Фізико-хімічні характеристики води - Очищення води в Україні
Чиста вода - безбарвна прозора рідина, без запаху і смаку. За нормального атмосферного тиску при 0°С вона замерзає і перетворюється у лід, а при 100°С - кипить, перетворюючись у пару. У газоподібному стані вода існує і за нижчої температури, навіть нижче 0°С. Тому лід і сніг теж поступово випаровуються.
У рідкому стані вода практично не стискається, у замерзлому стані розширюється на 1/11 від свого об'єму.
Найбільшу густину вода має при +4°С. Масу 1 см3 чистої води при цій температурі прийняли за одиницю і назвали грамом (сучасне визначення грама основане на точнішому еталоні). На відміну від інших рідин, вода при охолодженні від + 4 до 0°С розширюється. Тому лід легший від води (на 8%) і не тоне у ній. Завдяки цьому, а також малій теплопровідності шар льоду захищає глибокі водойми від промерзання до дна, і цим забезпечується у них життя.
Потрійна точка води, тобто умови, за яких одночасно у рівноважному стані можуть співіснувати вода, лід та пара, реалізується при температурі 0.01 OC і тиску 611.73 Па.
За правилом фаз для однокомпонентної термодинамічної системи потрійна точка єдина.
Співіснування фаз у нерівноважних системах.
Твердження про єдиність точки співіснування різних фаз може викликати подив, оскільки начебто суперечить тому, що ми бачимо в повсякденному житті. Сидячи задушливого дня і попиваючи прохолоджуючий напій із льодом, ми спостерігаємо всі три агрегатні стани води: пару, лід і рідину. Пояснення такого явища полягає в тому, що в цих умовах термодинамічна рівновага ще не встановилася: лід у склянці ще не розстанув і вода ще не випарувалася [1].
Поглинаючи енергію Сонця, океан виконує функцію "земної теплоцентралі". Як гігантський теплообмінник, він визначає клімат нашої планети. Він же комора харчової та мінеральної сировини й енергетичних ресурсів, а його транспортні шляхи -- найбільш дешеві й необмежено розгалужені.
Могутність океану, його вічно мінлива краса, що на обрії єднається з небесною, чарує наш зір і сповнює нашу душу відчуттям величі космічного людського буття. Під цим терміном розуміють водневу поверхню (оболонку) Землі. На відміну від атмосфери, гідросфера не суцільна, а складається з окремих частин: Світового океану та водних басейнів на суходолі (річок й озер, підземних вод, льодовиків). Вода -- найбільш поширена речовина на Землі. Загальна маса гідросфери -- понад трильйон тонн (1018 т), що становить 0,034 % маси Землі, а її поверхня займає близько 4/5 земної кулі. Усі види води гідросфери становлять єдину систему, пов'язану в планетарний кругообіг просторово й за фазовими перетвореннями (тверде -- рідке -- пара). Останнє є унікальною властивістю води. З усіх речовин біосфери в діапазоні температур існування живих організмів тільки вода може існувати в трьох агрегатних станах (фазах): вода -- лід, вода -- рідина та вода -- газ. Вода існує повсюдно. Сучасні дослідження виявили воду на інших планетах Сонячної системи й навіть за її межами -- у таких космічних тілах, як комети, а також і на Місяці. Не випадково стародавні філософи вважали, що вода є одним з чотирьох первинних елементів Природи поряд із Землею, Повітрям і Вогнем. Таке уявлення існувало ще за Середньовіччя. Тільки 1781 р. американський хімік Кавендіш показав, що вода утворюється під час згоряння водню. І лише 1860 р. італієць Канніццаро встановив хімічну формулу води -- Н2О. Агрегатний стан води залежить від температури й тиску. Аномальною характеристикою води є й те, що максимального значення густини вона набуває за охолодження її до + 4°С (р = 1000 кг/м3), а за подальшого охолодження аж до замер-зання густина зменшується. Отже, за такої самої маси об'єм льоду більший, ніж води, завдяки чому крига не тоне у воді. Ця специфічна властивість забезпечує існування водяної флори та фауни і взимку, оскільки річки, озера, моря й океани ніколи не промерзають до самого дна. Пояснення цієї унікальної аномалії слід шукати у змінах структурно-хімічної будови води за змін агрегатного стану.
Атоми водню та кисню в молекулі води у фазі пари зв'язані ковалентно. Отже, пара води є системою ізольованих молекул Н2О. У рідкому та твердому станах молекули води, маючи значний ди-польний момент, можуть взаємодіяти одна з одною, утворюючи чотири так звані водневі зв'язки, з яких два -- як донор протонів (Н+1), і два -- як акцептор протонів. Усі чотири водневі зв'язки молекули води спрямовано (приблизно до вершин правильного тетраедра (або перехресних кутів протилежних граней куба).
Отже, структура льоду -- це тривимірна сітка, подібна до тетраедричної структури атомів вуглецю в кристалі алмазу. Збільшення густини за плавлення льоду й нагрівання води до +4°С пояснюють зменшенням впорядкованості структури водневих зв'язків і їхнім викривленням. Отже, зі зменшенням міжатомної відстані Н--О--Н густина збільшується, але подальше нагрівання послаблює міжатомні зв'язки, що знижує густину.
Однак такого популярного уявлення про міжатомні й міжмолекулярні зв'язки у воді замало для наукового пояснення унікаль-ного комплексу її властивостей.
Зі шкільного курсу хімії нам відомо, що вода в процесі електролізу розкладається на водень і кисень. Це пояснюється дисоціацією частини іонів води з утворенням протилежно заряджених іонів: Н2О> Н+1 + ОН-1. Звернімо увагу, що іон Н+1 являє собою протон. То до якого класу хімічних речовин належить вода? Відповідно до наявності іону Н+ вода є кислотою, водночас іон ОН - зумовлює її належність до лугів. Згідно з теорією Брестеда-Лоура, вода є і кислотою, і лугом, проявляючи більшою мірою ту чи ту якість залежно від умов. Така властивість речовин має назву амфотерність. Отже, вода є амфотерною речовиною: вона може виступати як донор протонів, тобто як кислота, або як акцептор протонів -- основа.
Вода характеризується великою питомою теплоємністю, що дорівнює за означенням калорії 1 кал/г-град. Завдяки цьому температура океанів і морів змінюється досить повільно, і цим регулюється температура на поверхні земної кори. Цим пояснюється також те, що клімат на островах рівномірніший, ніж на материках.
Фізичні властивості води великою мірою зумовлені тим, що молекула води має значний дипольний момент (1,844 Дебая). Завдяки цьому молекули води сильно взаємодіють між собою, що приводить до конденсації при доволі високій температурі. Так, наприклад, набагато важчі молекули кисню і вуглекислого газу при цих температурах конденсованої фази не утворюють. Легкі атоми водню утворюють водневі зв'язки між різними молекулами, зумовлюючи складну взаємозв'язану структуру рідини.
Похожие статьи
-
Екологічні проблеми та аналіз якості питної води в Україні Вода характеризується складом та властивостями, котрі визначають її придатність для конкретних...
-
Промислове очищення вод - Очищення води в Україні
Промислове очищення води з поверхневих джерел звичайно включає в себе кілька стадій, що визначаються складом вихідної води. У більшості випадків у ці...
-
СУЧАСНІ МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ АНАЛІЗІВ ЯКОСТІ ПИТНОЇ ВОДИ - Очищення води в Україні
Відбір проб води здійснюється в основному з водозабірних свердловин. Для вивчення можливостей просування забруднюючих компонентів (особливо бактерій і...
-
Методи очищення стічних вод - Склад та характеристика стічних вод
У річках й інших водоймищах відбувається природний процес самоочищення води. Проте він протікає поволі. Доки промислово-побутові викиди були незначні,...
-
Вивчення якості води природного джерела дозволяє встановити характер необхідних операцій по його обробці. У деяких випадках на очисних спорудах ставиться...
-
Контроль якості води Відповідно до Водного кодексу України оцінка якості води здійснюється на основі нормативів екологічної безпеки водокористування й...
-
Приготування розчину поліакриламіду (ПАА) здійснюється з використанням установок типу УРП-2 (рисунок 5.3), яка має характеристики: Продуктивність...
-
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ - Очищення води в Україні
1. Закон України "Питна вода України" від 03.03.2005 №2455 2. Державний стандарт України "Джерела централізованого питного водопостачання. Гігієнічні і...
-
ВИСНОВКИ - Очищення води в Україні
В даній курсовій роботі розглянуто проблему запезпечення належної кількості та якості води, що є однією з найбільш важливих і має глобальне значення....
-
Питна вода повинна бути безпечною в епідемічному відношенні, нешкідлива по хімічному складу і мати сприятливі органолептичні властивості. Якість води...
-
До хімічних показників якості води відносять: водневий показник, кількість сухого залишку, жорсткість, загальна щелочность, стабільність води, суму...
-
Рекреаційні зони м. Києва і їх водні об'єкти На території Києва -- 447 водних об'єктів з яких: 129 озер, 102 ставки, 9 річок, 28 струмків, 24 затоки, 43...
-
Підготовка придатної для пиття води повинна забезпечувати такий її якісний склад, який би не порушував нормального функціонування організму людини....
-
Вступ, Очищення води методом кип'ятіння - Способи очищення води в побуті
Вода кип'ятіння виморожування відстоювання Між словами "вода" і "життя" можна сміливо поставити знак рівності. Без води немає життя, людина на 2/3...
-
Джерела забруднення води та способи очищення стічних вод - Природне середовище
Основною причиною забруднення водяних басейнів є скидання у водойми неочищених чи недостатньо очищених стічних вод промисловими підприємствами,...
-
Розрахуємо хлораторну для станції обробки води Хлорування приймаємо хлором у два етапи. Визначаємо годинну витрату хлору: для попереднього хлорування...
-
Фільтри приймаємо швидкі, одношарові з піщаним завантаженням. Визначаємо сумарну площу фільтрів за формулою 9.1[7]: (8.38) Отже: M - тривалість роботи...
-
Використовується даний спосіб для того, щоб з більшою ефективністю відфільтрувати рідину завдяки її кристалізації. Виморожування дає набагато кращий...
-
У проекті приймаємо освітлювачі коридорного типу, прямокутні в плані. Визначаємо середню концентрацію завислих речовин у воді, щонадходить на освітлювач...
-
Якість води природних джерел залежить від наявності різних мікроорганізмів, речовин неорганічного та органічного походження, які характеризуються...
-
Вибір методу водоочистки і необхідного складу очисних споруд проводимо на основі вивчення результатів аналізів початкової води джерела і зіставлення з...
-
Фільтруванням називається процес проходження освітлюваної води через шар фільтруючого матеріалу. Фільтруючий матеріал повинен являти собою пористе...
-
Очищення води активованим вугіллям, Очищення сріблом - Способи очищення води в побуті
Також до способів очищення води в домашніх умовах відноситься очищення активованим вугіллям. Дана речовина досить часто використовується в фільтруючих...
-
Основними джерелами забруднення НПС серед авіапідприємств є аеропорти з приписаною до них технікою. Наземні джерела забруднення можна умовно поділити на...
-
Згідно схеми 5.1 вихідна вода (В1) з поверхневого джерела подається насосною станцією першого підйому по трубопроводу у вертикальний змішувач вихрового...
-
Площі складських приміщень водоочисних споруд розраховуються в залежності від продуктивності очисної станції. Для зберігання коагулянту та вапна...
-
Вступ - Розробка системи очищення природної води і доведення її якості до санітарних норм
Якість вода очисний освітлювач Усі води (водні об'єкти) на території України є національним надбанням народу України, однією з природних основ його...
-
Висновки - Розробка системи очищення природної води і доведення її якості до санітарних норм
У даному курсовому проекті на тему "Проект очисних водопровідних споруд продуктивністю 24000 /добу" зроблений аналітичний огляд літератури за темою,...
-
1) Доза визначається по формулі (5.5)[7]: (6.9) Де m - коефіцієнт, що враховує втрати фтору, (при введенні фторовмісного реагенту після очисних споруд m...
-
Цех вапнування - Розробка системи очищення природної води і доведення її якості до санітарних норм
1) Розрахунок дози вапна Для підлужування води прийняте вапно. Дозу вапна визначаємо за формулою: (6.6) Де - доза вапна, мг/л; - коефіцієнт, рівний для...
-
Цех коагулювання 1) Визначення дози коагулянту Для каламутності 450мг/л і кольоровості 50град - доза сірчанокислого глинозему () визначається: По...
-
Розрахунок змішувача вихрового типу Приймаємо вертикальний змішувач вихрового типу. Площа горизонтального перетину у верхній частині змішувача визначаємо...
-
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ОЗОНУ - Значення озонового шару для Землі
Це слово в перекладі з грецької мови означає "пахучий", "запашний", "той, що пахне". Кожен з нас відчував характерний різкий запах цього синюватого газу...
-
Висновок - Склад та характеристика стічних вод
Виробничі стічні води, що випускаються в каналізацію, не повинні: - порушувати роботу мереж і споруджень; - містити більш 500 мг/л зважених і спливаючих...
-
Оригінальний спосіб очищення води, Використані джерела - Способи очищення води в побуті
Очищуємо воду за допомогою смужки вовняної тканини або повсті. У першу посудину наливаємо воду, що потребує очищення. Поруч з першою, але на значно...
-
НОРМУВАННЯ ЯКОСТІ ВОДИ - Нормування якості навколишньго середовища
Відповідно до Санітарних правил і нормами СанПиН 2.1.4.559-96 Питна вода повинна бути безпечна в епідемічному й радіаційному відношенні, нешкідлива по...
-
Джерела забруднення, Загальна характеристика джерел забруднення - Водні ресурси і їх використання
Загальна характеристика джерел забруднення Джерелами забруднення зізнаються об'єкти, з яких здійснюється скидання або інше надходження у водні об'єкти...
-
Стічні води - це води, які внаслідок використання їх на побутові або виробничі потреби суттєво погіршили свої первинні властивості, стали непридатні на...
-
Показники, що впивають на екологічну якість води - Екологічний стан водойм в місті Києві
Екологічний забрудненість дніпро здоров'я Питна вода не повинна містити сірководень і метан, що надають їй неприємний запах і смак. Вміст магнію і...
-
При механічному і неповному біологічному очищенні стічних вод у воді об'єкти скидається вода, вміщуючи ще значну кількість органічних забруднень. Навіть...
Фізико-хімічні характеристики води - Очищення води в Україні