Хімічний склад води.

Вода (Н2О) - у пароподібному вигляді складається головним чином з однорідних простих молекул, які називаються гідролями і відповідають формулі - Н2О. Агрегат з двох простих молекул (Н2О)2 називається дигідролем, а сполучення трьох молекул (Н2О)3 – тригідролем.

Рідка вода являє собою суміш молекул: гідролів, дигідролів і тригідролів. У воді в твердому стані (лід) переважають тригідролі, які мають найбільший об’єм. При зміні температури води співвідношення між кількістю простих і складних молекул у ній змінюється. Змінюються й відстані між молекулами. Саме цим пояснюються деякі аномалії фізичних властивостей води.

Слід зауважити, що в природі існує 3 ізотопи водню: Н¹ (протій), Н² (дейтерій, Д - важкий), Н³ (тритій - надважкий) і 3 ізотопи кисню: О¹⁶, О ¹⁷, О¹⁸, що створюють молекули води різного ізотопного складу. Такі молекули води є в краплі будь-якої води, але переважають у ній легкі ізотопи водню і кисню. Практично на 99.73% природна вода - це Н¹2О¹⁶з домішками.

Вода, що випарувалась у атмосферу багата на протій і бідніша на дейтерій, ніж поверхнева вода. О¹⁸ в ній у 500 разів менша ніж О¹⁶. Перехід води з одної земної оболонки в іншу супроводжується постійними змінами її ізотопного складу (всього може бути 42 ізотопи води).

Ізотопний різновид води Д2О¹⁶, називається важкою водою. Така вода ні кольором, ні смаком, ні запахом не відрізняється від звичайної води. Але її молекулярна вага 20, питома вага на 10% вища, кипить вона при +101.4ºС, замерзає при +3.8ºС, максимальна густина при + 10ºС. Важка вода не горить і не вибухає. Вона добре поглинає вологу, немов би намагаючись розчинитися. У чистій важкій воді насіння не проростає, черви і риби не живуть, однак вона не є отруйною і в ній можуть існувати мікроорганізми.

У природі важкої води в 5000 разів менше ніж звичайної. Її немає в атмосфері, а в річковій воді близько 150 г/т, у воді Тихого океану 165 г/т. Важка вода знайшла застосування в атомній енергетиці.

Варто відзначити, що хімічно чиста вода в природі майже ніколи не зустрічається, її можна одержати тільки лабораторним шляхом. Така вода не має запаху і кольору, має неприємний запах.

Природна ж вода, будучи гарним розчинником завжди містить у собі завислі й розчинені речовини. Залежно від розміру частинок розчинених речовин розчини бувають справжні (молекулярно-іонні) та колоїдні.

Справжні – речовина в них перебуває в дуже розсіяному стані у вигляді молекул та іонів, а її частинки мають дужу дрібний розмір – 10 мм.

Колоїдні – в них, разом з молекулами та іонами, містяться і їх групи, розміри яких коливаються від 10 до 10 мм. Частки речовини розміром більше 10 мм називаються суспензіями або зависями; вони видимі оком і бувають як органічного, так і неорганічного походження. Вода з домішкою таких часток каламутна.

Загалом, хімічний склад природних вод поділяється на шість груп: головні іони; розчинені гази; біогенні речовини; мікроелементи; органічні речовини і забруднюючі речовини:

1) Головні іони – негативно заряджені іони (аніони): Сl, SO4², HCO3², CO3² ; позитивно заряджені іони (катіони) Mg² ,Ca² , Na , K . Від сумарного вмісту розчинених у воді солей залежить її солоність (мінералізація). Вона вимірюється в г/л, %, але найчастіше у ‰ (середня солоність морської води становить 35‰). За вмістом солей виділяють природні води чотирьох груп: прісні – до 1‰,солонуваті –(1-25‰);солоні (морської солоності) –(25-50‰);високосолоні (розсоли) – понад 50‰.

За переважанням аніону всі природні води поділяють на 3 класи: гідрокарбонатний, сульфатний і хлоридний; а за переважанням катіону – на 3 групи: кальцієву, магнієву та натрієву. Слід відмітити також, що від вмісту іонів Mg² ,Ca² залежить загальна твердість води (дуже м’яка – до 1.5 мг-екв/л; м’яка – (1.5–3) мг-екв/л; помірно тверда - (3–6) мг-екв/л; тверда (7–9) мг-екв/л; дуже тверда - понад 9 мг-екв/л).

2) Розчинені гази – найбільше значення мають О2, СО2; дещо менше значення мають N2, H2S (сірководень), H2 (має велике значення для процесів, що відбуваються у воді) та ін. розчинність газів у воді залежить від їх властивостей, тиску газу на водну поверхню (парціального тиску), температури і мінералізації води. Розчинність газів у воді зменшується зі збільшенням її мінералізації та підвищенням температури.

3) Біогенні речовини – речовини (сполукиN2, фосфору Р, заліза Fe і кремнію Si), які потрапляють у воду з атмосфери, ґрунту, а також при розкладанні органічних сполук, при скиданні у водні об’єкти промислових, с/г і побутових вод. Це переважно іони NO3, NO2, NH2, H2PO4, HPO2.

4) Мікроелементи – речовини, що містяться у воді в малій кількості (до 1 мг/л): Br, I, F, Li, Ba, Fe, Ni, Zn, Co, Cu, Cd, Pb, Hg, а також радіоактивні елементи (калій, рубідій, уран, радій).

5) Органічні речовини – продукти розпаду різних організмів (рослин і тварин). Вони надають воді жовтуватого забарвлення.

6) Забруднюючі речовини – речовини синтетичного походження, нафтопродукти, миючі засоби та ін.