Тому атом водню не відчуває відштовхування від електронної оболонки кисню сусідньої молекули води, а, навпаки, притягується нею, і може вступити з нею у взаємодію. Згідно викладеного, можна припустити, що сили, що утворюють водневий зв'язок, є чисто електростатичними. Однак, згідно з методом молекулярних орбіталей, воднева зв'язок утворюється за рахунок дисперсійних сил, ковалентного зв'язку та електростатичного взаємодії. В
Таблиця 1.1
Молекулярний склад льоду, води і водяної пари, %
Молекула
Лід
Вода
Пар
Температура, В° С
0
0
4
38
98
100
Моногідроль [H 2 O]
0
19
20
29
36
> 99,5
Дігідроль [(H 2 O) 2 ]
41
58
59
50
51
<0,5
Трігідроль [(H 2 O) 3 ]
59
23
21
21
13
0
Таким чином, в результаті взаємодії атомів водню однієї молекули води з негативними зарядами кисню іншої молекули утворюються чотири водневі зв'язку для кожної молекули води. При цьому молекули, як правило, об'єднуються в групи - асоціати: кожна молекула виявляється оточеній чотирма іншими (Рис. 1.3). Така щільна упаковка молекул характерна для води в замерзлому стані (лід Ih) і призводить до відкритої кристалічній структурі, що належить до гексогональний симетрії. При цій структурі утворюються В«порожнечі - каналиВ» між фіксованими молекулами, тому щільність льоду менше щільності води.
Підвищення температури льоду до його плавлення і вище призводить до розриву водневих зв'язків. При рідкому стані води достатньо навіть звичайних теплових рухів молекул, щоб ці зв'язки зруйнувати.
В
Рис.2 Схема взаємодії молекул води
1 - кисень, 2 - водень, 3 - хімічна зв'язок, 4 - воднева зв'язок.
Вважається, що при підвищенні температури води до 4 В° С упорядкованість розташування молекул по кристалічному типом з характерною структурою для льоду до деякої міри зберігається. Наявні в цій структурі зазначені вище порожнечі заповнюються вивільненими молекулами води. Внаслідок цього щільність рідини збільшується до максимальної при температурі 3,98 В° С. Подальше зростання температури призводить до спотворення і розриву водневих зв'язків, а, отже, і руйнування груп молекул, аж до окремих молекул, що характерно для пари.
3. Різновиди води
На Землі міститься близько 1500 млн. км3 води. Причому частка прісної води становить всього 10% від загальної кількості. А якщо врахувати те факт, що більша частина прісної води міститься не на поверхні землі, а в земній корі, можна зробити висновок про те, що частка відносно доступної прісної води дуже і дуже обмежена. Залежно від типу залягання, властивостей і хімічного складу вся вода на Землі підрозділяється на безліч видів:
- солона вода - безумовно, головним сховищем солоної води на Землі є Світовий океан. Світовий океан справді величезний, якщо говорити мовою цифр, то Світовий океан - це: 97% всієї води на планеті; 74% всієї площі Землі і близько 1,35 млрд. км3 об'єму;
Іонні речовини, що містяться в морській воді в концентрації вище 0,001 г/кг (1 млн.д.) за вагою:
Речовина - Зміст, г/кг морської води
Хлорид-іон C1-- 19,35
Іон натрію Na + - 10,76
Сульфат-іон SO4 2 - 2,71
Іон магнію Mg2 + - 1,29
Іон кальцію Са2 + - 0,412
Іон калію К + - 0,40
Діоксид вуглецю - 0,106
Бромід-іон Вr-- 0,067
Борна кислота - 0,027
Іон стронцію Sr2 + - 0,0079
Фторид-іон F-- 0,001
Морську воду часто називають солоною. Під солоністю морської води розуміють масу (у грамах) сухих солей в 1 кг морської води. У межах світового океану солоність коливається від 33 до 37, в середньому її можна вважати рівною 35. Це означає, що в морській воді міститься приблизно 3,5% розчинених солей. Перелік елементів, що містяться в морській воді, дуже великий, однак концентрація більшості з них дуже низька. У таблиці вказані 11 іонних частинок, присутніх в морській воді в концентраціях, що перевищують 0,001 г/кг, тобто 1 мільйонну частку (...
