•Растворенное состояние более упорядочение, чем газ.

•Численное значение показателя агрессивности характеризует способность данной воды переводить твердое вещество в раствор.

•Показатель неустойчивости по численному значению равен показателю агрессивности с обратным знаком.

•К показателям качества воды относятся: БПК, окраска, растворенный кислород, токсичные вещества, микробы, минеральный состав, рН, температура, содержание взвешенных веществ.

Контрольные вопросы

1.Какие факторы формирования состава природных вод относятся к главным?

2.Какие факторы формирования состава природных вод относятся к второстепенным?

3.Какой закон характеризует процесс растворения газов в воде?

4.Дать формулировку закона Генри.

5.Какой показатель используется для оценки растворяющей способности воды по отношению к веществу?

6.Что такое показатель агрессивности?

7.Какие показатели относятся к параметрам качества воды?

8.Что такое БПК?

Лекция 11 (тема 4)

План лекции

1.Химия морской воды. Соленость и ионная сила воды.

2.Состав ионов в морской воде и закон Дитмара.

3.Химический состав и круговорот ионов.

1. Химия морской воды. Соленость и ионная сила воды

Существуют три основных свойства, которые определяют специфику химических процессов морской воды:

1)высокая ионная сила морской воды, связанная с соленостью (концентрацией солей);

2)химический состав морской воды с высоким содержанием ионов натрия и хлора;

3)закон Дитмара, согласно которому количественные соотношения между главными компонентами основного солевого состава всегда постоянны.

Соленость воды. Соленость определяется как вес в граммах неорганических ионов в 1 кг воды. Измеряется по проводимости электрического тока

(электропроводности). Воды открытого океана имеют соленость порядка 32– 37 г/л. Плотность поверхностной соленой воды 1,028 г/см3 при 0 ºС. На глубине плотность выше. Например, на глубине 5 км плотность 1,05 г/см3, т. е. не намного больше, чем на поверхности, хотя давление достигает 500 атм. Морская вода, содержащая 3,5 % солей, не имеет температурного максимума плотности, что является одним из ее важных отличий от пресной воды. Чем морская вода холоднее, тем тяжелее, вплоть до температуры –2 °С, когда в ней появляются кристаллы льда.

Соленость морских вод различна: Балтийское море — 5 г/л, Черное море

—18 г/л, Красное — 41 г/л, Мертвое — 260–310 г/л.

52

Соленость и ионный состав морской воды оставались примерно постоянными в течение последних 900 млн лет. Эти данные были получены при изучении древних морских отложений — эвапоритов. Эвапориты — это соли, которые выпали в результате испарения воды в бассейнах, отрезанных от открытого океана.

Ионная сила. Концентрация ионов солей может быть выражена в виде ионной силы

I =1/ 2∑ci zi2 ,

где I — ионная сила; ci — концентрация ионов, моль/л; zi — заряд иона. Размерность ионной силы — моль/л. Морская вода имеет очень высокое

значение ионной силы, равное 0,7 моль/л. Речные воды имеют на три десятичных порядка меньше, т. е. 0,5 · 10–3 моль/л.

Активность. Свойства морской воды как концентрированной системы существенно отличаются от свойств идеальных растворов. Поэтому в физикохимии морских вод необходимо учитывать снижение реакционной способности ионов путем введения так называемой активности. В теории растворов рассматривают термодинамическую активность. На практике применяется более простой подход. Эффективная концентрация ионов вычисляется с помощью коэффициента активности. Активная концентрация равна произведению концентрации, выраженной в моль/л, на коэффициент активности.

Морская вода слишком сложная система, чтобы измерить коэффициенты активности всех ионов. Однако для некоторых они известны. Например, для Са

коэффициент активности равен 0,26, для карбонат-иона СО3−2 — 0,20.

2. Состав ионов в морской воде и закон Дитмара

Среди катионов в водах Мирового океана преобладающими являются в порядке убывания: натрий — 0,47, магний — 0,053, калий — 0,01, кальций — менее 0,01 моль/л; из анионов: хлор — 0,55, сульфат-анион — 0,028, ионы

НСО3− — 0,003 моль/л.

Независимо от абсолютных концентраций ионов количественные соотношения между главными компонентами остаются постоянными. Эта зависимость носит название закона Дитмара. Благодаря закону Дитмара можно, определив концентрацию только одного реперного компонента, рассчитать содержание остальных ионов. В качестве такой реперной величины был выбран параметр, названный хлорностью.

Под хлорностью воды принимают число грамм-ионов хлора, эквивалентное сумме ионов галогенов, содержащихся в 1 кг воды, осаждаемых нитратом серебра. В качестве единицы измерения хлорности принято использовать специальную единицу — промилле (тысячная доля). Концентрация, выраженная в промилле, равна количеству грамм вещества в 1 кг раствора. Для выражения концентрации (моль/л) следует значение концентрации (промилле) разделить на мольную массу компонента и умножить на плотность воды. Например, концентрация катионов натрия равна 10,6 ед. промилле, в переводе это равно

0,47 моль/л.

53