиболее подходящие варианты. Для получения квалифицированной помощи по вопросам покупки свяжитесь с нами по контактному телефону.

2.10: Процентный состав — Chemistry LibreTexts

цели обучения

• Введите массовый процент и мольную долю
• Расчет массового процента по химическим формулам

Введение

Процент и дробь по сути говорят вам об одном и том же, они описывают отношение части к целому. Поскольку химическое соединение имеет постоянный состав, который определяется молекулярной формулой или формулой соединения, доля каждого типа элемента должна быть постоянной.Например, вода имеет 3 атома, один водород и два атома кислорода. Таким образом, доля кислорода составляет 1/3 (33,3%), а доля водорода — 2/3 (66,7%), как показано на левой круговой диаграмме на Рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Но вода весит в 16 раз больше водорода, и поэтому, если бы вы могли взвесить молекулу воды, масса кислорода была бы 16 дальтон, а масса двух атомов водорода была бы 2 дальтон, так что на основе массы вода содержит 88,9% кислорода. и 11,1% водорода. Поэтому, когда мы говорим о фракционном или процентном составе, нам нужно определить, как мы его определяем.Обычно, но не всегда, химики используют процентное соотношение для массы и доли для молей (количества частиц).

Молярная доля / процент воды	Массовая доля / процент воды

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): мольные (слева) и массовые (справа) доли (или проценты) кислорода и водорода в воде.

Итак, вода — это в основном кислород или водород? Ну, это зависит от того, как на это смотреть.Если вы считаете атомы, это в основном водород. Если вы измеряете массу, это в основном кислород.

Массовый процент

Массовый процент любого элемента в соединении равен 100-кратной массе элемента, деленной на общую массу

\ [\ mathrm {Масса \: \% \: element = \ dfrac {масса \: element} {масса \: соединение} \ times100 \%} \]

Один моль воды весит 18 граммов, из которых 2 грамма составляют водород, а 16 — кислород, поэтому доля водорода составляет 2/18 (0,1111), а доля кислорода составляет 16/18 (.8889), и обратите внимание, что сумма фракций равна 1. Процентное содержание элемента в соединении в 100 раз больше доли, поэтому для воды массовый процент водорода составляет 11,11%, а массовый процент кислорода составляет 88,89%.

\ [\ mathrm {Масса \: \% H = \ dfrac {масса \: H} {масса \: соединение} \ times100 \%} \]

\ [\ mathrm {Масса \: \% O = \ dfrac {масса \: O} {масса \: соединение} \ times100 \%} \]

для воды

\ [\ mathrm {Масса \: \% H = \ dfrac {2g} {18g} \ times100 \%} = 11,11% \]

\ [\ mathrm {Масса \: \% O = \ dfrac {16g} {18g} \ times100 \%} = 89.99% \]

Уравнения 2.10.4 и 2.10.5 описывают правую круговую диаграмму на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), и обратите внимание, что они добавляют к 100%.

Видео \ (\ PageIndex {1} \) демонстрирует метод вычисления процентного состава формулы, который сводит к минимуму объем работы, которую вам необходимо выполнить.

ПРИМЕЧАНИЕ: Несмотря на то, что масса выражается в единицах, массовый процент выражается без единиц измерения, поэтому необходимо проявлять осторожность, чтобы определить, к чему относится процент или доля. Кроме того, поскольку образец чистого вещества состоит из молекул или ионных соединений одной формулы, процентное или дробное значение не зависит от размера образца.Итак, одна молекула воды имеет тот же процентный состав, что и галлон [чистой] воды.

Следует также отметить, что, как показывают следующие два видео, некоторые формулы имеют одинаковый процентный состав, даже если они представляют собой разные молекулы, например, ацетилен (C ₂ H ₂ ) и бензол (C ₆ H ₆ ).

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Каков массовый процент кислорода в гептоксиде дихлора?

Ответ

Масса Cl в 1 моль Cl ₂ O ₇ , 2 Cl: 2 x 35.45 г = 70,90 г

Масса O в 1 моль Cl ₂ O ₇ , 7 O: 7 x 16,00 г = 112,00 г

Молярная масса of Cl ₂ O ₇ = 182,90 г / моль

\ [\% \: \ ce {O} = \ frac {112.00 \: \ text {g} \: \ ce {O}} {182.90 \: \ text {g}} \ times 100 \% = 61.24 \ % \: \ ce {O} \ nonumber \]

Молярная доля

Мольная доля каждого элемента в образце — это количество молей этого элемента в образце, деленное на общее количество молей в образце, и это можно определить по химической формуле, где это количество атомов этого элемента. элемент в формуле, деленный на общее количество атомов в формуле.

\ [\ mathrm {моль \: дробь \: из \: \: элемент \: = \ dfrac {моль \: из \: \: элемент} {всего \: моль \: в \: соединение}} \ ]

показывает номера каждого типа элементов, поэтому один моль воды (H ₂ O) содержит два моля водорода и один моль воды. То есть мольная доля водорода составляет 2/3 (0,6667), а мольная доля кислорода составляет 1/3 (0,33333), что означает, что мольная доля воды составляет 67% водорода и 33% кислорода.

\ [\ mathrm {моль \: фракция \: H = \ dfrac {моль \: H} {общая \: моль \: в \: соединение}} \]

\ [\ mathrm {моль \: фракция \: O = \ dfrac {моль \: O} {общая \: моль \: в \: соединение}} \]

для воды

\ [\ mathrm {моль \: фракция \: H = \ dfrac {2 \: моль \: H} {3 \: mol} \: = \: 0.667} \]

\ [\ mathrm {моль \: дробь \: O = \ dfrac {1 \: моль \: O} {3 \: mol} \: = \: 0.333} \]

Уравнения 2.10.9 и 2.10.10 описывают правую круговую диаграмму на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Какова мольная доля кислорода в гептоксиде дихлора?

Ответ

Моль Cl в 1 моль Cl ₂ O ₇ = 2 моль Cl

моль O в 1 моль Cl ₂ O ₇ = 7 моль

Всего молей в Cl ₂ O ₇ = 9

\ [моль \: фракция \: \ ce {O} = \ frac {7 \: \ text {mol O}} {9 \ text {общее количество молей}} =.778 \ nonumber \]

Авторы и авторство

Роберт Э. Белфорд (Арканзасский университет Литл-Рока; факультет химии). За широту, глубину и достоверность этой работы отвечает Роберт Э. Белфорд, [email protected]. Вам следует связаться с ним, если у вас возникнут какие-либо вопросы. Этот материал содержит как оригинальные материалы, так и контент, основанный на предыдущих вкладах сообщества LibreTexts и других ресурсов, включая, помимо прочего:

• Рония Каттум (учебные цели)

Структура и свойства воды

Цель обучения

• Опишите структуру и свойства воды.

---

Ключевые моменты

• Вода — это жидкость при стандартной температуре и давлении (25 градусов Цельсия и 1 атм для жидкостей).
• Вода без вкуса и запаха.
• Вода прозрачна в видимой части электромагнитного спектра.
• Вода может действовать как кислота или щелочь.
• Вода — универсальный растворитель, растворяющий многие вещества, встречающиеся в природе.

---

Условия

• фазовая диаграмма График, показывающий фазу, которую имеет образец вещества при различных условиях температуры и давления.
• равновесие Состояние реакции, в котором скорости прямой и обратной реакций равны.
• диполь: Любая молекула или радикал, имеющий делокализованный положительный и отрицательный заряды.
• амфотерный — молекула, которая может действовать как кислота или основание в зависимости от своего химического окружения. Например, вода (H ₂ O) амфотерная.

---

Свойства воды

Вода — это самый распространенный компонент на поверхности Земли.В природе вода существует в жидком, твердом и газообразном состояниях. Он находится в динамическом равновесии между жидкостью и газом при 0 градусах Цельсия и давлении 1 атм. При комнатной температуре (примерно 25 градусов Цельсия) это жидкость без вкуса, запаха и цвета. Многие вещества растворяются в воде, и его обычно называют универсальным растворителем.

Свойства воды Таблица некоторых химических и физических свойств воды.

Фазы воды

Как и многие другие вещества, вода может принимать различные формы.Его жидкая фаза, самая распространенная фаза воды на Земле, обычно обозначается словом «вода».

Твердая фаза (лед)

Твердая фаза воды известна как лед и обычно имеет структуру твердых амальгамированных кристаллов, таких как кубики льда, или рыхлых гранулированных кристаллов, таких как снег. В отличие от большинства других веществ, твердая форма воды (лед) на менее плотная на , чем ее жидкая форма, в результате природы ее гексагональной упаковки внутри ее кристаллической структуры.Эта решетка содержит больше места, чем когда молекулы находятся в жидком состоянии.

Гексагональная структура льда Являясь естественным кристаллическим неорганическим твердым веществом с упорядоченной структурой, лед считается минералом. Он обладает регулярной кристаллической структурой, основанной на молекулярной структуре воды, которая состоит из одного атома кислорода, ковалентно связанного с двумя атомами водорода: H-O-H.

Тот факт, что плотность льда меньше плотности жидкой воды, имеет важное последствие — лед плавает.

Плотность льда и воды как функция температуры Твердая форма большинства веществ более плотная, чем жидкая фаза; поэтому блок данного твердого вещества обычно тонет в соответствующей жидкости. Однако ледяная глыба плавает в жидкой воде, потому что лед менее плотен, чем жидкая вода. На вставке более подробно показана кривая в диапазоне 0-10 градусов Цельсия. Жидкая вода наиболее плотная при 4 градусах Цельсия.

Жидкая фаза (вода)

Вода — это прежде всего жидкость при стандартных условиях (25 градусов Цельсия и давление 1 атм).Эту характеристику нельзя было предсказать по ее связи с другими газообразными гидридами семейства кислорода в периодической таблице Менделеева, такими как сероводород. Элементы, окружающие кислород в периодической таблице, — азот, фтор, фосфор, сера и хлор — все соединяются с водородом с образованием газов в стандартных условиях. Вода образует жидкость вместо газа, потому что кислород более электроотрицателен, чем окружающие элементы, за исключением фтора. Кислород притягивает электроны намного сильнее, чем водород, что приводит к частичному положительному заряду на атомах водорода и частичному отрицательному заряду на атоме кислорода.Наличие такого заряда на каждом из этих атомов дает молекуле воды чистый дипольный момент.

Электрическое притяжение между молекулами воды, вызванное этим диполем, сближает отдельные молекулы, затрудняя разделение молекул и, следовательно, повышая температуру кипения. Этот тип притяжения известен как водородная связь. Молекулы воды постоянно движутся относительно друг друга, а водородные связи непрерывно разрываются и реформируются с интервалами короче 200 фемтосекунд (200 x 10 ^-15 секунд).

Расположение молекул воды в жидкой фазе Молекулы воды выстраиваются в соответствии с их полярностью, образуя водородные связи (обозначены цифрой «1»). — (aq) [/ латекс]

Газовая фаза (водяной пар)

Газообразная фаза воды известна как водяной пар (или пар) и характеризуется прозрачным облаком.Вода также существует в редком четвертом состоянии, называемом сверхкритической жидкостью, которое встречается только в крайне непригодных для жизни условиях. Когда вода достигает определенной критической температуры и определенного критического давления (647 K и 22,064 МПа), жидкая и газовая фазы сливаются в одну гомогенную жидкую фазу, которая имеет общие свойства как газа, так и жидкости.

Фазовая диаграмма воды

Вода замерзает, образуя лед, лед тает, образуя жидкую воду, и вода и лед могут переходить в парообразное состояние.Фазовые диаграммы помогают описать, как вода меняет состояние в зависимости от давления и температуры.

Фазовая диаграмма воды Три фазы воды — жидкая, твердая и паровая — показаны в пространстве температура-давление.

Обратите внимание на следующие ключевые моменты на фазовой диаграмме:

• Критическая точка (CP), выше которой существуют только сверхкритические жидкости.
• Тройная точка (TP), четко определенная координата в месте пересечения кривых, в которой три состояния вещества (твердое, жидкое, газовое) находятся в равновесии друг с другом.
• Четко определенные границы между твердым телом и жидкостью, твердым телом и газом, жидкостью и газом. Во время фазового перехода между двумя фазами (то есть вдоль этих границ) фазы находятся в равновесии друг с другом.

Полярность воды

Полярная природа воды — особенно важная особенность, которая способствует уникальности этого вещества. Молекула воды образует угол с атомом кислорода на вершине и атомами водорода на концах. Поскольку кислород имеет более высокую электроотрицательность, чем водород, сторона молекулы с атомом кислорода имеет частичный отрицательный заряд.Объект с такой разностью зарядов называется диполем (что означает «два полюса»). Кислородный конец частично отрицательный, а водородный частично положительный; из-за этого направление дипольного момента указывает от кислорода к центральному положению между двумя атомами водорода. Эта разница зарядов заставляет молекулы воды притягиваться друг к другу (относительно положительные области притягиваются к относительно отрицательным областям), а также к другим полярным молекулам. Это притяжение способствует образованию водородных связей и объясняет многие свойства воды (включая ее способность действовать как растворитель для многих веществ).

Полярность молекулы воды Из-за разницы электроотрицательностей между атомами водорода (H) и кислорода (O) и изогнутой формы молекулы H ₂ O существует суммарный дипольный момент. Цифра указывает частичные заряды, которыми обладают атомы.

Молекула воды может образовывать максимум четыре водородные связи, принимая два атома водорода и отдавая два атома водорода. Хотя водородная связь является относительно слабым притяжением по сравнению с ковалентными связями внутри самой молекулы воды (внутримолекулярные связи), она отвечает за ряд физических свойств воды.Одно из таких свойств — относительно высокие температуры плавления и кипения; больше энергии требуется для разрыва водородных связей между молекулами, чтобы перейти в фазу с более высокой энергией.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Составной Состав | Безграничная химия

Процентный состав соединений

Процентный состав (по массе) соединения можно рассчитать путем деления массы каждого элемента на общую массу соединения.

Цели обучения

Перевести между молекулярной формулой соединения и его массовым процентным составом

Основные выводы

Ключевые моменты

• Атомный состав химических соединений можно описать множеством способов, включая молекулярные формулы и процентный состав.
• Процентный состав соединения рассчитывается по молекулярной формуле: разделите массу каждого элемента, содержащегося в одном моль соединения, на общую молярную массу соединения.
• Процентный состав соединения можно измерить экспериментально, и эти значения можно использовать для определения эмпирической формулы соединения.

Ключевые термины

• процентов по массе : Массовая доля одного элемента соединения.

Атомный состав химических соединений может быть описан с использованием множества обозначений, включая молекулярные, эмпирические и структурные формулы. Другой удобный способ описания атомного состава — изучить процентный состав соединения по массе.

Массовый процентный состав

Процентный состав рассчитывается по молекулярной формуле путем деления массы одного элемента в одном моль соединения на массу одного моля всего соединения. Это значение представлено в процентах.

Процентный состав — YouTube : В этом видео показано, как рассчитать процентный состав соединения.

Например, бутан имеет молекулярную формулу C ₄ H ₁₀ .Процентный состав бутана можно рассчитать следующим образом:

• Масса H на моль бутана: [латекс] 10 \ text {mol H} \ cdot \ frac {1.00794 \ text {g}} {1 \ text {mol H}} = 10,079 \ text {g H} [/ латекс]
• Масса C на моль бутана: [латекс] 4 \ text {mol C} \ cdot \ frac {12.011 \ text {g C}} {1 \ text {mol C}} = 48.044 \ text {g C} [/ латекс]
• Массовый процент H в бутане: [латекс] \ frac {10.079 \ text {g H}} {58.123 \ text {g butane}} \ cdot100 = 17,3 \% \ text {H} [/ latex]
• Массовый процент C в бутане: [латекс] \ frac {48.044 \ text {g C}} {58.123 \ text {g butane}} \ cdot100 = 82.7 \% \ text {C} [/ latex]

Следовательно, атомный состав бутана также можно описать как 17,3% водорода и 82,7% углерода, и, как и ожидалось, эти значения в сумме составляют 100%.

Бутан : Структурная формула бутана.

На практике этот расчет часто меняется на противоположный. Массовые проценты могут быть определены экспериментально с помощью элементного анализа, и эти значения могут использоваться для расчета эмпирической формулы неизвестных соединений.Однако этой информации недостаточно для определения молекулярной формулы без дополнительной информации о молекулярной массе соединения.

Анализ горения

Анализ горения обычно используется для определения относительных соотношений углерода, водорода и кислорода в органических соединениях.

Цели обучения

Опишите процесс анализа горения.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Горение — это процесс сжигания органического соединения в кислороде с образованием энергии, двуокиси углерода и водяного пара.
• При анализе горения сгорает образец известной массы, а образующиеся углекислый газ и водяной пар улавливаются и взвешиваются.
• Относительные количества углерода, водорода и кислорода в исходном соединении могут быть определены по массам продуктов реакции горения.
• Таким образом, анализ горения можно использовать для определения эмпирической формулы неизвестного органического соединения.

Ключевые термины

• Анализ горения : Использование горения для определения элементного состава органического соединения.Компаунд сжигается, продукты собираются, взвешиваются и определяется состав.
• горение : Процесс, в котором топливо объединяется с кислородом, обычно при высокой температуре, с выделением тепла, диоксида углерода и водяного пара.

Анализ горения — это элементный аналитический метод, используемый для твердых и жидких органических соединений. Он может определять относительные количества углерода, водорода, кислорода в соединениях, а иногда также может определять количества азота и серы в соединениях.Этот метод был изобретен Жозефом Луи Гей-Люссаком.

Сгорание

Анализ горения обычно используется для анализа образцов неизвестной химической формулы. Для этого требуется всего миллиграммы образца. Образец взвешивают, а затем полностью сжигают при высокой температуре в присутствии избытка кислорода, в результате чего образуется диоксид углерода и вода.

Реакции горения — YouTube : В этом видео рассказывается об основах реакций горения, о том, как их идентифицировать, прогнозировать продукты и уравновесить химическое уравнение.Включены три взрыва: метановая мамба, свистящий баллон и водородный газовый баллон.

Одним из примеров простой реакции горения является горение метана:

[латекс] \ text {CH} _ {4} + 2 \ text {O} _ {2} \ rightarrow \ text {CO} _ {2} + 2 \ text {H} _ {2} \ text {O } + \ text {энергия} [/ латекс]

Горение : Энергия выделяется в виде пламени при сгорании топлива.

Другой распространенный пример горения — сжигание древесины для производства тепловой энергии.Когда 1 моль пропана (C ₃ H ₈ ) сжигается в избытке кислорода, образуются 3 моля CO ₂ и 4 моля H ₂ O.

Анализ горения

При анализе сгорания продукты, диоксид углерода и водяной пар, улавливаются путем абсорбции на реактивных твердых веществах, расположенных в трубах над реакционным сосудом. Затем эти пробирки можно взвесить, чтобы определить абсорбированные массы углекислого газа и воды.

• Масса углерода в исходном материале определяется соотношением 1: 1 с массой образовавшегося диоксида углерода (как в уже отображенной реакции горения метана).
• Начальная масса водорода определяется соотношением 2: 1 с количеством произведенной воды.

Затем данные и соотношения можно использовать для расчета эмпирической формулы неизвестной выборки. Анализ горения также можно выполнить с помощью анализатора CHN, который использует газовую хроматографию для анализа продуктов сгорания.

Часто задаваемые вопросы по химии воды

Что такое вода?

Вода — очень важное вещество, так как составляет большую часть организма.Но что такое вода? Внутри человеческого тела находится скелет, который делает ваше тело прочным и гарантирует, что вы сможете встать, не развалившись. Вода — тоже своего рода скелет. Он состоит из крошечных частиц, атомов, как и любое другое вещество на Земле. Один из этих атомов называется водородом, а другой — кислородом. Как вы, наверное, знаете, воздух, которым мы дышим, также содержит кислород. Одна частица воды называется молекулой. Когда множество молекул воды сливаются вместе, мы можем видеть воду и пить ее или использовать, например, для смыва туалета.

Как устроена молекула воды?

Молекула воды состоит из трех атомов; атом кислорода и два атома водорода, которые связаны вместе, как маленькие магниты. Атомы состоят из вещества, в центре которого находится ядро. Разница между атомами выражается атомными номерами. Атомный номер атома зависит от количества протонов в ядре атома. Протоны — это небольшие положительно заряженные частицы.У водорода в ядре один протон, у кислорода восемь. В ядре также есть незаряженные частицы, называемые нейтронами. Помимо протонов и нейтронов, атомы также состоят из отрицательно заряженных электронов, которые можно найти в электронном облаке вокруг ядра. Количество электронов в атоме равно количеству протонов в ядре. Притяжение между протонами и электронами — вот что удерживает атом вместе.

Сколько весит молекула воды?

Вес молекулы определяется атомными массами атомов, из которых она построена.Атомная масса атома определяется сложением количества протонов и нейтронов в ядре, потому что электроны почти ничего не весят. Когда атомные массы отдельных атомов известны, нужно просто сложить их, чтобы найти общую атомную массу молекулы, выраженную в граммах на моль. Моль — это выражение молярной массы молекулы, производное от массы молекулы водорода, которая составляет 1 моль.
Водород имеет относительную атомную массу 1 г / моль, а кислород имеет относительную атомную массу 16 г / моль.Вода состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Это означает, что масса молекулы воды составляет 1 г + 1 г + 16 г = 18 г / моль.
Когда известно количество молей воды, можно рассчитать, сколько это граммов веса, используя молярный вес воды.

Молярную массу отдельных атомов можно найти в периодической таблице Менделеефа.

В каких состояниях (фазах) может находиться вода?

Вода существует в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.При нормальной температуре около 25 ^o C он жидкий, но ниже 0 90 241 o 90 242 C он замерзнет и превратится в лед. Вода может находиться в газообразном состоянии при температуре выше 100 90 241 o 90 242 C, это называется точкой кипения воды, при которой вода начинает испаряться. Вода превращается в газ, после чего не имеет запаха и цвета.
Скорость испарения воды зависит от температуры; при высокой температуре вода испарится быстрее.

Что произойдет, если вода изменит фазу?

Фазовые переходы воды

Переходы из жидкости в твердое тело или в газ называются фазовыми изменениями.Когда вещество, такое как вода, меняет фазу, изменяется его внешний вид, но не химические свойства. Это потому, что химическая структура остается той же, но молекулы, из которых она состоит, будут плавать немного дальше друг от друга. В твердом состоянии молекулы воды расположены довольно близко друг к другу, но в жидком состоянии они немного дальше друг от друга. Вода становится жидкой в ​​результате расставания молекул. Когда вода переходит из жидкости в газ, молекулы расходятся еще дальше, поэтому мы не можем это обнаружить.

Почему лед плавает на воде?

Когда вещества замерзают, молекулы обычно сближаются. У воды есть аномалия: она замерзает ниже 0 90 241 o 90 242 C, но когда температура опускается ниже 4 90 241 o 90 242 C, вода снова начинает расширяться, и в результате плотность становится ниже. Плотность вещества означает вес в килограммах кубического метра вещества. Когда два вещества смешиваются, но не растворяются друг в друге, вещество с наименьшей плотностью плавает на другом веществе.В данном случае это лед из-за меньшей плотности воды.

Почему не все вещества растворимы в воде?

Полярность определяет, растворяется ли вещество в воде. Полиэфирное вещество — это вещество, которое имеет два типа «полюсов», как в магните. Когда другое вещество также является полярным, полюса веществ притягиваются друг к другу, и в результате вещества смешиваются. Затем вещество растворяется в воде.
Вещества, не содержащие «полюсов», называются одноэлементными.Например, масло — это непрозрачное вещество, поэтому масло не растворяется в воде. На самом деле он плавает по воде, как лед, из-за своей меньшей плотности.

Что такое жесткая вода?

Когда воду называют «жесткой», это просто означает, что она содержит больше минералов, чем обычная вода. Это особенно минералы кальций и магний. Степень жесткости воды тем выше, чем больше растворяется кальция и магния.
Магний и кальций — положительно заряженные ионы.Из-за их присутствия другие положительно заряженные вещества хуже растворяются в жесткой воде, чем в воде, не содержащей кальция и магния. Это причина того, что мыло не растворяется в жесткой воде.

Для получения дополнительной информации о жесткой воде ознакомьтесь с часто задаваемыми вопросами по умягчителю

Каковы физические и химические свойства?

Физические свойства вещества — это свойства, которые имеют прямое отношение к внешнему виду вещества.Химические свойства — это свойства, которые часто используются в химии для определения состояния вещества. Физические и химические свойства могут кое-что сказать нам о поведении вещества в определенных обстоятельствах.

Какими физическими и химическими свойствами обладает вода?

Существует несколько различных физических и химических свойств, которые часто используются попеременно. Можно назвать следующие:
— Плотность. Плотность воды означает вес определенного количества воды.Обычно выражается в килограммах на кубический метр. (физический)
— Термические свойства. Это относится к тому, что происходит с водой, когда она нагревается; при какой температуре он становится газообразным и тому подобное. (физический)
— Электропроводность. Это означает количество электричества, которое может проводить вода. Выражается в химической величине. (физический)
— Поглощение света. Это количество света, которое определенное количество воды может поглотить с течением времени. (химический)
— Вязкость. Это означает сиропность воды и определяет ее подвижность.Когда температура повышается, вязкость ухудшается; это означает, что вода будет более подвижной при более высоких температурах. (физический)
— pH. У pH есть собственная шкала от 1 до 14. pH показывает, является ли вещество кислотным (pH 1-6), нейтральным (pH 7) или основным (pH 8-14). Количество атомов водорода в веществе определяет pH. Чем больше в веществе атомов водорода, тем ниже будет pH. Вещество, содержащее много атомов водорода, является кислотой. Мы можем измерить pH, окунув в вещество специальную красящую бумагу, цвета которой показывают, какой pH имеет вещество.(химический)
— Щелочность. Это способность воды нейтрализовать кислоту или основание, так что pH воды не изменится. (химический)

Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о химическом составе воды

Чтобы узнать о терминологии воды, ознакомьтесь с нашим Глоссарием воды или вернитесь к обзору часто задаваемых вопросов по воде

Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть другие вопросы

The Water Molecule

Вода представляет собой химическое соединение и полярную молекулу, которая является жидкостью. при стандартной температуре и давлении.Он имеет химическое формула H ₂ O, означающая, что одна молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Воды встречается почти повсюду на земле и требуется всем известная жизнь. Около 70% поверхности Земли покрыто вода. Вода, как известно, существует в форме льда на нескольких других тела в солнечной системе и за ее пределами, и доказательство того, что оно существует (или существовали) в жидкой форме где-либо, кроме Земли, быть убедительным доказательством внеземной жизни.

Общие

Твердое состояние воды известно как лед; газообразное состояние известно как водяной пар (или пар). В единицы температуры (ранее градус Цельсия, а теперь Кельвина) определяются в терминах тройной точки вода, 273,16 К (0,01 ° С) и 611,2 Па, температура и давление, при котором сосуществуют твердая, жидкая и газообразная вода. в равновесии.Вода проявляет очень странное поведение, включая образование таких состояний, как стекловидный лед, некристаллическое (стеклообразное) твердое состояние воды.

При температурах выше 647 К и давлениях выше 22,064 МПа, совокупность молекул воды предполагает сверхкритическое состояние , при котором жидко-подобные кластеры плавают в пределах парообразная фаза.

Путь жидкости для воды является мерой количества жидкости. вода в столбе воздуха.

Диполярная природа молекулы воды

Важной особенностью молекулы воды является ее полярная природа. В молекула воды образует угол с атомами водорода на кончики и кислород в макушке. Поскольку кислород имеет более высокое электроотрицательность, чем у водорода, сторона молекулы с атомом кислорода имеет частичный отрицательный заряд. Молекула с такой разностью зарядов называется диполем.Заряд различия заставляют молекулы воды притягиваться к каждому другие (относительно положительные области, привлекающие относительно отрицательные области) и другим полярным молекулам. Это притяжение известно как водород. склеивание.

водородная связь между двумя молекулами воды

Это относительно слабое (по сравнению с ковалентными связями внутри молекула воды) притяжение приводит к физическому такие свойства, как относительно высокая температура кипения, потому что необходимо много тепловой энергии, чтобы расщепить водород связи между молекулами.Например, сера — это элемент ниже кислорода в периодической таблице и его эквивалентное соединение, сероводород (H ₂ S) не содержит водорода связей, и хотя его молекулярная масса в два раза больше, чем у воды, это газ при комнатной температуре. Дополнительная связь между молекулы воды также придают жидкой воде большую удельную теплоемкость.

Водородная связь также придает молекулам воды необычное поведение при замерзании.Как и большинство других материалов, жидкость с понижением температуры уплотняется. Однако в отличие от большинство других материалов при охлаждении почти до точки замерзания наличие водородных связей означает, что молекулы, поскольку они перестраиваются, чтобы минимизировать свою энергию, образуют структуру это на самом деле более низкая плотность: следовательно, твердая форма, лед, будет плавать в воде. Другими словами, вода расширяется как он замерзает (большинство других материалов сжимаются при затвердевании).Жидкая вода достигает максимальной плотности при температуре 4 ° С. Это имеет интересное последствие для жизни в воде. зимой. Вода, охлажденная на поверхности, становится более плотной и раковины, образуя конвекционные потоки, которые охлаждают всю воду тела, но когда температура воды в озере достигает 4 ° C, вода на поверхности по мере дальнейшего охлаждения становится менее плотной и остается поверхностным слоем, который в конечном итоге образует лед.Поскольку нисходящая конвекция холоднее вода блокируется изменением плотности, любое большое тело вода, замерзшая зимой, будет иметь большую часть воды жидкость при температуре 4 ° C под ледяной поверхностью, позволяя рыбе выживать. Это один из основных примеров тонко настроенного физические свойства, поддерживающие жизнь на Земле, которая используется как аргумент в пользу антропного принципа.

Другой Следствием этого является то, что лед тает, если приложить достаточное давление.

Структура воды и льда

Выше показано сравнение бок о бок шириной 10 ангстрем. Это ясно показывает, что лед занимает больше места из-за водородной связи, которая возникает, когда состояние изменяется с жидкого на твердое. Во льду Ih каждая вода образует четыре водородные связи с расстоянием O — O 2,76 ангстрем до ближайшего кислородного соседа. Из-за упорядоченной структуры льда в данном пространстве объема меньше h30 молекул.

Вода в качестве растворителя

Вода также является хорошим растворителем благодаря своей полярности. Растворитель свойства воды жизненно важны в биологии, потому что многие биохимические реакции происходят только в водных растворах (например, реакции в цитоплазме и крови). Кроме того, вода используется для транспортировки биологических молекул.

Когда ионное или полярное соединение попадает в воду, оно окружается молекулами воды.Относительно небольшой размер молекул воды обычно позволяет много молекул воды, чтобы окружить одну молекулу растворенного вещества . Частично отрицательные диполи воды притягиваются к положительно заряженным компонентам растворенное вещество, и наоборот для положительных диполей.

Обычно ионные и полярные вещества, такие как кислоты, спирты, и соли легко растворимы в воде, а неполярные вещества например жиры и масла нет.Неполярные молекулы остаются вместе в воде, потому что она энергетически более благоприятна для молекулы воды к водородной связи друг с другом, чем участвовать во взаимодействиях Ван-дер-Ваальса с неполярными молекулами.

Примером ионного растворенного вещества является поваренная соль; натрий хлорид NaCl разделяется на катионы Na ⁺ и Cl ^{— анионы} , каждый из которых окружен молекулами воды.Затем ионы легко уносятся от своих кристаллических решетка в раствор. Пример неионогенного растворенного вещества: столовый сахар. Водородная связь диполей воды с диполями области молекулы сахара и позволяют переносить прочь в раствор.

Сплоченность и поверхностное натяжение

Прочные водородные связи придают воде высокую когезионную способность и, следовательно, поверхностное натяжение.Это очевидно, когда небольшое количество воды попадает на нерастворимую поверхность и вода остается вместе как капли. Эта особенность важна когда вода проходит через ксилему вверх по стеблям растений; сильные межмолекулярные притяжения удерживают толщу воды вместе, и предотвратить напряжение, вызванное транспирацией. Другие жидкости с более низким поверхностным натяжением будут иметь более высокое склонность к «разрыву», образованию вакуумных или воздушных карманов и рендерингу сосуд ксилемы не работает.

Электропроводность

Чистая вода — хороший изолятор (плохой проводник), это означает, что он плохо проводит электричество. Так как вода является таким хорошим растворителем, однако в ней часто есть растворенное в нем растворенное вещество, чаще всего соль. Если в воде есть такие примеси, то он может намного лучше проводить электричество, поскольку примеси, такие как соль, содержат свободные ионы в водной раствор, по которому может течь электрический ток.

Электролиз

Воду можно разделить на составные элементы, водород. и кислород, пропуская через него ток. Этот процесс называется электролизный . Молекулы воды естественно диссоциировать на ионы H ⁺ и OH ^—, которые притягиваются к катоду и аноду соответственно. На катоде два иона H ⁺ захватывают электроны. и сформировать газ H ₂ .На аноде четыре иона OH ^— объединяются и выделяют газ O ₂ , молекулярную воду, и четыре электрона. Газы подняли пузырьки на поверхность, где их можно собрать.

Реакционная способность

По химическому составу вода амфотерна: может действовать как кислота. или база. Иногда используется термин гидроксиковая кислота . используется, когда вода действует как кислота в химической реакции.При pH 7 (нейтральный) концентрация гидроксид-ионов (OH ^—) совпадает с таковой гидроксония (H ₃ O ⁺ ) или ионы водорода (H ⁺ ) ионы. Если равновесие нарушается, раствор становится кислым (более высокая концентрация ионов гидроксония) или основного (более высокая концентрация гидроксида ионы).

Вода может действовать как кислота. или основание в реакциях.Согласно системе Бренстеда-Лоури, кислота определяется как разновидность, которая отдает протон (ион H +) в реакции, и основание как единое целое который получает протон. При реакции с более сильной кислотой вода действует как основание; при взаимодействии с более слабой кислотой действует как кислота. Например, он получает ион H + из HCl в равновесии:

HCl + H ₂ O —> H ₃ O ⁺ + Cl ^—

Здесь вода действует как основание, получая ион H +.Кислота отдает ион H +, и вода тоже может это делать, например, в реакции с аммиаком, Nh4:

NH ₃ + H ₂ O —> NH ₄ ⁺ + OH ^—

pH на практике

В Теоретически чистая вода имеет pH 7. На практике чистую воду очень трудно производить. Вода, оставленная на воздухе в течение любого промежутка времени, быстро растворяется. углекислый газ, образующий раствор угольной кислоты, с предельным pH ~ 5.7 (ссылка: Kendall, J. (1916), Journal of the American Chemical Society 38 (11): 2460-2466).

Очищение вода

Очищенная вода необходима для многих промышленных применений, а также по расходу. Людям нужна вода, которая не содержать слишком много соли или других примесей. Общие примеси включают химические вещества или вредные бактерии.Некоторые растворенные вещества приемлемо и даже желательно для улучшения ощущаемого вкуса. Вода, пригодная для питья, называется питьевой. вода .

Шесть популярных методов вода очищающая:

1. Фильтрация : Вода проходит через сито, улавливающее мелкие частицы. Чем плотнее размер ячейки сита, тем меньше должны быть частицы, чтобы пройти через.Фильтрации недостаточно, чтобы полностью очищать воду, но зачастую это необходимый первый шаг, поскольку такие частицы могут мешать более тщательному методы очистки.
2. Кипячение : Вода нагревается до кипения. точка достаточно длинная, чтобы инактивировать или убить микроорганизмы которые обычно живут в воде комнатной температуры. В областях где вода «жесткая» (содержит растворенный кальций соли), при кипячении разлагается бикарбонат-ион, в результате чего в некоторой части (но не во всем) осаждаемого растворенного кальция в виде карбоната кальция.Это так называемый «мех», который накапливается на элементах чайника и т. д. в жесткой воде области. За исключением кальция кипячение не дает удалить растворенные вещества с более высокой температурой кипения, чем вода, и фактически увеличивает их концентрацию (за счет воды теряется как пар)
3. Уголь фильтрующий : Уголь древесный, форма углерода с большой площадью поверхности из-за его режима препарат, адсорбирует многие соединения, в том числе некоторые токсичные соединения.Вода пропускается через активированный уголь удалить такие загрязнения. Этот метод чаще всего используется в бытовых фильтрах для воды и аквариумах. Семья фильтры для питьевой воды иногда также содержат серебро, следовые количества ионов серебра, обладающих бактерицидным действием.
4. Дистилляция : Дистилляция включает кипячение вода для производства водяного пара. Тогда водяной пар поднимается на охлаждаемую поверхность, где может снова конденсироваться в жидкость и собираться.Потому что растворенные вещества не обычно испаряются, они остаются в кипящем растворе. Даже дистилляция не очищает воду полностью, потому что загрязняющих веществ с аналогичными точками кипения и капель неиспарившейся жидкости, переносимой паром. Тем не мение, Чистая вода 99,9% может быть получена путем дистилляции.
5. Обратный осмос : Механическое давление применяется к нечистому раствору, чтобы протолкнуть чистую воду полупроницаемая мембрана.Термин обратный осмос , потому что нормальный осмос приведет к перемещению чистой воды в другом направлении, чтобы разбавить примеси. Обеспечить регресс осмос теоретически является наиболее тщательным методом крупномасштабного возможна очистка воды, хотя и идеально полупроницаемая мембраны сложно создать. на бирже хроматография : В этом случае вода пропускается через заряженную колонку смолы, имеющую боковые цепи, которые улавливают ионы кальция, магния и других тяжелых металлов.В во многих лабораториях этот метод очистки заменил дистилляции, так как она обеспечивает большой объем очень чистого поливать быстрее и с меньшим потреблением энергии, чем другие процессы. Очищенная таким образом вода называется деионизированной . вода .

Пустая вода

Расточительная вода — злоупотребление водой, т. Е. используя его без надобности.Пример — использование воды, вода, очищенная до безопасных для человека стандартов в ненужном орошении. Также в домах вода может быть потрачено впустую, если унитаз смывается без надобности или бак утечки. Загрязнение воды может быть самым большим разовое злоупотребление водой. В той мере, в какой загрязняющее вещество ограничивает другие способы использования воды, она становится пустой тратой ресурса, независимо от выгод для загрязнителя.

Мифология

Вода — один из четырех классических элементов наряду с огонь, земля и воздух, и считался илем, или основным материал вселенной. Вода считалась холодной и влажной. В теории четырех телесных жидкостей вода ассоциировалась с с мокротой. Вода также была одним из пяти элементов в Китайский даосизм наряду с землей, огнем, деревом и металлом.

Вода права и развитие

Доклад ЮНЕСКО о мировом развитии водных ресурсов (WWDR, ​​2003 г.) из его Программа оценки водных ресурсов мира указывает, что в следующие 20 лет мир столкнется с беспрецедентной нехваткой питьевой воды. Количество воды, доступной каждому прогнозируется снижение на 30%. Причины — заражение, глобальное потепление и политические проблемы.Более 2,2 миллиона люди умерли в 2000 году от болезней, связанных с употреблением загрязненной воды. В 2004 году британская благотворительная организация WaterAid сообщил, что каждые 15 секунд умирает ребенок из-за легкого предотвратимые болезни, связанные с водой. большие глобальные диспропорции в необработанном объеме доступных вода: от 10 м3 на человека в год в Кувейте до 812,121 м³ во Французской Гвиане.Однако более богатые страны, такие как Кувейт легче справляется с низкой доступностью воды. в Водное право США разделено на две правовые доктрины: прибрежные права на воду, используемые в восточной и южной штаты, где есть изобилие воды и присвоение доктрина (или доктрина Колорадо), используемая в засушливых западных состояния.

ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДЫ

ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДЫ

---

Химический состав пресной воды варьируется в зависимости от условия, но средний процентный состав (напр.Коул, 1983 г.) можно показать.

Средний процентный состав воды с рыбой

Катионы		Анионы
Ca ++	60,9	CO 3 = =	72,4
Mg ++	19,0 SO 4 = =	16,1
Na +	16.6	CI — 11,5
K +	3,5

Химический состав (процентное содержание) морской воды вполне удовлетворительный. отличается от пресноводного, как показано:

Катионы		Анионы
Na +	83,5	CI —	87,2
Mg ++	10.3	SO 4 =	12,2
Ca ++	3,3	CO 3 =	0,3
K +	3,0	Br —	0,3

Соленость воды можно определить как концентрацию всех катионов, в значительной степени Na ​​ ⁺ , K ⁺ , Mg ⁺⁺ и Ca ⁺⁺ и анионы CO ₃ ⁼ и SO ₄ ⁼ и галогениды, все HCO ₃ ^— преобразуются в CO ⁼ ₃ .Приведенный выше средний состав пресной воды составляет что средней речной воды. В мягкой воде Ca ⁺⁺ и CO ⁼ ₃ может быть значительно уменьшено. В кислых водах сульфат может быть доминирующим.

Химический состав воды может быть представлен ионным диаграммы (рис. 1). Таким образом, доминирующие ионы могут характеризовать типы природных вод, напр.

1. Na ⁺ и CI ^— в морской воде

2. Ca ⁺⁺ и HCO ₃ ^— в известняке (бикарбонат кальция) вода;

3. SO ⁼ ₄ и HCO ₃ ^— в сульфатокарбонатной воде и

4. Na ⁺ и Mg ⁺⁺ и HCO ^— ₃ натрий-магний бикарбонатная вода (ср.содовые озера в Африке).

Дальнейшее обсуждение этого и типов вод можно увидеть в Хатчинсон (1957).

Рис. 1. Ионные диаграммы — стрелки указывают доминирующие ионы (По Хатчинсону, 1957)

Ионный состав вод многих пресноводных водоемов Африка, наряду с информацией о проводимости и глубине, для расчет индекса продуктивности (MEI — Morpho-adephic index, Ryder et al, 1974) представлены в Wellcome (1972) и Хендерсон и Велком (1974).Это будет еще раз в разделе «Биологическая продуктивность» (Глава 10).

---

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.