Жидкий компонент системы грунт.

Жидкая компонента – важнейшая составная часть большинства грунтов. Её формирование в грунтах может происходить как естественным, так и искусственным путем. По химическому составу жидкая компонента чрезвычайно разнообразна. По составу жидкости можно разделить на неорганические, органические и смешанные, включая эмульсии.

Неорганические жидкости – вода –одно из самых распространенных веществ на Земле. Почти 70,8% земной поверхности покрыто водой. Содержание поверхностных вод, включая мировые запасы льдов, составляет примерно 1,4 млрд. км³, а в горных породах литосферы (подземные воды) – около 0,73-0,84 млрд. км³.

Ранее считали, что вода – индивидуальный химический элемент. В 1781–83г.г. Кавендиш и Лавуазье доказали, что 2 объема водорода взаимодействуют с 1 объемом кислорода.

В 1929г. были открыты стабильные изотопы кислорода (О¹⁶, О¹⁷, О¹⁸).

В 1932г. – водород с массой = 2 – дейтерий (D)

В 1934г. Резерфорд Э., Олифант М. Л., Хартек П. открыли водород с массой = 3 – тритий (Т).

И стало ясно, что вода – это не просто H₂O, а смесь 9 разновидностей молекулы с различной массой = (1 и 16): 99.73 H₂O.

Ассоциация молекул в жидкой воде посредством водородных связей изучена еще недостаточно.

Значительно лучше изучена структура льда, о которой уже было рассказано.

Самойлов О.Я. (1957), рассматривая с этих позиций структуру воды замечает, что молекулы воды после плавления льда попадают в соседние пустоты структуры и некоторое время в них задерживаться. Отсюда увеличение плотности и ее повышение до 4^оС⁰. Далее при увеличении температуры растут колебания молекул и плотность уменьшается.

Сейчас многие исследователи склонны полагать, что вода микрогетерогенна, т.е. в ней могут быть либо «айсберги» - острова льдоподобной структуры, либо преобразованные участки каркаса с внедренными в его пустоты молекулами.

Есть гипотеза о непрерывно меняющих свою структуру ассоциациях молекул.

Однако, несмотря на различное толкование природы неоднородности структуры воды, экспериментальные данные свидетельствуют что в основе ее структуры лежат достаточно крупные молекулярные комплексы размером порядка 30 А⁰

Изучением свойств тонких слоев воды занимались многие исследователи. Товбина З.М. проводила исследования на мембранах, приготовленных из пористого селикагеля со средним d=10-100 А⁰, т.е. примерно в интервале радиуса пор глин. Было показано, что при уменьшении d вязкость воды резко возрастает. Изучение спектров ЯМР показало усиление структурирования воды при малых толщинах водных слоев.

Дерягиным Б.В. и др. (1967) было установлено, что электролиты, разрушая структуру воды, понижают ее вязкость в граничном слое. Особенно заметно это понижение при радиусе пор менее 30А⁰. Вязкость может меняться.

Таким образом, было доказано, что слой полярной жидкости, находящийся вблизи твердой поверхности, обладающий аномальными термодинамическими и физико-механическими свойствами, отделен от объема среды резкой границей раздела, т.е. является граничной фазой.

Итак: - структура, термодинамические и физико-химические свойства воды в тонких слоях у поверхностного слоя сильно отличаются от аналогичных свойств воды в объеме.