Вода как химическое соединение

Существует 150 изотопных разновидностей воды, образование которых обусловлено комбинациями изотопов водорода и стабильных изотопов кисло-рода и 200 разновидностей льда. Наиболее известными являются обычная вода и тяжелая вода; последняя образована тяжелым изотопом водорода (дейтерием) и легким изотопом кислорода. В природе на ее долю приходится 0,03 масс. %, тогда как на обычную воду — 99,97 масс. %. Жидкая вода имеет квазикристаллическую структуру и отличается высоким ближним порядком в размещении частиц, образующих непрерывно меняющиеся кластерные (групповые) скопления молекул, находящихся в постоянном движении. Общим для жидкой воды и льда является тетраэдрическое распределение зарядов в молекуле Н2О, определяющимся водородными связями. [2,c.56]

Состав и классификация природных вод

Вода в своих трех состояниях — жидкость, лед и водяные пары — широко распространена на поверхности Земли и занимает объем 1,4 млрд км3. Почти вся эта вода (более 97 %) находится в океанах, а бóльшая часть из оставшейся образует полярные ледяные шапки и ледники (около 2 %). Континентальные пресные воды представляют менее 1 % от общего объема, в основном это под-земные воды (глубинные — 0,38 %, поверхностные — 0,30 %; озера — 0,01 %; почвенная влага — 0,005 %; реки — 0,0001 %; биосфера — 0,00004 %). Атмосфера содержит сравнительно мало воды (в виде паров) — 0,001 %. [2,c.89]

В растворенном состоянии в химическом составе пресной воды преобладают четыре металла, присутствующие в виде простых катионов: Са2+, Na+, К+ и Мg2+. Ионные соединения хорошо растворимы в полярных растворителях типа воды. Однако, находясь в растворе, различные ионы вступают в реакции с водой по-разному. Ионы с низким зарядом обычно растворяются в виде простых катионов или анионов. Такие ионы слабо взаимодействуют с водой. Ионы меньшего размера с более высоким зарядом вступают в реакции с водой, притягивая ОН–, и образуют незаряженные и нерастворимые гидроксиды, высвобождая в ходе реакции ионы водорода. Например:

Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+.

Некоторые высокозаряженные ионы образуют большие и устойчивые анионы типа оксианионов. Ряд оксианионов присутствуют в водах виде слабых кислот, и их поведение зависит от рН растворов. Например, H3PO4 дает следующие ионы: ,РО34−,НРО24−.РОН42−

Один из самых распространенных способов классификации основан на различиях в общем количестве растворенных неорганических и частично растворенных органических веществ, содержащихся в природных водах. [2,c.58]

Общее количество растворенных веществ — минерализацию воды — принято определять по массе сухого остатка предварительно отфильтрованной и выпаренной пробы после высушивания до постоянной массы при температуре 105 °С. В настоящее время по величине минерализации природные воды принято делить на восемь видов, или классов (табл. 7). [2,c.62]

Таблица 7. Классификация по значению минерализации Наименование	Концентрация солей, г/л
Ультрапресные	Менее 0,2
Пресные	0,2–0,5
С повышенной минерализацией	0,5–1,0
Солоноватые	1–3
Соленые	3–10
Очень соленые	10–35
Переходные к рассолам	35–50
Рассолы	50–400

Хорошая питьевая вода содержит не более 0,5 г/л солей. Но в некоторых районах для питья используют и воды, содержащие 1–3 г/л растворенных солей. Соленые воды с общей минерализацией 3–10 г/л пригодны только для некоторых видов домашних животных (овец, верблюдов). Ультрапресные воды обладают способностью выводить соединения кальция из организма человека, поэтому к их использованию для питья следует подходить с осторожностью. В природе не существует чистой воды, всегда это растворы. Даже самые чистые осадки над самыми чистыми районами Земли имеют до 5 мг/л растворенных соединений. [2,c.78]

Классификация по жесткости. Жесткостью воды называется свойство воды, обусловленное содержанием в ней ионов кальция и магния. По величине жесткости природные воды принято делить на ряд групп (табл. 8). Единицей жесткости воды в нашей стране является моль жесткости (моль/м3). За рубежом для выражения значений жесткости воды используются различные единицы измерения. Соотношения между различными единицами следующие:

1 моль/м3 = 2,804 немецких градусов жесткости;

1 моль/м3 = 5,005 французских градусов жесткости;

1 моль/м3 = 50,05 американских градусов жесткости.

Некоторые способы классификации вод названы именами ученых, предложивших их. Например: классификация Алекина, согласно которой все воды делятся на три класса: карбонатные, сульфатные и хлоридные; классификация Вернадского, которая включает в себя деление вод на классы, царства, подцарства, семейства и виды (считается наиболее сложной, поскольку включает до 1500 видов); и др[2,c.46]

Таблица 8. Классификация природных вод по величине жесткости

Наименование	Концентрация солей, моль/м3	Примеры
Очень мягкая	Менее 1,5	Дождевые воды, грунтовые воды Карелии
Мягкая	1,5–3	–
Средней жесткости	3–5,4	–
Жесткая	5,4–10,7	–
Очень жесткая	Более 10,7	Грунтовые воды Донбасса (18–20 моль/м3)