ВОДА – ЦЕННЫЙ МИНЕРАЛ ЗЕМЛИ

ÕÈÌÈß
и ранее, – твёрдый. Он расизмельчаться в кристаллики
Гамма
плавится только при темпераобычного льда.
искусственных
туре около 80°С. Вот это да,
Усилим давление. При давльдов
горячий лёд!
лении 5000 атмосфер можно
Природа знает один сорт
Есть ещё одна модификадобыть лёд V. Если поднять
льда. Человек же на сегодня
ция твёрдой воды – лёд VII.
температуру почти до нуля –
знает уже семь сортов. ОбраДобыл её американский физик
лёд V не тает. Он остается твёрзуют их при повышенных
П. Бриджмен при давлении
дым. В этих же условиях обрадавлениях и разных темпераболее 40000 атмосфер. Это
зуется лёд IV, но это неустойтурах.
ещё более плотный и тугоплавчивая модификация, быстро
Обычный лёд может сущекий лёд. На его раскалённых
переходит в лёд V. Некоторые
ствовать только до давления
кусочках, словно на углях,
учёные вообще подвергают сооколо 2000 атмосфер, причём,
можно жарить яичницу: он
мнению его существование.
чем выше давление, тем ниже
плавится только при 175°С.
Стрелка
показывает
температура замерзания воды.
Всех этих разновидноочень высокое давление –
При давлении около 2000 атстей льда в природе нашей
20000 атмосфер. Это область
мосфер даже при охлаждении
планеты нет.
существования льда VI. Не
до минус -5°С вода остается
снижая давления, попробуем
жидкой. Поэтому, чтобы полурасплавить его. Поднимаем
чить лёд при высоком давлеЛёд, который горит
температуру. Ого, ноль градунии, приходится одновремен«Разве лёд может госов, а лёд остается, как и
но снижать температуру.
реть?» – спросите вы.
прежде, твёрдым! Плюс пять,
При температуре минус
Может. Учёные предложиплюс десять, плюс двадцать ...
– 30° С. и давлении 2115 атмоли разрушать заторы льда с поПо температуре это уже не
сфер образуется так называемощью термитного порошка.
лёд, а молоко из-под коровы,
мый лёд ІІІ (обычный лёд фиТермитный порошок – это
но вещество, как и раньше,
зики называют льдом I). Отлисмесь алюминиевого порошка с
остаётся твёрдым ... Плюс
чается он от обычного, хороизмельчённой окисью железа.
шестьдесят ... Это уже темпешо известного нам, прежде
Если термитный порошок
ратура горячего чая. А лёд, как
всего своей плотностью. Этот
высыпать на лёд и зажечь, налёд уже тонет в воде!
чнется бурная химическая
Если мы охладим
реакция. Температура в
лёд до минус 50° С и увепроцессе реакции подниличим давление до 3000
мется до 3000°С. Расплаватмосфер, то получим
ленное железо потечёт огновый вид льда – лёд ІІ.
ненными ручейками по
Он отличается от льда ІІІ
льду. Произойдёт новая
ещё большей плотхимическая реакция. Женостью. Если кусок этолезо разложит воду на кисго льда быстро вынуть
лород и водород. Кислоиз пресса и положить на
род соединится с железом
стол, он на наших глаи образует окись железа, а
Рокуэлл Кент (1882-1971). Летняя Гренландия
зах начнет набухать и
водород загорится.
ВОДА – ЦЕННЫЙ МИНЕРАЛ ЗЕМЛИ
22
Пожар на льду вполне
бесшумный, не глушит рыбу и
не приносит никаких неприятностей.
Вода,
которая не портится
Может ли вода не портиться в течение месяцев, даже в жару, если она находится
на воздухе?
Известно, что две с половиной тысячи лет назад во
время военных походов персидский царь Кир пил воду из
особых серебряных сосудов –
«священных». Эта вода предотвращала болезни и не портилась годами. В более поздние времена так называемая
«святая» вода была предметом
спекуляции у служителей религиозных культов.
Во второй половине XIX в.
«целебной» водой заинтересовались учёные. Немецкий биолог Негели положил 12 серебряных монет в сосуд с 12
литрами воды. Через некоторое время он обнаружил, что
вода приобрела способность
убивать одноклеточные водоросли и бактерии. Причём, для
этого достаточно было одной
части серебра на сто миллионов частей воды.
Оказалось, что такое же
свойство имеет и медь. Назвали
это свойство олигодинамическим эффектом (от греческого «олигос» – «следы» и «динамис» – «действие»).
Со временем «серебряную
воду» стали широко применять
в медицине и для консервирования пищевых продуктов.
Вода, зараженная бактериями дизентерии, брюшного
тифа, стафилококка и стрептококка, после введения в неё
полграмма серебра на один
литр за полчаса становилась
стерильной.
В медицине электролитические растворы серебра используют для лечения воспале-
СТРАНА
ЗНАНИЙ
ний, язв желудка и двенадцатиперстной кишки.
Всесильная
и вездесущая
Говорят, что все вещества
могут приносить и пользу, и
вред. Вода может подтвердить
это правило. Именно вода вращает турбины сотен гидроэлектростанций, начиная от
самой мощной в мире Братской ГЭС. Водяной пар заставляет вращаться турбины тепловых электростанций.
Было бы трудно найти отрасль народного хозяйства, где
бы вода не играла значительную, решающую роль, даже маленький ребенок знает, как
важна вода в быту. Недаром о
ней столько написано: и научные труды, и романы, и детские стихи, и популярные песни кинокомедий ...
Да и могло ли быть иначе,
ведь и мы с вами, и немало
окружающих предметов, и
верхний слой нашей планеты –
это главным образом вода. В теле ребенка содержится около
75% этой вездесущей жидкости,
а в теле взрослого – от 55 до
60%. Водой богаты и кровь (от
78 до 84%), и сердце (79%), и
мозг (83%), и даже скелет (22%).
Вода необходима организму, прежде всего как транспортное средство, растворитель и регулятор температуры
тела. Недостаток воды вызывает нервное истощение, паралич мышц, а потеря 10-20% воды – смерть. Правда, и избыточное количество воды в организме приводит ко многим
плохим последствиям (отёчность, усиление раздражительности нервных клеток).
Интересно, что 1/6 всей
потребности человеческого тела в воде можно покрыть образованием её из пищи вследствие окислительных процессов. Но много уже «готовой воды» находится в большинстве
пищевых продуктов. Картофель содержит 77% воды, а
огурцы – даже 99%.
Состав воды определяется
её химической формулой Н20.
Сочетание этих трех знаков
означает, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и
одного атома кислорода, а при
разложении воды можно иметь
два объема газообразного водорода на каждый объем газообразного кислорода.
Водные растворы
Д.И. Менделеев посвятил
воде весь первый и большую
часть второго раздела своего
труда «Основы химии». Дмитрий Иванович разработал
химическую теорию растворов, основанную на представлениях о взаимодействии растворителя с растворённым веществом.
Способность воды растворять различные вещества имеет огромное значение в природе, быту, технике. Нанесение
гальванических покрытий –
оцинкование, никелирование
– основано на использовании
водных растворов солей цинка,
никеля и др.
Сами эти покрытия не только делают красивыми различные
металлические предметы, но и
защищают их от окисления, которое особенно легко развивается во влажном воздухе, или при
контакте опять-таки с водой.
Вода бывает также
опасным врагом
Одобрил бы пассажир, потерпевший кораблекрушение,
известное выражение К.И. Чуковского из его популярной
книги «Мойдодыр»: «Всегда и
везде – вечная слава воде»?
Или приятен ли и полезен насыщенный водой «влажный»
воздух?
Для обеспечения полёта
первых «космонавтов», знаменитых Белки и Стрелки, 19 ав-
№ 9 2014
23
Рокуэлл Кент (1882-1971). Эскимос в каяке
густа 1960 года советские учёные положили в кабину с путешественниками набор химикатов, которые ежечасно не только выделяли 8-9 л кислорода,
необходимых для дыхания собак, но и поглощали 6-7 л углекислого газа и 0,25 л воды, что
выделялась их телами.
То, что сушка пищевых
продуктов (фруктов, овощей,
ягод) сохраняет их от гниения, – общеизвестно. Но не
все помнят, что залогом долговечности деревянных домов
и изделий из дерева является
прежде их сухость. Несоблюдение этого условия наносит
большой вред. Нередко части
деревянных зданий за несколько лет эксплуатации становятся непригодными. Чаще
всего причиной порчи древесины является её гниение, а
скорость этого процесса может быть разной. Описывались случаи, когда деревянные
балки всего через пять месяцев после укладки можно было растереть в порошок. Но в
египетских пирамидах найдены деревянные гробы, оставшиеся неповрежденными через четыре тысячи лет после
их сооружения (воздух в пустыне очень сухой).
Чтобы принять необходимые меры против порчи дерева, надо знать её причину. В основном это – появление различных грибков, для жизнедеятельности которых необходима влага: белого домового,
плёнчатого домового, шахтного, складского.
Морская вода
В морской воде на сегодняшний день обнаружено в
растворённом состоянии 44
химических элемента.
Больше всего в ней хлористого натрия, т.е. обычной поваренной соли. Если в среднем
в 1 кг морской воды содержится 35 г солей, то из них на долю
поваренной соли приходится
27,2 г. Солёность морской воды
может быть большей или меньшей, но состав солей в ней всегда и везде остаётся постоянным. Это свидетельствует о
единстве Мирового океана.
Некоторые данные дают
нам право предположить, что
такой солевой состав океанской воды не менялся на протяжении сотен миллионов лет.
Это удивительно ещё и потому,
что состав солей в речной воде,
которая вливается в океан, совсем другой. Хлоридов здесь
ВОДА – ЦЕННЫЙ МИНЕРАЛ ЗЕМЛИ
только 5,2%, зато углекислого
кальция 60%.
Незначительное содержание углекислого кальция в
океане можно объяснить тем,
что его потребляют из морской воды растительные и животные
организмы,
они
строят из него свои скелеты и
раковины. После гибели твёрдые части их тела или вновь
растворяются в воде, или
опускаются на дно глубоководных бассейнов океана, выпадая из дальнейшего круговорота веществ.
Но почему в океане не
увеличивается
количество
хлоридов, хотя их непрерывно приносят реки? Это до сих
пор остается загадкой.
Морские растительные и
животные организмы имеют
свойство поглощать из морской воды и концентрировать в
своём теле разные вещества.
Для построения раковин и скелетов они потребляют слишком много кальция и кремния.
Водоросли и губки берут из
морской воды йод, устрицы –
медь, асцидии – ванадий, радиолярии – стронций, медузы
– цинк, олово, свинец.
Водоросли ежегодно связывают миллиарды тонн углерода и водорода и выделяют
миллиарды тонн кислорода.
Маленькая рыбка весом в 100 г
при дыхании за одну минуту
пропускает через жабры от 20
до 30 см3 воды.
В океанах и морях есть животные, которых называют
фильтровальщиками. Они питаются, отфильтровывая пищу
из воды, которую пропускают
для этого через свой желудочно-кишечный тракт. Часто
фильтровальщики весом в 50 г
пропускают через себя 6-8 л воды за сутки. Вместе с пищей
глотают воду и другие морские
животные.
Можно, пожалуй, без преувеличения сказать, что каждая
24
капля воды в океане не раз и не
два так или иначе прошла через тела растительных и животных организмов.
Геохимическая деятельность морской воды и её жителей в жизни Земли достаточно активна и разнообразна, но нас сейчас интересует,
главным образом, её геофизическая роль.
Попробуйте в стакан с
водой положить щепотку соли – уровень воды в стакане
от этого не повысится, а, наоборот, снизится. Это потому, что соленая вода плотнее
пресной. Плотность морской воды зависит одновременно от её температуры и солёности. С повышением температуры и уменьшением солёности воды плотность её
уменьшается, с понижением
температуры и увеличением
солёности – увеличивается.
О чистоте воды
В учебниках, как правило,
пишут, что вода – это прозрачная, бесцветная жидкость без
вкуса и запаха.
Шведский учёный Зоттерман утверждает, что животные
чувствуют вкус воды аналогично тому, как мы, например, вкус
соли. Человек не имеет таких
анализаторов, но вкус воды для
нас – понятие обычное и вовсе
не абстрактное.
Одно дело – вода водопроводная, другое – вода из прозрачного источника. На вкус
они различаются чётко, внешне не отличаются ничем. Ведь
вода – это прекрасный раство-
Рокуэлл Кент (1882-1971). Вечная
бдительность – залог свободы!
ритель, в ней всегда есть примеси солей и газов.
В природе чистейшая вода
– дождевая, но и она не без
примесей. Один килограмм
дождевой воды, испаряясь, дает
30 мг сухого остатка; к тому же
в одном литре воды растворено не менее 200 миллиграммов
газов. А если взять речную воду?
Тонна чистой на вид
невской воды содержит в себе
57 г растворённых веществ,
днепровская – 187, а мутножелтые воды Нила – около
1600 граммов. А как же вода,
которая приходит к нам в дом
по трубам? Каждая хозяйка
знает, что внутри поверхность
чайника, в котором ежедневно кипятят воду, со временем
покрывается слоем желтоватой накипи. Это углекислые
соли магния и кальция. На
своем долгом пути к крану вода растворяет углекислый газ
атмосферы, сталкиваясь с гор-
Рокуэлл Кент (1882-1971), американский художник, архитектор, писатель и общественный деятель. Член Всемирного Совета Мира (с 1955).
Учился в Нью-Йорке и на архитектурном факультете Колумбийского университета. Был рыбаком,
плотником, много путешествовал, жил на севере
США, на острове Ньюфаундленд в Канаде, в
Гренландии, несколько раз бывал в СССР.
Развивая традиции американского реалистического искусства, обращался к образам простых
СТРАНА
ЗНАНИЙ
ными породами, она вымывает из них углекислые соли
магния и кальция.
Примеси в воде наносят
немалый ущерб народному
хозяйству. Достаточно сказать,
что удаление накипи с лопастей одной мощной турбины
обходится очень дорого.
Как же очищают воду от
вредных примесей? Раньше
использовали реагентный
метод очистки. Чтобы смягчить воду, примеси осаждали, добавляя известь, соду,
щёлочь.
Химики в лабораторных
опытах пользуются дистиллированной водой. Добывают её в специальных аппаратах. Дистиллированная вода
содержит 0,5-1 мг растворённых солей на литр. Такое количество примесей не влияет на
ход реакций, проводимых в
растворах на основе дистиллированной воды.
Показателем чистоты воды
является её электропроводность. Чем меньше электропроводность, тем чище вода.
Для добывания воды высокой степени чистоты делают
неоднократную перегонку дистиллированной воды с дальнейшей обработкой ионитами
(специальными смолами). В
следующей части статьи мы
подробно расскажем о методах
очистки воды.
(Продолжение следует…)
Н.Г. Антонюк,
кандидат химических наук,
доцент,
Национальный университет
«Киево-Могилянская академия»
тружеников, писал лаконичные и строгие по рисунку пейзажи северной природы, воссоздавая
романтически-суровую величественность льдов и
скал, прозрачность воздуха, чистоту цвета.
Автор антифашистских плакатов и карикатур,
иллюстраций к произведениям американских, западноевропейских, русских писателей и собственным книгам («Саламина», 1935; «Это я, Господи»,
1955; «О людях и горах», 1959; «Гренландский
дневник», 1962, и др.).
№ 9 2014