Физические и химические свойства воды, страница 8

С явлением капиллярности связаны многие процессы в природе: циркуляция воды в почвенной толще (вода смачивает почвенные частицы и поднимается по капиллярам), кровообращение в организме человека и животных, движение соков по корням и стеблям растений и многое другое.

Элетропроводность.

 Электрические свойства воды существенно зависят от ее минерализации и температуры. Химически чистая вода является очень плохим проводником электричества. Удельная электропроводность абсолютно чистой воды при 18⁰С составляет 0,038 10^-4 (Ом м)^-1. Электропроводность даже совершенно чистой воды объясняется частичной ее диссоциацией на ионы H⁺ и OH^-. С повышением температуры удельная электропроводность увеличивается. Так, при 0⁰С Rэ=1,19 10^-10 Ом м. А при 18⁰С Rэ=3.75 10^-10 Ом м. Минерализация воды резко понижает ее электрическое сопротивление. Так, у воды из Ладожского озера оно составляет 2.6 10⁴ Ом м, у морской-0.3 Ом м  а у бумаги- 10¹⁵ Ом м и у меди-2 10^-8 Ом м. Таким образом, чистая вода является плохим проводником электричества. При загрязнении воды электрическая проводимость возрастает. Из-за высокой диэлектрической проницаемости  ε=81, а у других природных   веществ колеблется в пределах 2-8 (у искусственно полученных спиртов ε=27-35), вода обладает большей растворяющей способностью, чем другие жидкости.

Тройная точка.  Как уже было упомянуто, вода является единственным веществом на Земле, которое существует в естественной природной среде в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном.  Кроме этого феномена, она еще ухитряется при определенных физических параметрах (рис 1), а именно, при давлении 610.6  Па (или 4,58 мм.рт.ст.) и температуре Т=0.01⁰С (или Т=273.16⁰К). Кроме тройной  точки, из диаграммы видно,что в области 1 вода находится только в твердом виде, в области 2-только в жидком виде и в области 3 только в виде водяного пара . Вдоль линии АС вода находится в состоянии равновесия между твердой и жидкой фазами (плавление льда и кристаллизация воды); вдоль кривой АВ- в состоянии равновесной фазы между жидкой и газообразной фазами (испарение воды и конденсация пара) и вдоль кривой АД – в равновесии между твердой и газообразной фазами (сублимация водяного пара и возгонка льда). Равновесие фаз состояния вдоль кривых АВ, АС и АД следует понимать как динамическое равновесие, когда вдоль этих кривых число вновь образующихся молекул одной фазы строго равно числу молекул другой фазы.

Следует заметить, что физики и химики обычно оперируют с так называемой идеальной, «чистой» водой в виде: Н₂О¹⁶. Но такой воды в чистом виде в природе нет. Такую воду приготовили только для точного изучения физических и химических свойств воды.

Но в природе такой воды нет. Природная вода –речная, озерная, дождевая, снеговая, ледниковая, подземная и океаническая состоят из смеси молекул, включающих изотопы водорода и стабильные изотопы кислорода, а также различные примеси газов, минеральных и органических веществ. Атомы водорода и кислорода могут иметь различные массовые числа и отличаться и отличаться друг от друга своими физико-химическими свойствами, но при этом они имеют одинаковый электрический заряд атомных ядер и поэтому они занимают в периодической системе элементов одно и тоже место. Такие разновидности атомов одного и того же элемента называются изотопами. Известны пять водородов и пять кислородов. Наиболее широко известны следующие изотопы водорода: протий ¹Н (с относительной атомной массой 1), дейтерий ²Н (с относительной атомной массой 2) и тритий ³Н (с относительной атомной массой 3). И три изотопа кислорода: ¹⁶О, ¹⁷О и ¹⁸О. Эти шесть изотопов могут образовывать 18 изотопических разновидностей воды: ¹Н₂¹⁶О; ¹НD¹⁶O; D₂¹⁶O; ¹HT¹⁶O; DT¹⁶O; T₂¹⁶O; ¹H₂¹⁷O; ¹H₂D¹⁷O; D₂¹⁷O; ¹HT¹⁷O, DT¹⁷O; T₂¹⁷O; ¹H₂ ¹⁸O; ¹HD¹⁸O; D₂¹⁸O; ¹HT¹⁸O; DT¹⁸O; T₂¹⁸O. Тритий и кислород-17 обнаружены в природных водах только в виде следов, а дейтерий и кислород 18-в ощутимых количествах: ¹Н₂¹⁶О-99.73% от всей воды, ¹Н₂¹⁸О-0.20% от всей воды, D₂¹⁷O-0.04%, ¹HD¹⁶O-0.02%, ¹HD¹⁸O-0.00006%, D₂¹⁶O-0.000003%, D₂¹⁸O-0.000000009%, D₂¹⁷O (Derpgolts, 1979). Таким образом, в земных водах содержится «легкой» воды 99.75, тяжелой кислородной-0.18 и тяжелой водородной-0.017%.