Физические и химические свойства воды

Всем известна формула воды – H₂O. Но химически чистой воды, которая состоит только из атомов водорода и кислорода, в природе не существует. Любая вода из любого источника представляет собой раствор различных химических соединений. Причем удалить эти примеси на 100% до сих пор ещё никому не удалось.

Один из немецких исследователей воды — химик В.Ф. Кольрауш — дистиллировал воду путем выпаривания 42 раза подряд. Для этого он использовал особый сосуд, который до этого применялся для дистилляции более 10 лет. Таким образом он исключил растворение в воде любых веществ, которые могли каким-либо образом перейти в выпариваемую воду.

После сбора дистиллированной воды он определил еë чистоту с помощью тока. Результат анализа показал, что чистота полученной воды была в 100 раз больше, чем у воды, которая прошла дистилляцию только один раз. Но и в этом случае воду нельзя было назвать абсолютно чистой. Ведь в ней оставались растворенные газы, которые присутствуют в атмосфере Земли.

Кроме того, в воде постоянно присутствуют собственные примеси, от которых избавиться нельзя: на каждый миллиард молекул приходится по одному иону Н+ и ОН-. Но первый из них сразу вступает в реакцию с молекулой воды и образует соединение Н3О+.

Строение молекул и ассоциатов

В современной химии и физике в качестве модели воды используется тетраэдр. В реальных условиях, когда жидкость находится при комнатной температуре и атмосферном явлении, одиночной молекулы воды существовать не может. В науке используется несколько гипотез, которые объясняют свойства ассоциатов (групп молекул) воды, но ученые до сих пор не пришли к единому мнению.

Помимо упомянутых выше ионов, в воде, по утверждению некоторых ученых, содержатся также ионы Н9О4 и Н7О4. Они также сразу вступают в реакцию и образуют 8 молекул воды.

Ещё одно интересное свойство воды: из-за асимметричного расположения зарядов в молекуле воды она не может существовать отдельно и образует единую молекулярную связь. То есть ионы водорода одной молекулы притягиваются к соседним. В результате жидкость как бы образует единую пространственную сетку. То есть по сути жидкость в любом ограниченном пространстве можно рассматривать, как одну сверхмолекулу, составные части которой постоянно меняются.

Физические свойства

Из-за асимметричной структуры молекул и большого количества ассоциатов вода при исследованиях не всегда ведëт себя так, как предусмотрено законами физики. Например, она увеличивает плотность при плюсовой температуре и имеет низкую температуру плавления, а также отличается от других элементов теплоëмкостью, точкой кипения и замерзания.

Рассмотрим аномальные свойства воды в сравнении с другими химическими соединениями, в которых присутствует кислород:

1. Если брать за основу температуру закипания и замерзания гидратов серы и теллура вода теоретически должна начинать кипеть при температуре в 80°C, а замерзать при температуре -100°C. Всем известно, что в реальности эти показатели абсолютно не соответствуют действительности, так как вода замерзает на нулевой отметке и кипит при + 100°C.
2. Максимальной плотности воды можно достичь только при определённых условиях: для этого в ней должен отсутствовать воздух, давление показывать 0,1 МПА, а её температура должна быть +4°C. При таких условиях плотность воды составит 1 г на мл. А если менять внешние условия, то плотность воды всегда будет становиться только меньше, независимо от того, как меняются эти условия.
3. Вода имеет большую теплоëмкость. Она составляет 4,1855 Дж/г·К при температуре жидкости в +15°C. Именно поэтому океаны способы поглотить большое количество тепловой энергии и затем медленно отдавать еë воздуху. Благодаря такой регуляции климат на Земле благоприятен для жизни.

Вода является наиболее теплоëмким веществом по сравнению с другими химическими соединениями. Именно поэтому еë используют в системах обогрева и промышленном оборудовании в качестве жидкости для передачи тепловой энергии.

Еще одно необычное свойство воды – способность увеличиваться в объёме на 10%. Благодаря этому свойству обеспечивается плавучесть льда. Это даёт возможность сохранять жизнь внутри любых природных водоëмов при замерзании их поверхности.

Дополнительное качество воды, которое широко используется в современной промышленности — это её высокое поверхностное натяжение. Молекулы, которые находятся на границе сред, испытывают силы молекулярного притяжения только с одной стороны. Так как они очень большие, каждая частица удерживается соседними и «втягивается» внутрь воды. Поэтому при отсутствии силы тяжести вода принимает форму шара.

Чистота воды

Выше мы уже говорили о том, что любая вода из любого источника – это раствор различных химических соединений. Иногда в ней встречается слишком много различных загрязнителей, и тогда эта вода становится непригодной для употребления. Для того, чтобы понять, безопасен ли состав воды и можно ли её пить без вреда для здоровья, необходимо провести лабораторный анализ воды из источника её постоянного забора.

При наличии опасных загрязнителей, а также при повышенном содержании железа, марганца, сероводорода, жёсткости и других веществ, воду необходимо очищать специальными фильтрами. Компания WiseWater предлагает широкий ассортимент фильтров и комплексных систем для эффективной очистки водопроводной воды, воды из скважин и других источников.

Подобрать нужный фильтр вы можете по телефону у менеджера или с помощью заявки на нашем сайте в разделе «Подобрать фильтр».