Кислотно-щелочное равновесие воды

1.3 Кислотно-щелочное равновесие воды

Существует несколько показателей, которые характеризуют качество воды. Одним из наиболее важных для потребителей является показатель кислотно-щелочного равновесия воды. Для того чтобы дать определение этому показателю, необходимо обратиться к понятию электролитической диссоциации. Под электролитической диссоциацией в химии принято понимать распад молекул исходных веществ в растворах. Так при воздействии на воду слабого электрического поля, часть ее молекул распадается на свободные водородные ионы (Н+) и гидроксильную группу (ОН-). При равном содержании водородных ионов и гидроксильных групп считается, что вода имеет нейтральную реакцию. В нейтральной воде процессу распада подвержена одна молекула на каждые 10 миллионов, если выразить это математически, то получим 10 в степени 7.

Эта степень и является показателем кислотно-щелочного равновесия (рН). Показатель кислотно-щелочного баланса воды можно вычислить как отрицательный логарифм концентрации ионов водородов: рН=-log(Н+)

Как было сказано ранее, показатель кислотно-щелочной реакции нейтральной воды рН=7, в такой воде либо полностью отсутствуют кислоты и щелочи, либо и те и другие содержатся в одинаковом количестве. Если в воде содержится большее количество щелочи (преобладает гидроксильная группа ОН), то показатель рН такой воды возрастает, в случае же, если в воде превалируют ионы водорода (то есть содержится повышенное количество кислот), то значение показателя кислотно-щелочного равновесия будет меньше 7. В графическом виде шкалу показателей кислотно-щелочного равновесия можно представить в виде прямого отрезка с делениями от 0 до 14. В этом случае показатель рН=7 нейтральной воды будет располагаться в середине этой шкалы, слева от него (от 7 до 0) показатель рН воды с повышенным содержанием кислот, а справа (от 7 до 14) – вода повышенной щелочности.

Следует учитывать, что показатель кислотно-щелочного равновесия не является количественной величиной, он учитывает интенсивность, то есть степень кислотности или щелочности воды. Количественное содержание в воде веществ, которые способны нейтрализовать присутствующие щелочи или кислоты, характеризует кислотность или щелочность этой воды.

Рассмотрим более простую аналогию: пробуя пищу на вкус, мы можем определить какая она – соленая или нет, но не количество (массу) соли, которую использовали для приготовления пищи. Показатель рН является одним из определяющих факторов, характеризующих происходящие в воде биологические и химические процессы. Именно от этого показателя зависит скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, а также токсичность загрязняющих примесей и многое другое. Показатель рН природной воды может колебаться в пределах от 4,6 до 8,3 и не оказывает непосредственного влияния на потребительские качества воды, так для речной воды рН колеблется от 6,8 до 8,5 единиц, в атмосферных осадках рН от 4,6 до 6,1, в болотах – 5,5-6,0, а в соленой морской воде – 7,9 -8,3. Если показатель кислотно-щелочного равновесия воды понижен, то такая вода обладает высокой коррозионной активностью. При рН более 11, вода может нанести вред здоровью человека: вызвать раздражение слизистой оболочки глаз и кожи, такая вода имеет повышенную мылкость и характерный неприятный запах. Для питья, приготовления пищи и других хозяйственно бытовых нужд рекомендуется использовать воду с показателем рН от 6 до 9 единиц.

Показатель рН биологических жидкостей человеческого организма расположен в пределах от 7 до 7,5. Хотя в организме человека присутствуют жидкости с ярко выраженным кислотным характером, это моча и желудочный сок, рН которых равен 5,5. Увеличение рН биологических жидкостей в сторону большей кислотности может привести к возникновению серьезных расстройств и заболеваний организма. Внешне состояние о кислотно-щелочного равновесия крови человека характеризуется цветом его конъюнктивы в уголках глаз. Так при оптимальном кислотно-щелочном балансе цвет конъюнктивы ярко-розовый, если у человека в крови повышается щелочность, она приобретает темно-розовый окрас, а при увеличении кислотности становится бледно-розовой. При чем цвет конъюнктивы изменяется через 80 секунд после употребления веществ, влияющих на кислотно-щелочной равновесие.

Поскольку показатель кислотно-щелочного равновесия воды, оказывает прямое влияние качественные характеристики воды (привкус и внешний вид), а также на здоровье человека, то на всех стадиях водоочистки необходим строгий контроль рН. Для разнообразных систем водоочистки предъявляются различные требования к показателю рН, которые вырабатываются в зависимости от состава воды, материала систем распределения и методов водообработки.

Вода имеет множество модификаций, содержит массу различных примесей, проявляет различные свойства в зависимости от природных (и не только) условий, она повсеместно окружает и входит в состав практически всех земных организмов. Возможно, именно поэтому, мы до сих пор не раскрыли все тайны воды, и для ученых вода является самым распространенным, но наименее изученным химическим соединением. Установлено, что вода имеется не только на Земле, но и в космосе, ее обнаружили в составе комет, и многочисленных планет Солнечной системы, а также их спутников. Что касается нашей планеты, то на поверхности Земли количество воды достигает 1,39 х 1018т., а объем составляет 1500000000куб. км. Если бы вода равномерно покрывала Землю, то глубина ее слоя достигала 4 км. Конечно же, большее количество земной воды сосредоточено в морях и океанах, ее объем колеблется в пределах 1370000000 куб. км., что составляет 97% от всего земного объема. Оставшиеся 3% составляет запас пресной воды, которая сосредоточена на материках и континентах. При чем 68,7% запасов пресной воды сосредоточены в Антарктиде в виде ледников и снежного покрова, что составляет 25000000 куб. км воды, а масса этой воды колеблется в пределах 2,4 х 1016 т. 8000000 куб. км пресной воды сосредоточено в виде подземных вод. 13000 куб. км воды находится в воздухе и если эта вода в виде атмосферных осадков равномерно выпадет на землю, то ее толщина ее слоя не превысит 24 мм. Теоретически, масса всей земной воды, находящейся на поверхности Земли, в ее атмосфере, подземных вод, и воды, содержащейся в биологических объектах, составляет 2000000000 миллионов тонн.

Вода не только окружает нас, но и на 70% является составляющей частью человеческого организма. Так мышечные ткани нашего тела (включая сердце, почки, легкие) на 80% состоят из воды, а костная ткань – на 30%. Содержание воды в биологических жидкостях человеческого организма, таких как слюна, желудочный сок, лимфа, моча колеблется от 95 до 99%, а в крови составляет 83%. Даже зубная эмаль содержит 0,3% воды. Именно вода является неизменным условием осуществления в организме химических реакций, например процесс пищеварения – это не что иное, как перевод питательных веществ в раствор, который впоследствии всасывается клетками организма. Употребляемая в пищу вода, помогает клетками и очистится, так как она вымывает переработанные продукты обмена веществ из клеток.

Во всех без исключения живых организмах содержится вода, а, к примеру, водоросли на 90% состоят из воды. Установлено, что количество воды в живых организмах в 6 раз больше, нежели во всех реках. И даже минералы и горные породы в свой состав включают воду. Живые организмы не просто содержат воду, поступающую извне, но и могут ее вырабатывать при сгорании пищевых продуктов или выделять из тканей. Всем известный верблюд получает воду в случае необходимости посредством окисления жира, который находится у него в горбу. По своему составу океаническая вода имеет очень большое сходство с составом крови человека и животного. Учеными установлено, что в несколько сотен лет через живые организмы проходит количество воды, превышающее массу Мирового океана.

Человечество должно наконец-то осознать всю ценность воды, относится к ней бережно, как к самому драгоценному подарку. Осознание того, что, загрязняя воду мы, в первую очередь, наносим вред себе, портим свое здоровье должно прочно войти в сознание человека.

Температура кипения воды (и все другие жидкости) зависит от атмосферного давления. Например, на вершине гор на Эвересте вода кипит при 68 ° C (154 ° F), по сравнению с 100 ° C (212 ° F) на уровне моря. Наоборот, глубокие воды в океане вблизи геотермальных жерла температура может достигать сотен градусов и оставаться жидкой. Вода обладает вторым по величине удельной теплоемкости любого известного вещества, после аммиака, а также высокая теплота испарения (40,65 кДж / моль -1), оба из которых являются результатом обширных водородных связей между молекулами. Эти два необычных свойств воды, чтобы позволить умеренным климатом Земле буферизации больших колебаний температуры [4-7].

Максимальная плотность воды происходит при 3,98. ° С (39,16 ° F). Вода становится еще менее плотное при замерзании, расширяя 9%. Это приводит к необычным явлениям: твердые формы вода, лед плавает на воде, что позволяет организму выжить внутри частично-замороженного тела воду, поскольку вода на дне, имеет температуру около 4 ° C (+39 ° F).

АДР этикетки для перевозки реактивной воды Вода смешивается со многими жидкостями, например этанол, в любых соотношениях, образуя одну однородную жидкость. Как газ, пары воды полностью смешивается с воздухом. Кругооборот воды полностью перемешивает всю воду на планете. Вода образует азеотропе со многими другими растворителями. Воду можно разделить путем электролиза на водород и кислород. Как окиси водорода, образуют воду, когда водород или водородсодержащих соединений сжечь или реагировать с кислородом или кислородсодержащих соединений. Вода не топливо, оно является конечным продуктом сгорания водорода. Энергии необходимы для расщепления воды на водород и кислород путем электролиза или любых других средств больше, чем энергия, выделяющаяся при водороде и кислороде рекомбинации. Элементы, которые являются более электроположительный, чем водород, таких как литий, натрий, кальций, калий и цезий вытеснять водород из воды, образуя гидроксиды. Будучи горючий газ, водород выделяется опасно и реакции воды с более электроположительным из этих элементов может быть взрывоопасной силой. При сверхвысоких давлениях вода содержится в глубокой части планет-гигантов Урана и Нептуна. Вода может стать металлический, который будет иметь важные последствия для генерации магнитного поля этих планет.

Вода является химическое вещество с химической формулой H₂O [4]: одна молекула воды состоит из двух водородных атомов ковалентно связан с одним атомом кислорода. Вода появляется в природе во всех трех общих состояний материи и может принимать различные формы на Земле: водяной пар и облака в небе, морская вода и айсберги в полярных океанов; ледниками и реками в горах, и жидкости в водоносных горизонтов в почва. Основные химические и физические свойства воды: Вода является вкуса, запаха жидкости при стандартной температуре и давлении. Цвет воды и льда, по своей природе, очень легкий голубой оттенок, хотя вода появляется бесцветное в небольших количествах. Кроме того, лед появляется бесцветное и водяного пара в основном как невидимый газ.

Вода является прозрачным, и, следовательно, водные растения могут жить в воде, поскольку солнечный свет может достигать их. Только сильные ультрафиолетового света немного поглощается. Поскольку молекулы воды не является линейной и атом кислорода имеет более высокую электроотрицательность, чем атомов водорода, имеют небольшой отрицательный заряд, а атомы водорода слабо положительной. В результате, вода является полярная молекула с дипольным моментом. Чистая взаимодействия между диполей на каждую молекулу причина эффективной скин-эффект на границе воды с другими веществами, или воздуха на поверхности, последний вызвал высокий поверхностное натяжение воды. Это дипольное природа способствует тенденцию молекул воды к образованию водородных связей, которые вызывают много воды специальными свойствами. полярная природа также способствует адгезии с другими материалами. Результатом взаимодействия этих свойств, Капиллярный относится к тенденции воду для перемещения вверх узкой трубе против силы тяжести. Это свойство, на которые ссылается всех сосудистых растений, таких, как деревья.

Вода является хорошим растворителем и часто упоминается как универсальный растворитель. Вещества, которые растворяют в воде, например, соли, сахара, кислоты, щелочи и некоторые газы - особенно кислорода, углекислого газа (сатурации) известны как гидрофильные (любящие воду) вещества, а те, что не хорошо смешать с водой (например, жиры и масла), известные как гидрофобные веществ. Все основные компоненты клетки (белки, ДНК и полисахаридов), также растворенный в воде.

вода электрофизический очистка нанотехнология

Значение чистой воды для человека трудно переоценить. К сожалению, вода практически никогда не бывает чистой, то есть всегда содержит какие-то примеси и растворенные вещества [11]. Она растворяет в себе огромное количество химических веществ, как органических, так и неорганических. Некоторые из них сами по себе возможно и не очень вредны для организма, но становятся вредными при контакте с другими. Другие же полезны, но сочетания могут приносить вред, в целом не сравнимый с пользой. Другая разновидность примесей - микроорганизмы, которые вызывают массу заболеваний: бактерии, вирусы, грибы, простейшие и т.д. Известно, что поступление в организм с питьевой водой веществ, в концентрациях выше предельно-допустимых, может вызвать необратимые изменения в работе важнейших систем жизнедеятельности человека.

Существуют различные методы очистки воды для приведения ее к норме [11,12]. Рассмотрим наиболее распространенные из них [11-14]:

Похожие работы

Механический способ очистки воды, его развитие благодаря нанотехнологиям

Скачать

11835

0

0

... дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами [1]. 1. Что представляет собой механический способ очистки воды Механический способ фильтрации. Представим себе стеклянную трёхлитровую банку или кастрюлю, накрытую марлей, через которую наливается вода. Это простейший механический фильтр, но он может остановить только ...

Нанотехнологии в машиностроении России

Скачать

86786

0

6

... полностью соответствовать модели новой экономической формации, где единственным предметом обмена станет информация. 2.3. Проблемы и перспективы развития нанотехнологий в машиностроении   2.3.1. Перспективы развития нанотехнологий в машиностроении Стратегическими национальными приоритетами Российской Федерации, изложенными в утвержденных 30 марта 2002 г. Президентом Российской Федерации « ...

Применение нанотехнологий в различных отраслях народного хозяйства

Скачать

38658

0

0

... для их обнаружения требуется облучение светом лишь определенной частоты, поскольку различные красители отражали различные частоты спектра. Следовательно, для одновременного исследования нескольких препаратов требовалось столько же источников света. Данную проблему удалось решить с помощью нанотехнологий, а точнее – квантовых точек. Квантовые точки – это полупроводниковые кристаллы нанометрового ...