В повседневной жизни люди перестали воспринимать живительную влагу как что-то необычное, ценное или редкое, напротив - каждый современный человек принимает ее за данность, даже не задумываясь о необычных свойствах воды. А ведь некоторые из них ставят в тупик даже ученых. В природе не существует больше веществ, обладающих столь резкими противоречиями и аномалиями и такими необычными свойствами, как вода. В одном случае она окажется необходимой, а в другом - крайне вредной. Кроме того, очень влияют свойства воды и на окружающий нас мир. Даже знаменитый круговорот воды в природе был бы невозможен, если бы не ее удивительные "повадки". Итак, давайте остановимся на характеристиках и значении влаги в жизни каждого из нас.

Полезные свойства воды

Дефицит воды в человеческом и любом другом живом организме вызовет весьма скоротечное обезвоживание. В таком случае страдает прежде всего нервная система, больше всего состоящая из воды, а затем и другие системы жизнеобеспечения. Поэтому главное полезное свойство воды - это обеспечение жизнедеятельности всех живых существ.

Восполняя баланс влаги в организме, люди прежде всего не позволяют погибнуть живым клеткам, а также обеспечивают здоровье кожи, нормализуют работу мозга и предотвращают нарушение обмена веществ. К еще одному, не менее полезному свойству воды можно отнести и очищение организма от вредоносных токсинов, шлаков и других неблагоприятных веществ, которые окажут отрицательное воздействие на жизнедеятельность.

Выбор воды для питья

Питьевая вода обладает свойствами настолько различными, что ориентироваться приходится лишь на ее состав. Важно знать, что существует еще вода дистиллированная. Она непригодна для питья, потому что тщательно очищается, вследствие чего в ней напрочь отсутствуют минеральные вещества. А ведь именно наличием минералов объясняется органическое свойство воды, суть которого как раз в том, чтобы они поступали в организм, когда человек пьет воду. Дистиллированная вода этого обеспечить не может, поэтому и цена на нее ниже.

Лечебные свойства воды

Прежде всего главной составляющей крови является именно вода. Кровь разносит по всем системам органов полезные вещества, минералы и соли, поэтому чем больше в нее поступает чистой воды, тем лучше.

Органом, наиболее подверженным заболеваниям из-за нехватки жидкости, являются почти. Из-за этого они сильно нагружаются, а затем перестают выводить токсины в достаточном объеме. Высококвалифицированные специалисты утверждают, что в зависимости от веса человек должен потреблять соразмерный объем воды посуточно. Так, на 450 грамм веса необходимо выпивать 14 мл воды.

  • Талую воду применяют при лечении атеросклероза.
  • Холодную воду эффективно использовать при рвоте, головокружении, перегревании, токсическом и пищевом отравлении, обмороках и повышенной температуре тела.
  • Горячая вода снижает спазмы при менструальном цикле, обильно выводя кровь, а также помогает в улучшении пищеварения.

Исследования Масару Емото

Японский исследователь Масару Емото посвятил много времени изучению необычных свойств воды. Исследовательская работа ученого приводит еще больше доказательств существования удивительных качеств живительной влаги и вмещает в себя более 10 тысяч фотографий, сделанных в ходе экспериментов. Именно благодаря ученому были проведены оригинальные опыты по необычным свойствам воды.

Основой его исследований стало то, что вода как бы "чувствует" негативную и положительную энергию, а доказательством этого стало необычное поведение жидкости в процессе опытов. Доктор провел эксперимент: поместил на две бутылки надписи, разные по характеру. На первой - "Спасибо", а на второй - "Ты глухой", таким образом, одна была заряжена положительной энергией, а вторая - отрицательной. Результаты ошеломляющие: вода сформировала кристаллы необычайной красоты в бутылке с надписью "Спасибо", так происходило и в последующих опытах. Все добрые слова одерживали "кристаллическую" победу. В лаборатории Емото выделили слова, сильнее всего очищающие воду. Ими оказались "Любовь" и "Благодарность".

Правильная очистка водопроводной воды

Проживая в городе и не имея возможности пить родниковую воду, необходимо научиться хотя бы правильно очищать ту, что можно получить из городского водопровода. Если этого не делать, жидкость с повышенным уровнем жесткости, ржавчины или хлора нанесет сильный вред вашему организму.

  • Древнейшим методом очистки жидкостей является банальная заморозка. Важно помнить, что при замораживании вода увеличивается в объеме, поэтому лучше выбрать для этих целей деревянную или пластиковую посуду, стекло же может лопнуть. Увидеть результат можно, когда жидкость полностью замерзнет. По краям лед будем более мутным, чем посередине. Происходит это из-за того, что по краям размещается все самое вредное. При разморозке оставьте емкость в теплом месте и дождитесь, пока края подтают, а тают они в разы быстрее, чем чистая вода. Слейте и оставьте дальше размораживаться уже чистую воду в другой емкости.
  • Кипячение является самым простым и распространенным среди простых людей способом очистки. Действительно, в этом случае умирают все вирусы и микробы, так как они не устойчивы к высоким температурам, но такие сложные соединения, как хлор, при кипячении не разрушаются, поэтому чаще всего кипяченая вода имеет неприятный вкус и теряет свою полезность, простояв дольше суток.
  • Изучения свойств воды показывают, что для удаления соединений хлора воду нужно отстоять. Жидкость нужно налить в большую емкость и оставить на шесть или восемь часов, иногда помешивая. Метод прост в исполнении, однако не совсем практичен - он совсем не исключает из состава воды соли тяжелых металлов.
  • Очистка углем будет полезна заядлым путешественникам. При себе нужно иметь несколько пачек активированного угля, марлю, емкость и вату. Таблетки нужно растолочь, завернуть в марлю и опустить в воду, дать отстояться около пятнадцати минут. Затем отфильтровать через вату и марлю, чтобы не осталось осадка от угля. После проведения этой процедуры рекомендуется дополнительно прокипятить воду на огне, так как уголь не избавит жидкость от бактерий и вредоносных вирусов.
  • Противомикробным свойством обладает серебро. Это было выявлено еще в глубокой древности, но даже сейчас данный способ не потерял своей актуальности. Такой метод очень действенен, потому что из воды удалятся и хлор, и бактерии. Просто налейте в посуду нужное количество воды, положите на дно серебро. Это может быть что угодно: столовый серебряный прибор, украшение или обычный кусочек серебра. Оставьте изделие в воде на восемь-девять часов.

Современные методы очистки воды

Если вы не совсем доверяете вышеперечисленным методам, то лучше обратиться к более современным решениям. Например, сейчас каждый может пойти в магазин и приобрести специальный кувшин со встроенным фильтром, менять его нужно будет раз в месяц. К слову, в нем также содержится уголь.

Для полного комфорта можно купить фильтры, которые встраиваются в домашний водопроводный кран. Кроме них, существуют мощные современные системы очистки, которые очищают жидкость быстрее и эффективнее. Правда, стоимость их порядком выше, чем других очистителей, но именно с их помощью у вас появится постоянный доступ к полезной и чистой питьевой воде.

Аномальные свойства обычной воды

Противореча школьным урокам физики, вода имеет вовсе не три агрегатных состояния - жидкое, твердое (лед и снег) и газообразное (пар). Сейчас известно, что вода как вещество способна существовать в пяти, а не трех, агрегатных состояниях, и это только в жидком виде. А в твердом - в целых четырнадцати! Например, температура -120 °С способствует преобразованию жидкости в вязкую массу, но при этом не превратит ее в льдинку, а при -135 °С вода вообще лишится возможности стать похожей на снежный кристалл или, проще говоря, снежинку, поэтому в результате вы сможете лицезреть только кусок льда, подобный стеклу по своей структуре.

Ниже перечислим необычные свойства воды:

  • Горячая жидкость замерзает намного быстрее, чем холодная.
  • Воду возможно смешать с маслом, невзирая на разную плотность. Для этого нужно лишь убрать из воды все газы, содержащиеся в ней. Интересно, что процесс необратим: если после проведения данной манипуляции добавить в полученную смесь газы, масло и вода уже не станут расслаиваться.
  • Вода, ранее подверженная воздействию магнитного поля, поменяет свою скорость химических реакций и растворимость соли.
  • Общее содержание воды в человеческом организме составляет 50-70%, а вовсе не 80, как принято утверждать.
  • Вода имеет свойство образовывать кристаллы под воздействием температурных условий, в простонародье называемые снежинками.

Происхождение H2O на нашей планете

Появление воды на планете Земля является основным и частым предметом научных споров. Некоторые ученые выдвигают теорию, согласно которой воду на нашу планету занесли инопланетные объекты - астероиды или кометы. Случилось это еще на первых стадиях образования Земли (около четырех млрд лет назад), когда Земля уже имела форму эллиптического шара. Однако на сегодняшний день было установлено, что соединение H 2 O появилось в мантии не раньше двух с половиной миллиардов лет назад.

Помимо необычных свойств воды на химическом уровне, есть множество интересных фактов, которые могут стать удивительным открытием для каждого человека:

  • В составе мантии содержится в 10-12 раз больше воды, чем в составе Мирового океана.
  • Если бы Земля была одной рельефности, то есть вообще без возвышений и впадин, то вода заняла бы всю ее поверхность полностью, причем слоем толщиной 3 км.
  • Бывает, что вода мерзнет при положительной температуре.
  • Снег может отражать около 85 процентов солнечных лучей, в то время как вода - только 5 процентов.
  • Благодаря опыту под названием "Капельница Кельвина" человечеству стало известно, что каплями воды из-под водопроводного крана возможно создание напряжения до десяти киловольт.
  • Большую часть запасов пресной воды Земли составляют ледники, поэтому в случае глобального их таяния уровень воды поднимется до 64 километров, и одна восьмая поверхности суши будет затоплена.
  • Вода - одно из небольшого количества веществ в природе, которое увеличивается в объеме при переходе из жидкого состояния в твердое. Кроме нее, такое свойство имеют некоторые химические элементы, соединения и смеси.

Теплоемкость воды

Известно, что ни одно вещество на Земле не может поглощать тепло так, как вода. Интересно, что для преобразования в пар 1 грамма воды потребуется 537 калорий тепла, а при конденсации пар возвращает это же количество калорий в окружающую среду. Теплоемкость воды намного больше теплоемкости стали и даже ртути.

Вода обладает свойствами, крайне интересными. Если бы она не обладала способностью отдавать и поглощать тепло, климат Земли в один миг стал бы совершенно непригодным для существования любых разумных форм жизни. К примеру, высокие широты подверглись бы влиянию ужасного холода, а в низких широтах царствовало бы испепеляющее солнце, которое сожгло бы все вокруг. Подземный океан обеспечивает нашу планету теплом благодаря внутренним источникам Земли.

Вода как фундамент научных дисциплин

Трудно спорить с тем, что все достижения цивилизации осуществились благодаря использованию и изучению воды. Ведь вода - это универсальный растворитель, и многие эксперименты и опыты без использования оного были бы невозможны. Достаточно привести в пример паровую машину Джеймса Уатта.

Во времена исследований химического состава воды состоялось открытие водорода - "горячего воздуха" - Генри Кавендишем. Водород "рождал" воду. Также исследования привели к созданию атомной теории вещества Джона Дальтона. Как только был открыт химический состав воды, это послужило толчком к невероятному развитию биологических, физических, химических и медицинских наук. Благодаря многочисленным совершенным открытиям возросла возможность изучения лечебно-профилактических мер с использованием H 2 O.

Вода в мировых религиях

Как ни странно, но не только в научном, а и в религиозном мире нашлось место для оценки важности воды. В разных религиях вода ассоциируется с различными вещами, у многих из них свое значение. Необычные свойства обычной воды упоминаются даже в священных книгах.

В христианстве вода есть олицетворение обновления, очищения, крещения и восстановления. В религиозном искусстве она символизирует смирение. Если вино олицетворяет нечто божественное, то вода - человечность, поэтому смешение того и другого - символ слияния человека и божества в одно целое.

У египтян вода всегда олицетворяла рождение всего живого, и человека в том числе. Также с живительной влагой ассоциировали воссоздание и рост, а еще силу великого Нила, способного оплодотворять и зарождать жизнь.

У евреев вода Тора - животворящая жидкость. Это источник, всегда доступный для еврейского народа, что символизирует мудрость и Логос.

У народа маори рай располагается не на небесах, как во многих верованиях, а под водой, что означает изначальное совершенство.

У даосов такое вещество, как вода, олицетворяет не силу, как во многих религиях, а слабость. Точнее, необходимо приспособиться к течению жизни и понимать подвижность смерти, несмотря на настойчивость текучести бытия.

У коренных жителей Америки существовало поверье, что вода олицетворяет силы Великого духа, которые время от времени изливаются на людей.

Основы современного понимания физико-химических свойств воды заложили около 200 лет назад Генри Кавендиш и Антуан Лавуазье, обнаружившие, что вода – это не простой химический элемент, как считали средневековые алхимики, а соединение кислорода и водорода в определенном отношении. (см. рис. 3)


Собственно и название свое водород (hydrogene ) – рождающий воду – получил только после этого открытия, и вода приобрела современное химическое обозначение, известное теперь каждому школьнику, – H2O.

2.1. Вода эталон для измерения температуры, массы, количества тепла и высоты

Шведский физик Андерс Цельсий , (см. рис. 4) член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 году стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Точка кипения воды обозначена 100° , а точка таяния льда 0°. (см. рис. 5)

При разработке метрической системы, установленной по декрету французского революционного правительства в 1793 году взамен различных старинных мер, вода была использована для создания основной меры массы (веса) – килограмма и грамма: 1 грамм, как известно, это вес 1 кубического сантиметра (миллилитра) чистой воды при температуре её наибольшей плотности + 40С. Следовательно, 1 килограмм – это вес 1 литра (1000 кубических сантиметров) или 1 кубического дециметра воды: а 1 тонна (1000 килограммов) – это вес 1 кубического метра воды. (см. рис. 6)

Вода используется и для измерения количества тепла. Одна калория – это количество тепла, нужное для нагревания 1 грамма воды с 14, 5° до 15,50 С. (см. рис. 7)

Все высоты и глубины на земном шаре отсчитываются от уровня моря. (см. рис. 8)

2.2 Три состояния воды

Несмотря на многовековую историю изучения, простейший химический состав и исключительную важность для жизни на Земле, природа воды таит в себе много загадок. Только воду мы можем увидеть сразу в трёх её состояниях. (см. рис. 9) Когда ударят сильные морозы можно наблюдать, как над поверхностью воды озера или реки поднимается пар, а у берега уже образовалась корочка льда.

Весьма редкое свойство воды проявляется при ее превращении из жидкого состояния в твердое. Этот переход связан с увеличением объема, а следовательно, с уменьшением плотности. Затвердевая, вода становится менее плотной - поэтому лед плавает, а не тонет. Лед тем самым защищает лежащие ниже слои воды от дальнейшего охлаждения и замерзания.

Кроме того установлено, что наибольшей плотностью вода обладает при температуре +4°C. При охлаждении воды в водоеме более тяжелые верхние слои тонут, в результате чего происходит хорошее перемешивание теплой, более легкой глубинной воды с поверхностной.

Поэтому водоёмы не промерзают до дна и жизнь в воде продолжается. Уникальные свойства воды проявляются и при нагреве. Чрезвычайно высока ее теплота парообразования. Например, чтобы испарить 1 грамм воды, нагретой до 100 °С, требуется в 6 раз больше тепла, чем для нагрева того же количества воды от 0 до 80 °С.

2.3 «Сверхохлажденная» вода

Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении ее до нуля градусов по Цельсию…за исключением тех случаев, когда этого не происходит! «Сверхохлаждение » – это склонность воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.

Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. Именно поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.

Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как «сверхохлажденная » вода в одно мгновение превращается в лед. Но при любых обстоятельствах при температуре -38 °C самая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед.

А что же произойдет при дальнейшем понижении температуры? При -120 °C лед становится тягучим, как патока, а при -135 °C и ниже он превращается в «стеклянную » или «стекловидную » воду – твердое вещество с отсутствием кристаллов.

2.4 «Эффект Мпемба »

В 1963 году ученик старших классов Эрасто Б. Мпемба (см. рис. 10) заметил, что горячая вода застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Учитель физики, с которым юноша поделился открытием, поднял его на смех.

К счастью, ученик оказался настырным и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его правоту. Теперь феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба ». Ученые так до конца и не понимают природу этого явления.

2.5 Изменение свойств льда при воздействии давлением

Ещё одно интересное свойство воды: увеличение давления приводит к плавлению льда. Это можно наблюдать на практике, например скольжение коньков на льду. Площадь лезвия конька невелика, поэтому давление на единицу площади большое и лед под коньком подплавляется.

Интересно, что если над водой создать высокое давление и затем ее охладить до замерзания, то образующийся лед в условиях повышенного давления плавится не при 0°C, а при более высокой температуре. Так, лед , полученный при замерзании воды, которая находится под давлением 20000 атм., в обычных условиях плавится только при 80°C.

Кроме того вода практически не сжимается, этим определяется объём и упругость клеток и тканей. Так, именно гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей и медуз.

2.6 Теплоемкость воды

Под удельной теплоемкостью понимается то количество теплоты, которое может нагреть 1 г массы вещества на 1 °. Это количество теплоты измеряется калориями. Вода воспринимает при 14-15° большее количество теплоты, чем другие вещества; например, количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг воды на 1°, может нагреть на 1° 8 кг железа или 33 кг ртути.

Вода обладает огромной теплоемкостью и не случайно именно она используется в качестве теплоносителя в системах отопления. По этой же причине воду используют и в качестве отличного охладителя.

Большая теплоемкость воды защищает ткани организмов от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду.

2.7 Теплопроводность воды

Под теплопроводностьюпонимается способность различных тел проводить теплоту во все стороны от точки приложения нагретого предмета. У воды очень большая теплопроводность и это обеспечивает равномерное распределение тепла по организму человека и теплокровных животных.

2.8 Поверхностное натяжение воды


Одним из очень важных свойств воды является поверхностное натяжение. Оно определяет силу сцепления между молекулами воды, а также геометрическую форму её поверхности. Например, из-за сил поверхностного натяжения в разных случаях формируется капля, лужица, струя и т.д.

Существуют целые виды насекомых, которые передвигаются по глади воды именно благодаря поверхностному натяжению. Наиболее известны водомерки, которые опираются на воду кончиками лап. Сама же лапка покрыта водоотталкивающим налетом. Поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, но за счет силы поверхностного натяжения водомерка остается на поверхности.

К вызываемым поверхностным натяжением эффектам мы настолько привыкли, что не замечаем их, если не развлекаемся пусканием мыльных пузырей. Однако в природе и нашей жизни они играют немалую роль.

Необычно высокое поверхностное натяжение воды обусловило ее хорошую способность смачивать поверхности твердых тел и проявлять капиллярные свойства, что дает ей способность подниматься вверх по порам и трещинам пород и материалов вопреки земному притяжению. Именно это свойство воды обеспечивает движение растворов питательных веществ из корня в стебель, листья, цветы и плоды растений.

2.9 Вода универсальный растворитель

Мы смотрим на горный источник и думаем: «Вот по-настоящему чистая вода! » Однако это не так: идеально чистой воды в природе не бывает. Дело в том, что вода является практически универсальным растворителем.

В ней растворены: азот, кислород, аргон, углекислый газ – и другие примеси, находящиеся в воздухе. Особенно ярко свойства растворителя проявляются в морской воде. Принято считать, что в водах Мирового океана могут быть растворены практически все элементы таблицы периодической системы элементов, в том числе редкие и радиоактивные.

Больше всего в ней содержится натрия, хлора, серы, магния, калия, кальция, углерода, брома, бора и стронция.Одного только золота растворено в Мировом океане по 3 кг на каждого жителя Земли!

Различают гидрофобные (от греческогогидрос – влажный и фобос – страх) вещества, плохо растворимые в воде, такие как каучук, жиры и тому подобное. А также, гидрофильные (от греческого филиа – дружба, склонность) вещества, те которые хорошо растворяются в воде, такие как щелочи, соли и кислоты.

Наличие жира не позволяет человеческому организму раствориться в воде, так как клетки организма имеют специальные мембраны, содержащие определенные жировые компоненты, благодаря этому вода не только не растворяет наше тело, но и способствует его жизнедеятельности.

МОУ Общеобразовательная гимназия №3

Реферат

по химии

на тему

«Удивительные свойства воды»

Выполнил:

Ученик 10 «В» класса Беляевский Антон

Руководитель:

Учитель химии Трифонова Л. В.

Архангельск 2002

Введение (цель работы, задачи) 3

Гл.1. Вода в природе 3

Гл.2. Водная среда 3

Гл.3. Физические свойства воды 4

Гл.4. Химические свойства воды 6

Гл.5. Диаграмма состояния воды 7

Гл.6. Тяжелая вода 9

Гл.7. Ионный состав природных вод 9

Гл.8. Подземные воды 10

Гл.9. Основные методы очистки сточных вод 11

Гл.10. Опыты: 12

10.1 Разложение воды электрическим

10.2 Выращивание кристаллов

Приложение 14

Заключение (Выводы) 15

Список литературы 16

Введение.

Цель работы: Изучить на опыте свойства воды.

Задачи:

1. Вода в природе.

2. Рассмотреть водную среду.

3. Рассказать о физических свойствах воды.

4. Рассказать о химических свойствах воды.

5. Рассказать о диаграмме состояния воды.

6. Рассказать о тяжелой воде.

7. Рассказать об ионном составе воды.

8. Рассказать о подземных водах.

9. Рассмотреть основные методы очистки воды.

10. Проделать опыты.

Гл.1. Вода в природе. Вода - весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы.

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чи­стой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.

Количество примесей в пресных водах обычно лежит в преде­лах от 0,01 до 0,1% (масс.). Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной глины и т. п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры задер­живают также большую часть бактерий. Кроме того, для обезза­раживания питьевой воды ее хлорируют; для полной стерилизации воды требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды.

Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена.

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.

Гл.2 Водная среда. Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. кубических километров - около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. квадратных километров. Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. кубических километров) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7 o С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.

Подземные воды бывают солеными, соленоватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30 o С). Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. кубических километров. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. кубическим километрам. К сожалению, большая часть речного стока в России, составляющая около 5000 кубических километров, приходится на малоплодородные и северные малозаселенные территории. При отсутствии пресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию: пропускают под большим перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическими отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использовании в качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют их таяние. По предварительным расчетам разработчиков этого предложения, получение пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с опреснением и гиперфильтрацией. Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Впрочем, некоторые из них, например коклюш, ветрянка, туберкулез, передаются и через воздушную среду. С целью борьбы с распространением заболеваний через водную среду Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевой воды.

Гл.3. Физические свойства воды. Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе ее из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает. При нагревании воды от 0 до 4°С плотность её также увеличивается. При 4˚С вода имеет максимальную плотность, и лишь при дальнейшем нагревании её плотность уменьшается.

Если бы при понижении температуры и при переходе из жид­кого состояния в твердое плотность воды изменялась так же, как это происходит у подавляющего большинства веществ, то при приближении зимы поверхностные слои природных вод охлаждались бы до 0°С и опускались на дно, освобождая место более тёплым слоям, и так продолжалось бы до тех пор, пока вся масса водоёма не приобрела бы температуру 0°С. Далее вода начинала бы замерзать, образующиеся льдины погружались бы на дно и водоём промерзал бы на всю его глубину. При этом многие формы жизни в воде были бы невозможны. Но так как наибольшей плотности вода достигает при 4°С, то перемещение ее слоёв, вызываемое охлаждением, заканчивается при достижении этой температуры. При дальнейшем понижении температуры охлаждённый слой, обладающий меньшей плотностью, остается на поверхности, замерзает и тем самым защищает лежащие ниже слои от дальнейшего охлаждения и замерзания.

Большое значение в жизни природы имеет и тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоёмкостью , поэтому в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким образом, регулято­ром температуры на земном шаре.

В связи с тем, что при плавлении льда объём, занимаемый водой, уменьшается, давление понижает температуру плавления льда. Эта вытекает из принципа Ле Шателье. Действительно, пусть лед и жидкая вода находятся в равновесии при О°С. При увеличе­нии давления равновесие, согласно принципу Ле Шателье, сме­стится в сторону образования той фазы, которая при той же темпе­ратуре занимает меньший объем. Этой фазой является в данном случае жидкость. Таким образом, возрастание давления при О°С вызывает превращение льда в жидкость, а это и означает, что тем­пература плавления льда снижается.

Молекула воды имеет угловое строение; входящие в ее состав ядра образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а в вершине - ядро атома кислорода. Межъядерные расстояния О-Н близки к 0,1 нм, расстояние ме­жду ядрами атомов водорода равно примерно 0,15 нм. Из восьми электронов, составляющих внешний электронный слой атома кислорода в молекуле воды: .

Две электронные пары образуют ковалентные связи О-Н, а остальные четыре электрона представляют собой две неподелённых электронных пары.

Валентный угол НОН (104,3°) близок к тетраэдрическому (109,5°). Электро­ны, образующие связи О-Н, смещены к более электроотрицательному атому кислорода. В результате атомы водорода приобретают эффективные положительные заряды, так что на этих атомах создаются два положительных полюса. Центры отрицательных зарядов неподелённых электронных пар атома кислорода, находящиеся на гибридных - орбиталях, смещены относительно ядра атома и создают два отрицательных полюса.

Молекулярная масса парообразной воды равна 18 и отвечает её простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путем изучения ее растворов в других растворителях, оказывается более, высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация молекул, т. е. соединение их в более сложные агрегаты. Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления и кипения воды. Ассоциация молекул воды вызвана образованием между ними водородных связей.

В твердой воде (лёд) атом кислорода каждой молекулы уча­ствует в образовании двух водородных связей с соседними молекулами воды согласно схеме,

в которой водородные связи показаны пунктиром. Схема объемной структуры льда изображена на рисунке. Образование водо­родных связей приводит к такому расположению молекул воды, при котором они соприкасаются друг с другом своими разноимён­ными полюсами. Молекулы образуют слои, причём каждая из них связана с тремя молекулами, принадлежащими к тому же слою, и с одной - из соседнего слоя. Структура льда принадлежит к наименее плотным структурам, в ней существуют пустоты, раз­меры которых несколько превышают размеры молекулы.

При плавлении льда его структура разрушается. Но и в жид­кой воде сохраняются водородные связи между молекулами: обра­зуются ассоциаты - как бы обломки структуры льда, - состоящих из большего или меньшего числа молекул воды. Однако в отличие ото льда каждый ассоциат существует очень короткое время: по­стоянно происходит разрушение одних и образование других агре­гатов. В пустотах таких «ледяных» агрегатов могут размещаться одиночные молекулы воды; при этом упаковка молекул воды ста­новится более плотной. Именно поэтому при плавлении льда объём, занимаемый водой, уменьшается, а её плотность возрастает.

По мере нагревания воды, обломков структуры льда в ней становится все меньше, что приводит к дальнейшему повышению плотности воды. В интервале температур от 0 до 4°С этот эффект преобладает над тепловым расширением, так что плотность воды продолжает возрастать. Однако при нагревании выше 4°С преобладает влияние усиления теплового движения молекул и плотность воды уменьшается. Поэтому при 4°С вода обладает максимальной плотностью.

При нагревании воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей (энергия разрыва водородной связи в воде составляет примерно 25 кДж/моль). Этим объясняется высокая теплоемкость воды.

Водородные связи между молекулами воды полностью разры­ваются только при переходе воды в пар.

Гл.4. Химические свойства воды. Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако при температурах выше 1000 °Ñ водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород:

Процесс разложения вещества в результате его нагревания называется термической диссоциацией. Термическая диссоциация воды протекает с поглощением теплоты. Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, чем выше температура, тем в большей степени разлагается вода. Однако даже при 2000 °Ñ степень термической диссоциации воды не превышает 2%, т.е. равновесие между газообразной водой и продуктами ее диссоциации - водородом и кислородом - все еще остается сдвинутым в сторону воды. При охлаждении же ниже 1000 °Ñ равновесие практически полностью сдвигается в этом направлении.

Вода - весьма реакционноспособное вещество. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода.

Вода обладает также каталитической способностью. В отсутствие следов влаги практически не протекают некоторые обычные реакции; например, хлор не взаимодействует с металлами, фтороводород не разъедает стекло, натрий не окисляется в атмосфере воздуха.

Вода способна соединяться с рядом веществ, находящихся при обычных условиях в газообразном состоянии, образуя при этом так называемые гидраты газов. Примерами могут служить соединения Хе6НО, CI8HO, СН6НО, СН17НО, которые выпадают в виде кристаллов при температурах от 0 до 24 °С (обычно при повышенном давлении соответствующего газа). Подобные соединения возникают в результате заполнения молекулами газа («гостя») межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды («хозяина»); они называются соединениями включения или клатратами .

В клатратных соединениях между молекулами «гостя» и «хозяина» образуются лишь слабые межмолекулярные связи; включенная молекула не может покинуть своего места в полости кристалла преимущественно из-за пространственных затруднений, поэтому клатраты - неустойчивые соединения, которые могут существовать лишь при сравнительно низких температурах.

Клатраты используют для разделения углеводородов и благо­родных газов. В последнее время образование и разрушение клатратов газов (пропана и некоторых других) успешно применяется для обессоливания воды. Нагнетая в солёную воду при повышенном давлении соответствующий газ, получают льдоподобные кристаллы клатратов, а соли остаются в растворе. Похожую на снег массу кристаллов отделяют от маточного раствора и промывают, затем при некотором повышении температуры или уменьшении давления клатраты разлагаются, образуя пресную воду и исход­ный газ, который вновь используется для получения клатрата. Высокая экономичность и сравнительно мягкие условия осуществления этого процесса делают его перспективным в качестве промышленного метода опреснения морской воды.

Гл 5. Диаграмма состояния воды. Диаграмма состояния (или фазовая диаграмма) представляет собой графическое изображение зависимости между величинами, характеризующими состояние системы, и фазовыми превращениями в системе (переход из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразной и т. д.). Диаграммы состояния широко применяются в химии. Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость фазовых превращений от температуры и давления; они называются диаграммами состояния в координатах Р-Т.

На рисунке приведена в схематической форме (без строгого соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления.

Диаграмма показывает те состояния воды, которые термодинамически устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Рассмотрим каждую из кривых более подробно. Начнем с кривой ОА (рис.), отделяющей область пара от области жидкого состояния. Представим себе цилиндр, из которого удален воздух, после чего в него введено некоторое количество чистой, свободной от растворенных веществ, в том числе от газов, воды; цилиндр снабжен поршнем, который закреплен в некотором

положении. Через некоторое время часть воды испарится, и над ее поверхностью будет находиться насыщенный пар. Можно измерить его давление и убедиться в том, что оно не изменяется с течением времени и не зависит от положения поршня. Если увеличить температуру всей системы и вновь измерить давление насыщенного пара, то окажется, что оно возросло. Повторяя такие измерения при различных температурах, найдем зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры. Кривая ОА представ­ляет собой график этой зависимости: точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар

находятся в равновесии друг с другом - сосуществуют. Кривая ОА называется кривой равновесия жидкость-пар или кривой кипения. В таблице приведены значения давления насыщенного

водяного пара при нескольких температурах.

Температура

Давление насыщенного пара

Температура

Давление насыщенного пара

мм рт. ст.

мм рт. ст.

Попытаемся осуществить в цилиндре давление, отличное от равновесного, например, меньшее, чем равновесное. Для этого осво­бодим поршень и поднимем его. В первый момент давление в ци­линдре, действительно, упадет, но вскоре равновесие восстановится: испарится добавочно некоторое количество воды и давление вновь достигнет равновесного значения. Только тогда, когда вся вода испарится, можно осуществить давление, меньшее, чем равновес­ное. Отсюда следует, что точкам, лежащим на диаграмме состоя­ния ниже или правее кривой ОА, отвечает область пара. Если пытаться создать давление, превышающее равновесное, то этого можно достичь, лишь опустив поршень до поверхности воды. Иначе говоря, точкам диаграммы, лежащим выше или левее кривой ОА, отвечает область жидкого состояния.

До каких пор простираются влево области жидкого и парооб­разного состояния? Наметим по одной точке в обеих областях, и будем двигаться от них горизонтально влево. Этому движению точек на диаграмме отвечает охлаждение жидкости или пара при постоянном давлении. Известно, что если охлаждать воду при нормальном атмосферном давлении, то при достижении 0°С вода начнет замерзать. Проводя аналогичные опыты при других давлениях, придем к кривой ОС, отделяющей область жидкой воды от области льда. Эта кривая - кривая равновесия твердое состояние - жидкость, или кривая плавления,- показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жид­кая вода находятся в равновесии.

Двигаясь по горизонтали влево в области пара (в нижнею части диаграммы), аналогичным образом придем к кривой 0В. Это-кривая равновесия твердое состояние-пар, или кривая сублимации. Ей отвечают те пары значений температуры к давлению, при которых в равновесии находятся лед и водяной пар.

Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки - это единственная пара значений температуры и давления,. при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки.

Кривая плавления исследована до весьма высоких давлений, В этой области обнаружено несколько модификаций льда (на диаграмме не показаны).

Справа кривая кипения оканчивается в критической точке. При температуре, отвечающей этой точке, - критической температуре - величины, характеризующие физические свойства жидкости и пара, становятся одинаковыми, так что различие между жидким и парообразным состоянием исчезает.

Существование критической температуры установил в 1860 г. Д. И. Менделеев, изучая свойства жидкостей. Он показал, что при температурах, лежащих выше критической, вещество не может находиться в жидком состоянии. В 1869 г. Эндрьюс, изучая свойства газов, пришел к аналогичному выводу.

Критические температура и давление для различных веществ различны. Так, для водорода = -239,9 °Ñ, = 1,30 МПа, для хлора =144°С, =7,71 МПа, для воды = 374,2 °С, = 22,12 МПа.

Одной из особенностей воды, отличающих ее от других веществ, является понижение температуры плавления льда с ростом давления. Это обстоятельство отражается на диаграм­ме. Кривая плавления ОС на диаграмме состояния воды идет вверх влево, тогда как почти для всех других веществ она идет вверх вправо.

Превращения, происходящие с водой при атмосферном давле­нии, отражаются на диаграмме точками или отрезками, располо­женными на горизонтали, отвечающей 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавление льда или кристаллизация воды отвечает точке D , кипение воды - точке Е, нагревание или охлаждение воды - отрезку DE и т. п.

Диаграммы состояния изучены для ряда веществ, имеющих научное или практическое значение. В принципе они подобны рассмотренной диаграмме со­стояния воды. Однако на диаграммах состояния различных веществ могут быть особенности. Так, известны вещества, тройная точка которых лежит при давле­нии, превышающем атмосферное. В этом случае нагревание кристаллов при ат­мосферном давлении приводит не к плавлению этого вещества, а к его сублимации - превращению твердой фазы непосредственно в газообразную.

Гл 6. Тяжелая вода . При электролизе обычной воды, содержащей наряду с молекулами НО также незначительное количество молекул DO, образованных тяжелым изотопом водорода, разложению подвергаются преимущественно молекулы НО. Поэтому при длительном электролизе воды остаток постепенно обогащается молекулами DO. Из такого остатка после многократного повторения электролиза в 1933 г. впервые удалось выделить небольшое количество воды, состоящей почти на 100% из молекул DО и получившей название тяжелой воды.

По своим свойствам тяжелая вода заметно отличается от обычной воды (таблица). Реакции с тяжелой водой протекают медленнее, чем с обычной. Тяжелую воду применяют в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах.

Гл. 7. Ионный состав природных вод. Происходящее в почвах процессы окисления органических веществ вызывают расход кислорода и выделение углекислоты, поэтому в воде при фильтрации её через почву возрастает содержание углекислоты, что приводит к обогащению природных вод карбонатами кальция, магния и железа, с образованием растворимых в воде кислых солей типа:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ® Ca(HCO 3) 2

Бикарбонаты присутствуют почти во всех водах в тех или иных количествах. Большую роль в формировании химического состава воды играют подстилающие почву грунты, с которыми вода вступает в соприкосновение, фильтруясь и растворяя некоторые минералы. Особенно интенсивно обогащают воды осадочные породы, такие, как известняки, доломиты, мергели, гипс, каменная соль и др. В свою очередь почва и породы обладают способностью адсорбировать из природной воды некоторые ионы (например, Ca 2+ , Mg 2+), замещая их эквивалентным количество других ионов (Na + , K +).

Подпочвенными водами легче всего растворяются хлориды и сульфаты натрия и магния, хлорид кальция. Силикатные и алюмосиликатные породы (граниты, кварцевые породы и т.д.) почти нерастворимы в воде и содержащей углекислоту и органические кислоты.

Наиболее распространенными в природных водах являются следующие ионы: Cl - ,SO ,HCO ,CO ,Na + ,Mg 2+ ,Ca 2+ ,H + .

Ион хлора присутствует почти во всех природных водоемах, причем его содержание меняется в очень широких пределах. Сульфат - ион также распространен повсеместно. Основным источником растворенных в воде сульфатов является гипс. В подземных водах с содержанием сульфат - иона обычно выше, чем в воде рек и озер. Из ионов щелочных металлов в природных водоемах в наибольших количествах находится ион натрия, который является характерным ионом сильноминерализованных вод морей и океанов.

Ионы кальция и магния в маломинерализованных водах занимают первое место. Основным источником ионов кальция является известняки, а магния - доломиты (MgCO 3 ,CaCO 3). Лучшая растворимость сульфатов и карбонатов магния позволяет присутствовать ионам магния в природных водах в больших концентрациях, чем ионов кальция.

Ионы водорода в природной воде обусловлены диссоциацией угольной кислоты. Большинство природных вод имеют pH в пределах 6,5 - 8,5. Для поверхностных вод в связи с меньшим содержанием в них углекислоты pH обычно выше, чем для подземных.

Соединения азота в природной воде представлены ионами аммония, нитритными, нитратными ионами за счет разложения органических веществ животного и растительного происхождения. Ионы аммония, кроме того, попадают в водоемы со сточными промышленными водами.

Соединения железа очень часто встречаются в природных водах, причем переход железа в раствор может происходить под действием кислорода или кислот (угольной, органических). Так например, при окислении весьма распространенного в породах пирита получается сернокислое железо:

FeS 2 + 4O 2 ® Fe 2+ + 2SO, а при действии угольной кислоты - карбонат железа:

FeS 2 + 2H 2 CO 3 ® Fe 2+ + 2HCO 3 + H 2 S + S.

Соединения кремния в природных водах могут быть в виде кремниевой кислоты. При pH < 8 кремниевая кислота находится практически в недиссоциированном виде; при pH >8 кремниевая кислота присутствует совместно с HSiO, а при pH >II - только HSiO. Часть кремния находится в коллоидном состоянии, с частицами состава HSiO 2 ·H 2 O , а также в виде поликремневой кислоты: X·SiO 2 ·Y·H 2 O. В природных водах присутствуют также Al 3+ ,Mn 2+ и другие катионы.

Помимо веществ ионного типа природные воды содержат также газы и органические и грубоцисперсные взвеси. Наиболее распространенными в природных водах газами являются кислород и углекислый газ. Источником кислорода является атмосфера, углекислоты - биохимические процессы, происходящие в глубинных слоях земной коры, углекислота из атмосферы.

Из органических веществ, попадающих извне, следует отметить гуминовые вещества, вымываемые водой из гумусовых почв (торфяников, сапропелитов и др.). Большая часть из них находится в коллоидном состоянии. В самих водоемах органические вещества непрерывно поступают в воду в результате отмирания различных водных организмов. При этом часть из них остается взвешенной в воде, а другая опускается на дно, где происходит их распад.

Грубодисперсные примеси, обуславливающие мутность природных вод, представляют собой вещества минерального и органического происхождения, смываемые с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весенних паводков.

Гл. 8. Подземные воды. Советский ученый Лебедев на основе многочисленных экспериментов разработал классификацию видов воды в почвах и грунтах. Представления А.Ф.Лебедева, получившие дальнейшее развитие в более поздних исследованиях, позволили выделить следующие виды воды в горных породах: в форме пара, связанную, свободную, в твердом состоянии.

Парообразованная вода занимает в породе поры, не заполненные жидкой водой, и перемещается за счет различной величины упругости пара или потоком воздуха. Конденсируясь на частицах породы, водяные пары переходят в другие виды влаги.

Различают несколько видов связанной воды. Сорбированная вода удерживается частицами породы под влиянием сил, возникающих при взаимодействии молекул воды с поверхностью этих частиц и с обменными катионами. Сорбированную воду разделяют на прочносвязанную и рыхлосвязанную. Если влажную глину подвергать давлению, то даже под давлением в несколько тысяч атмосфер часть воды невозможно удалить из глины. Это прочносвязанная вода. Полное удаление такой воды достигается лишь при температуре 150 - 300 о С. Чем меньше минеральные частицы, слагающие породу, и, следовательно, выше их поверхностная энергия, тем большее количество прочносвязанной воды в этой породе. Рыхлосвязанная, или пленочная, вода образует плёнку вокруг минеральных частиц. Она удерживается слабее и довольно легко удаляется из породы под давлением. Особенно важную роль играет сорбированная вода в глинистых породах. Она влияет на прочностные свойства глин и фильтрационную способность.

Как уже указывалось, связанная вода участвует в строении кристаллических решёток некоторых минералов. Кристаллизационная вода входит в состав кристаллической решётки. Гипс, например, содержит две молекулы воды CaSO 4 ·2H 2 O. При нагревании гипс теряет воду и превращается в ангидрит (CaSO 4).

Известно, что при температуре около 4 о С вода имеет максимальную плотность 1,000 г/см 3 . При 100 о С её плотность - 0,958 г/см 3 , при 250 о С -

0,799 г/см 3 . За счет пониженной плотности происходит конвективное, восходящее движение нагретых подземных вод.

Принято считать, что вода практически несжимаема. Действительно, коэффициент сжимаемости воды, показывающий, на какую долю первоначального объема уменьшится объём воды при увеличении давления на I aт, очень мал. Для чистой воды он равен 5·10 -5 I/ат. Однако упругие свойства воды, а также водовмещающих пород играют важнейшую роль в подземной гидродинамике. За счет сил упругости создается напор подземных вод. Температура и давление действуют на плотность воды в противоположном направлении.

Плотность подземных вод зависит также от их химического состава и концентрации солей. Если пресные подземные воды имеют плотность, близкую к 1 г/см 3 , то плотность концентрированных рассолов достигает 1,3 - 1,4 г/см 3 . Повышение температуры приводит к значительному уменьшению вязкости подземных вод и, таким образом, облегчает их движение через мельчайшие поры.

Подземные воды исключительно разнообразны по свому химическому составу. Высокогорные источники обычно дают очень пресную воду с низким содержанием растворенных солей, иногда менее 0,1 г. в 1 л., а в одной из скважин в Туркменистане был рассол с минерализацией 547 г/л.

Гл. 9. Основные методы очистки сточных вод. Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на три группы: механические; физико-химические, биологические. В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут допол­няться сооружениями биологической либо физико-хими­ческой очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса пос­тупает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельско­хозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обра­ботанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.

Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органи­ческих примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подго­товки сточных вод к биологическим или физико-хими­ческим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90%,а органических веществ до 20%. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей, в основном песка. Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов. Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков. Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойни­ка, или всплывают на его поверхность.

Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотнос­тей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.

Биологическая очистка – широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод. В его основе лежит процесс биологическо­го окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоор­ганизованных организмов - водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложны­ми взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).

Химические и физико-химические методы очистки играют значительную роль при обработке производственных сточных вод.

Они применяются как самостоятельные, так и в сочетании с механическими и биологи­ческими методами.

Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод многих отраслей промышленности, содержащих щелочи и кислоты. Нейтрализация сточных вод осуществляется с целью предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах.

Гл. 10 . Опыты.

Разложение воды электрическим током.

Цель: доказать опытным путём, что при разложении воды электрическим током выделяется кислород и водород.

Оборудование: 1) вода;

3) источник тока;

4) поваренная соль (NaCl);

5) провода.

Ход работы: 1) Собрать прибор для разложения воды электрическим током.

2) Дистиллированная вода электрический ток не проводит, но при добавлении поваренной соли (NaCl) – отличный проводник электричества.

Наблюдения: При разложении воды электрическим током, я заметил, что на проводе с отрицательным зарядом бурно выделялись пузырьки газа, а на проводе с положительным зарядом они только скапливались у их кончиков. Так как в молекуле воды (Н 2 О) на два атома водорода приходится один атом кислорода то, тот газ, который бурно выделялся, будет водородом, а тот, который только скапливался на концах проводов – кислородом. Вскоре провод с выделяющимся кислородом начал окислятся - он почернел и распался, а на проводе, на котором выделялся водород, образовался белый «налёт». Через некоторое время разлагающаяся вода приобрела голубоватый оттенок.

Выращивание кристаллов.

Цель: вырастить кристаллы алюмокалиевых квасцов (KAl(SO 4) 2 12H 2 O) и железного купороса (FeSO 4 7H 2 O).

Оборудование: 1) химические стаканы;

2) шерстяные нитки;

5) палочка.

Ход работы: Кристаллы выращивают в основном способом постепенного охлаждения насыщенного раствора, так как это позволяет в более короткие сроки вырастить большие кристаллы правильной формы. В научной и методической литературе описываются различные методы выращивания кристаллов.

Насыщенные растворы солей готовят при температуре 70 – 80 °С.

Алюмокалиевые квасцы (KAl(SO 4) 2 12H 2 O): 150 – 200 г на 500 мл.

Железный купорос (FeSO 4 7H 2 O): 200 – 250 г на 500 мл.

Приложение

рис.1 Разложение воды электрическим током

рис.2 Выращивание кристаллов

Заключение.

Выводы:

1. Вода - это жидкость без цвета, вкуса и запаха, температура плавления - 0 °С, температура кипения - 100 °С, удельная теплоемкость - 4,18 Дж/(гК);

2. Вода имеет химическую формулу H 2 O, молекула воды имеет угловое строение;

3. Вода существует в трех агрегатных состояниях - жидком, твердом и газообразном;

4. Вода - реакционноспособное вещество.

5. Ионный состав различных природных вод заметно отличается.

6. Существуют разные методы очитски воды.

На практике были проведены опыты, и описаны результаты эксперимента с участием воды.

Результаты опытов оформлены в приложении.

В дальнейшем намечена программа по экспериментальному и теоретическому изучению воды.

Список использованной литературы:

1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1980 – 127 с.

2. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. - М., 1992г.

3. Глинка Н.А. Общая химия. - Л. 1989г.

4. Глобальная сеть «Интернет».

5. Детская энциклопедия. Техника и производство. – М., 1972г.

6. Криуман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. Ч.1. Пособие для учащихся – М.: Просвещение, 1983г. – 320с.

7. Ливчак И. Ф., Воронов Ю.В.,"Охрана окружающей среды".

8. Панина Е.Ф., “Состав, свойства и методы очистки сточных вод предприятий горной промышленности”, 1990г.

9. Прокофьев М.А. Энциклопедический словарь юного химика. – М., 1982г.

10. Сергеев Е.М. , Кофф Г.Л. «Рациональное использование и охрана окружающей среды городов».

11. Фадеев Г.Н. Химические реакции: Пособие для учащихся. –

М.: Просвещение, 1980г. – 176 с.

12. Хомченко Г.П. Пособие по химии для поступающих в ВУЗы. – М., ОНИКС, 2000г. – 464с.

13. Чернова Н.М., Былова А.М., "Экология".

«Память» воды

После обработки природной воды в магнитном поле изменяются многие ее физико-химические свойства. И аналогичные изменения в свойствах воды происходят не только при воздействии на нее магнитного поля, но и под влиянием ряда других физических факторов - звуковых сигналов, электрических полей, температурных изменений, радиации, турбулентности и т.д. Каков же может быть механизм подобных воздействий?

Обычно жидкости, как, впрочем, и газы, характеризуются хаотичным расположением в них молекул. Но не такова природа «самой удивительной жидкости». Рентгеновский анализ структуры воды показал, что жидкая вода ближе по своей структуре к твердым телам, а не к газам, поскольку в размещении молекул воды явно прослеживалась некоторая регулярность, характерная для твердых тел. При этом ученые выяснили, что у воды, полученной, к примеру, в результате таяния льда, и у воды, полученной путем конденсации пара, структура порядка молекул будет различная, а значит будут различными некоторые ее свойства. Опыт показывает, что на живые организмы благотворное влияние оказывает именно талая вода.

Структурные различия воды сохраняются в течение определенного времени, что позволило ученым говорить о загадочном механизме «памяти» этой удивительной жидкости. Не вызывает сомнение тот факт, что вода некоторое время «помнит» осуществленное на нее физическое воздействие, и эта «записанная» в воде информация оказывает влияние на живые организмы, в том числе на человека. И вовсе не удивительно, что человеку, как и любому другому организму, вовсе небезразлично то, какие внешние воздействия были запечатлены в «памяти» той воды, которую он пьет.

Вода записывает информацию, передаваемую ей нашими мыслями, чувствами и словами.
Мы несем ответственность за то, что передаем пространству.

Раньше существвовало старинное поверье: хорошо поить скот грозовой водой. Да и для посевов летний дождик с грозой поистине живителен. Отличается такая вода от обычной, прежде всего, большим количеством заряженных положительных и отрицательных частиц, которые положительно влияют на протекание самых различных биологических процессов.

Итак, вода способна сохранять в своей «памяти» разнообразные физические воздействия, а так же может быть «хранительницей» и духовных воздействий. Вспомним обряды освящения воды на Крещение. Вода, над которой прочитали молитву, наверное не зря, считается особой.