Химические свойства воды

В природе нет абсолютно нерастворимых веществ. Все они в той или иной степени подвергаются воздействию воды, отличаясь, друг от друга только количеством переходящего в раствор вещества. Поэтому в естественном состоянии вода всюду представляет собой сложный раствор различных веществ, который принято называть природной водой в отличие от химически чистой воды Н₂О.

Таким образом, под химическим составом природных вод надо понимать весь сложный комплекс минеральных и органических веществ, находящихся в разных формах ионно-молекулярного и коллоидного состояния.

С некоторой условностью химический состав природных вод можно разделить на следующие пять групп:

1) главные ионы, т. е. ионы, содержащиеся в наибольшем количестве (хлоридные Сl^-, сульфатные SO₄^-, гидрокарбонатные НСОз^-, карбонатные СО₃^-, натрия Na⁺; калия К⁺, магния Mg²⁺ и кальция Са²⁺);

2) растворенные газы (кислород О₂, азот N₂, двуокись углерода СО₂, сероводород H₂S и др.);

3) биогенные элементы (соединения азота, фосфора, кремния);

4) микроэлементы - соединения всех остальных химических элементов;

5) органические вещества.

Несколько особое положение занимают ионы водорода Н⁺, находящиеся в природных водах в оченьнебольшом количестве, но играющие очень большую роль в химических и биологических процессах, протекающих в природных водах.

Деление на эти группы в известной мере условно, так как некоторые элементы, например, кальций, калий, также усваиваются и необходимы организмам, как и биогенные элементы, а концентрации биогенных элементов часто бывают еще меньше, чем микроэлементов.

Некоторая условность создается и в результате определения суммарной концентрации нескольких видов ионов, близких по химическим свойствам и поэтому аналитически трудно разделяемых, например, фосфора с мышьяком, кальция с барием и стронцием, хлора с бромом и йодом. Разумеется, существуют аналитические методы и раздельного определения указанных сходных по свойствам элементов. Однако такое определение элементов отнимает много времени и труда и в большинстве случаев ограничивается только суммарной концентрацией с пересчетом ее на главный определяемый элемент.

Кроме перечисленных компонентов, состав природной воды обладает качественными характеристиками: жесткость, щелочность, окисляемость, агрессивность.

Эти свойства обусловлены не одним, а совокупностью нескольких компонентов состава воды.

Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью (мг-экв/дм³, мг-экв/л).

Классификация: мягкая (< 4 мг-экв/л), средней жесткости (4-8 мг-экв/л), жесткая (8-12 мг-экв/л), очень жесткая (> 12 мг-экв/л).

Щелочность - способность сильной кислоты реагировать с различными компонентами природной воды. Поскольку в большинстве природных вод преобладают карбонаты, то обычно различают лишь гидрокарбонатную и карбонатную щелочность. В редких случаях, при рН> 8.5 возникает гидратная щелочность.

Окисляемость - это величина характеризует содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых (при определенных условиях) одним из сильных химических окислителей.

Х имическое потребление кислорода (ХПК) - п оказатель, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ по количеству израсходованного на окисление химически связанного кислорода.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) – количество кислорода в миллиграммах, требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях, без доступа света, при 20°С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов.

Агрессивность - способность воды и растворенных в ней веществ разрушать путем химического воздействия различные материалы (бетон, металлы и т.д.).

Широко распространено еще понятие минерализация воды, под которым понимают сумму всех найденных при анализе минеральных веществ в мг/л или г/кг (при сумме больше одного г/кг), содержащихся в данной воде.

В океанологии вместо минерализации употребляется термин соленость.

В воде растворяются твердые, жидкие и газообразные вещества, которые делятся на три группы:

- хорошо растворимые (в 100 г воды растворяется более 10 г вещества);

- плохо растворимые, или малорастворимые (в 100 г воды растворяется менее 1 г вещества);

- практически не растворимые (в 100 г воды растворяется менее 0, 01 г вещества).

Горные породы и минералы как источники солей для минерализации природных вод целесообразно разделить на три группы:

а) изверженные, магматические породы, образующие растворимые соли при их разложении;

б) соли, рассеянные в сухом, растворенном или адсорбированном состоянии в различных осадочных породах;

в) минералы и растворимые соли, находящиеся в виде скоплений или залежей (известняки, мергели, доломиты, гипсы, каменная соль и пр.).

Наиболее часто используется классификация вод по степени минерализации

< 0.2 мг/л- ультрапресные

0.2 - 0.5 мг/л- пресные

0.5 - 1.0 мг/л- воды с относительно повышенной минерализацией

1.0 - 3.0 мг/л- солоноватые

3 - 10 мг/л- соленые

10 - 35 мг/л- воды повышенной солености

> 35 мг/л– рассолы

Можно использовать и другую классификацию:

Пресные - до 1, 0 г/кг

Солоноватые - 1—25г/кг

С морской соленостью - 25—50г/кг

Рассолы - выше 50г/кг

Кроме минерализации, существует ещё близкое к ней по величине понятие сумма ионов, т. е. сумма всех видов ионов в мг/л или г/кг, концентрация которых больше 0, 1 мг/л.