Природные воды
Другие рефераты
Московский Государственный Горный Университет
Природные воды
(Кафедра химии)
Выполнил:
Преподаватель:
Царев А.
Лебедев А. В.
ст. гр. САПР - 1 - В96
Москва, 1996 г.
План:
Водная Среда.
Водный баланс земли.
Вода с точки зрения химии.
Общие свойства воды.
Ионный состав воды.
Подземные воды.
ВОДНАЯ СРЕДА.
Водная среда включает поверхностные и подземные воды.
Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд.
375 млн. кубических километров--около 98% всей воды на Земле. Поверхность
океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно
в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. квадратных
километров. Вода в океане соленая,причем большая ее часть (более 1 млрд.
кубических километров) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и
температуру,примерно равную 3,7oС. Заметные различия в солености и
температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды, а
также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного
кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.
Подземные воды бывают солеными, соленоватыми(меньшей солености) и
пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную
температуру(более 30`С). Для производственной деятельности человечества и
его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой
составляет всего лишь 2,7% общего обьема воды на Зем ле, причем очень
малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах.
Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах,
находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой
речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. кубических километров. Кроме
того, может использо ваться часть подземных вод, равная 13 тыс. кубическим
километрам. К сожалению, большая часть речного стока в России, составляющая
около 5000 кубических километров, приходится на малоплодородные и
малозаселенные северные территотии. При отсутствии пресной воды используют
соленую поверхностную или подземную воду, производя ее опреснение или ги
перфильтрацию: пропускают под большим перепадом давлений через
полимерные мембраны с микроскопическими отверстиями, задерживающими
молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки, поэтому представляет
интерес предложение, состоящее в использовании в качестве источника пресной
воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этой целью буксируют
по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют их таяние. По
предварительным расчетам разработчиков этого пред ложения, получение
пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с
опреснением и гиперфильтрацией. Важным обстоятельством, присущим водной
среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные
заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Впочем, некоторые из них,
например коклюш, ветрянка,туберкулез,передаются и через воздушную среду. С
целью борьбы с распространением заболеваний через водную среду Всемирная
организация здраво охранения (ВОЗ) обьявила текущее десятилетие
десятилетием питьевой воды.
Водный баланс земли.
Чтобы представить,сколько воды участвует в круговороте,
охарактеризуем различные части гидросферы.Более 94% ее составляет Мировой
океан . Другая часть(4%)-подземные воды.При этом следует учесть ,что
большая их часть относится к глубинным рассолам,а пресные воды составляют
1/15 долю.Значителен также обем льда полярных ледников:с пересчетом на воду
он достигает 24 млн.км., или 1,6% объема гидросферы. Озерной воды в 100 раз
меньше -230 тыс.км. , а в руслах рек содержится всего лишь 1200 км. воды,
или 0,0001% всей гидросферы. Однако , несмотря на малый объем воды,реки
играют очень большую роль: они,как и подземные воды, удовлетворяют
значительную часть потребностей населения , промышленности и орошаемого
земледелия. Воды на Земле довольно много . Гидросфера составляет около
1/4180 части всей массы нашей планеты. Однако на долю пресных вод,исключая
воду, скованную в полярных ледниках, приходится немногим более 2 млн.км.,
или только 0,15% всего объема гидросферы.
Вода с точки зрения химии.
Огромная роль воды в жизни человека и природы послужила причиной
того, что она была одним из первых соединений, привлекших внимание учёных.
Тем не менее изучение воды ещё далеко не закончено.
Общие свойства воды.
Вода в силу популярности её молекул способствует разложению
контактирующих с ней молекул солей на ионы, но сама вода проявляет большую
устойчивость и в химически чистой воде содержится очень мало ионов
по H+ и OH-.
Вода - инертный растворитель; химически не изменяется под действием
большинства технических соединений, которые она растворяет. Это очень важно
для всех живых организмов на нашей планете, поскольку необходимые их тканям
питательные вещества поступают в водных растворах в сравнительно мало
измененном виде. В природных условиях вода всегда содержит то или иное
количество примесей, взаимодействия не только с твердыми и жидкими
веществами, но растворяя также и газы.
Даже из свежевыпавшей дождевой воды можно выделить несколько десятков
миллиграммов различных растворенных в ней веществ на каждый литр объема.
Абсолютно чистую воду никогда и никому ещё не удавалось получить ни в одном
из её агрегатных состояний; химически чистую воду, в значительной мере
лишенную растворенных веществ, производят путем длительной и кропотливой
очистки в лабораториях или на специальных промышленных установках.
В природных условиях вода не может сохранить “химическую чистоту”.
постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, она фактически всегда
представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного свойства. В
пресной воде содержание растворенных веществ обычно превышает 1 г./л. От
нескольких единиц до десятков граммов на литр колеблются содержание солей в
морской воде: например, в Балтийском море их всего 5 г./л., в Чёрном - 18,
а в Красном море - даже 41 г./л.
Солевой состав морской воды в основном на 89% слагается из хлоридов
(преимущественно хлорида натрия, калия и кальция), 10% приходится на
сульфаты (натрия, калия, магния) и 1% - на карбонаты (натрия, кальция) и
другие соли. Пресные воды содержат обычно больше всего - до 80% карбонатов
(натрия и кальция), около 13% сульфатов (натрия, калия, магния) и 7%
хлоридов (натрия и кальция).
Вода хорошо растворяет газы (особенно при низких температурах),
главным образом кислород, азот, диоксид углерода, сероводород. Количество
кислорода иногда достигает 6 мг./л. В минеральных водах типа нарзан общее
содержание газов может составлять до 0,1%. В природной воде присутствуют
гумусовые вещества - сложные органические соединения, образующиеся в
результате неполного распада остатков растительных и животных тканей, а
также соединения типа белков, сахаров, спиртов.
Вода обладает исключительно высокой теплоемкостью. Теплоемкость воды
принята за единицу. Теплоемкость песка, например, составляет 0,2, а железа
- лишь 0,107 теплоемкости воды. Способность воды накапливать большие запасы
тепловой энергии позволяет сглаживать резкие температурные колебания на
прибрежных участках Земли в различные времена года и в различную пору
суток: вода выступает как бы регулятором температуры на всей нашей планете.
Следует отметить особое свойство воды - её высокое поверхностное
натяжение - 72,7 эрг/см2 (при 20о С). В этом отношении из всех видов
дидкостей вода уступает только ртути. Подобное свойство воды во многом
обусловлено водородными связями между отдельными молекулами H2O. Особенно
наглядно проявляется поверхостное натяжение в прилипании воды ко многим
поверхностям - смачивании. Установлено, что вещества - глина, песок,
стекло, ткани, бумага и многие другие, легко смачиваемые водой, непременно
имеют в своем составе атомы кислорода.такой факт оказался ключевым при
обьяснении природы смачивания: энергитически не уравновешенные молекулы
поверхностного слоя воды получают возможность образовать дополнительные
связи с “чужими” атомами кислорода.
Смачивание и поверхностное натяжение лежат в составе явления,
названного капилярностью: в узких каналах вода способна подниматься на
высоту гораздо большую, чем та, которую “ позволяет” сила тяжести для
столбика данного сечения.
В капилярах вода обладает поразительными свойствами. Б.В.Дерягин
установил, что в капилярах вода, сконденсировавшаяся из водяного пара, не
замерзает при 00 и даже при снижении темрературы на десятки градусов.
Молекулы воды отличаются большой термической устойчивостью, при
деструкции по схеме: 2H2O ( 2H2 + O2 + 2 ( 245,6 Кдж.
начинается при температуре выше 10000С, и при 20000С составляет лишь 1,8%.
При 50000С водяной пар со взрывом нацело разлагается на водород и кислород.
Вода относится к слабым электролитам.
H2O ( H+ + OH-
Kдисс=
= 1,8(10-16
[H+][OH-]
[H2O]
Вода весьма реакционноспособное вещество: может проявлять как
окислительнын, так и восстановительные свойства. Так, под действием сильных
восстановителей вода проявляет окислительные свойства: на холоде окисляет
щелосные и щелочноземельные металлы, а при температуре накаливания -
железо, углерод и др.
2Na + 2H2O ( 2NaOH + H2(
3Fe + 4H2O ( Fe3O4 + 4H2(
Под действием сильных окислителей (фтор, хлор, электрический ток)
вода проявляет восстановительные свойства. Так, реакцию взаимодействия со
фтором можно представить следующим образом:
2F2+2H2O ( 2H2F2+O2(
Cущест
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
