Из чего состоит вода? — Часть 1
Здравствуйте дорогие коллеги! Какой основной компонент в аквариумистике помогает добиваться значительных успехов в этом хобби? Правильно – знания.
Как вы уже поняли, аквариумистика – достаточно увлекательное и в некоторой степени, сложное занятие, требующее от аквариумиста наличия определенных знаний химии, биологии и физики.
Если вы хорошо понимаете эти три компонента по отдельности, то вам будет гораздо легче их взаимосвязать, и тем легче будет ухаживать за своим подводным садом. Из вышеуказанных трех дисциплин, биология является самой простой, но чтобы понять ее в полной мере, вы так же должны понимать азы химии и физики.
В этом цикле из 3-х частей я вам расскажу про основные химические процессы в аквариумистике, которые протекают ежесекундно. Мы с вами рассмотрим такие интересные вещи, как рН, жесткость аквариумной воды, кондуктивность, растворенные соли и нитратный цикл. Чем лучше вы начнете ориентироваться в химическом составе аквариумной воды, тем больших успехов сможете добиться.
Начать стоит с воды, так как она является основным элементом аквариумистики. Вода – это жизнь, наверняка вы слышали эту поговорку.
Но кроме этих двух химических элементов в ней присутствуют еще и прочие химические элементы и соли, которые в различной степени влияют на жизнь всех живых организмов.
Молекула воды
Если внимательно изучить молекулу воды через микроскоп, то вы заметите, что она не похожа ни на одну другую молекулу. Молекулы водорода создают тесные взаимосвязи с кислородом, образуя V-образную форму.
При рассмотрении молекулы воды через микроскоп сверху, то вы заметите, как 2 атома водорода с положительными зарядами расположены наискосок от атома кислорода с отрицательным зарядом.
Кроме того, все стороны молекулы притягивают к себе ионы и другие молекулы, имеющие противоположные заряды. Этот процесс в химии именуется двухполюсной природой.
В школе мы всем твердили, что «Зачем мне эта химия, ведь в жизни она мне не пригодится?» Теперь я думаю, вы поняли, что говорить было так просто опрометчиво.
Не буду отрицать, я был такой же, как и все остальные, химию не понимал и мягко говоря, забивал на нее и в школе, и в техникуме и в институте.
Благодаря биполярности, вода способна накапливать в себе такие химические вещества, как: аммиак, кислород, кальций, железо, нитраты и прочее.
Благодаря своей уникальной структуре, вода способна помочь раствориться всевозможным химическим веществам и элементам. Только не забывайте один немаловажный фактор: если в аквариумной воде повышенная концентрация нитратов, то для растворения молекул углекислого газа и кислорода требуется больше пространства.
Температура воды
На способность аквариумной воды растворять различные элементы влияет ее температура. Любой аквариумист заинтересован в том, чтобы вода растворяла вещества различной формы, и не важно, будет это твердое тело или жидкость.
Чем выше температура, тем сильнее эта способность. Но с другой стороны, если температура воды понижается, то тогда в ней более активно растворяют газообразные вещества.
Яркий тому пример содержание дискусов. При содержании этих аквариумных рыб очень важно делать подмены воды и сифонить аквариумный грунт от продуктов жизнедеятельности рыбок, так как в этом случае в воде не остается пространства, чтобы растворить кислород. Концентрация кислорода падает, что негативно сказывается на здоровье рыб. В такой среде дискусы скорее всего погибнут.
Осмос
Молекулы и ионы, растворенные в аквариумной воде, находятся в постоянном движении, и они распространяются по всей водной массе одинаково. Давайте представим акву на 50 литров.
В него залили дистиллированную воду и разделили на пару отсеков стальным листом. А затем поднимите соленость воды до 34 максимально быстро и уберите затем перегородку.
Вода перемешается и соли быстро распространятся по всему аквариуму и общая его соленость станет от 16 до 17. Такой феномен именуется диффузией.
Ионы соли, которые находились за перегородкой с соленой водой, оказывали определенное давление, которое именуется осмотическим. Чем выше содержание соли, тем выше и осмотическое давление. Сталь очень прочный материал и она способна выдержать это давление, однако чешуя рыб в сравнение со стальной перегородкой просто пыль.
Чтобы на рыбу осмотическое давление не оказывало пагубного воздействия, чешуя пропускает через себя небольшие ионы соли. Получается, что если вокруг рыбок в воде больше ионов соли, чем содержится в рыбках, чешуя начнет пропускать ионы солей через себя для уменьшения давления.
Данная особенность характерна для всех созданий, живущих в водной среде.
Благодаря миллионам лет эволюции и адаптации, практически все водные обитатели смогли привыкнуть к постоянным колебаниям осмотического давления. Это подтверждает утверждение: жестче пресной».
Но в то же время, океаническая вода имеет своим химические параметры воды, где у морских звезд, кораллов и рыб свои требования в отношении изменения уровня рН и солености.
В то же время, некоторые пресноводные рыбки нуждаются в серьезных изменениях химических параметров аквариумной воды, чтобы благополучно отнереститься.
Что такое кондуктивность?
Кондуктивность, не основной параметр воды, которому аквариумист должен уделять внимание сутки напролет, но вы его должны понимать в совокупности с остальными химическими параметрами.
Если вы планируете стать хорошим и грамотным аквариумистом, то вы должны понимать важность и происхождение основных параметров воды. Кондуктивностью называют способность веществ проводить электричество.
Чем больше в воде растворено молекул и ионов, тем больше будет ее элекропроводимость.
Любой химический элемент, будь то лекарство для рыб, кондиционер, жидкое удобрение или корм, будет повышать кодуктивность воды. Соответственно, если вы планируете посадить в свой аквариум нового обитателя, ее необходимо предварительно акклиматизировать.
Во время акклиматизации рыбка будет длительное время привыкать к определенному осмотическому давлению.
Влияние кондуктивности на нерест
Я уже говорил чуть выше, что рыбы способны воспринимать малейшие изменения кондуктивности, чтобы начать размножаться. Определенные виды рыб более чувствительны к колебаниям этого параметра, чем другие. Большинство видов рыб начинают активно нереститься в аквариуме, если в нем произошел сдвиг параметров кондуктивности.
Например, Монодактилус способен прекрасно жить как в морской, так и в пресной воде, однако размножается он только в морской воде. В этом случае его личинки будут дрейфовать по воде, и питаться водным планктоном. И когда они повзрослеют и перейдут из стадии личинки в молодых рыб, они возвращаются обратно в пресный водоем.
Рассмотрим еще один пример с Боцией Клоуном. Матерые аквариумисты убеждены, что боция начинает нереститься только после того, как аквариумист перестает делать подмены на длительный срок и не убирается в аквариуме. А когда спустя определенное время сделает большую подмену, добавив в банку осмотическую или дистиллированную воду, общая кондуктивность упадет и клоуны начнут метать икру.
Что такое общая жесткость?
Общая жесткость GH измеряется в немецких градусах и происходит от слова «Gesamt Haerte». В основном новички частенько путают общую жесткость с карбонатной, которая маркируется как kH, которой мы будем говорить в другой части.
Параметр кН показывает щелочность аквариумной воды, а не ее жесткость. Понятие «общая жесткость» было введено для уточнения. Под общей жесткостью нужно понимать количество ионов, которые имеют два добавочных протона, растворенных в воде.
Основные химические элементы, которые способны изменять уровень GH – это Магний и Кальций.
Источник: https://aqua-blog.com.ua/akvariumistika-dlya-nachinaushix/iz-chego-sostoit-voda-chast-1.html
Кит фильтры для воды в кокшетау
Здоровье человека является самым дорогим и невосполнимым ресурсом, который есть на планете земля, в особенности это касается наших детей, их здоровье серьезная национальная проблема.
Вода — это древний универсальный символ чистоты, плодородия и источник самой жизни. Не очень легко представить, что человек примерно на 65% состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме человека уменьшается. Эмбрион состоит из воды на 97%, в теле новорожденного содержится 75%, а у взрослого человека — около 60%.
Становится понятно, что качество потребляемой воды напрямую влияет на здоровье, продолжительность и комфортность жизни взрослого человека, а в особенности здоровье и полноценное развитие ребенка.
Не способствуют улучшению качества воды ухудшающаяся экология, давно устаревшие и проржавевшие километры трубопроводов и системы водоподготовки, которые должны нас оберегать от вредных примесей, в особенности от микробиологического заражения.
При таких исходных данных гарантировать качество воды из крана в отдельно взятом детском саду, школе, институте, столовой, … , доме, квартире не возьмется никто. Единственный вариант — это установка фильтра для очистки воды в непосредственной близости от источника водопотребления.
Но по каким критериям его выбрать и как обеспечить гарантированное удаление наиболее опасных примесей? Первый шаг — это химический и бактериологический анализ пробы из источника водоснабжения. Полученные результаты позволяют определить какие примеси, в каком количестве и в каком виде присутствуют в воде.
Примеси в воде — обычное дело, от которого никуда не деться, стоит только различать характер примесей и научиться правильно бороться с вредными из них. Для начала давайте разберемся, откуда они все-таки берутся, и какой урон они могут нанести нашему организму или оборудованию.
В качестве источников водоснабжения могут использоваться подземные и поверхностные воды. Пополнение подземных вод происходит за счет инфильтрации воды в почву. Подземные воды, обычно, отличаются жесткостью, высоким содержанием минеральных солей и наличием растворенных газов, так же в них практически всегда отсутствуют микроорганизмы и органика. Поверхностные воды, как правило, содержат большое количество органики и микроорганизмов.
Железо, марганец и соли жесткости
Такие примеси в воде как кальций, йод, фтор, медь, железо считаются микроэлементами, имеющими положительное физиологическое значение. Но, тем не менее, приемлемыми для содержания в воде считаются только кальций, магний, йод и фтор, остальные же являются нежелательными и подлежат очистке.
Вода из скважины с высоким содержанием железа выглядит чистой и прозрачной, так как там оно находится в растворенном (двухвалентном) состоянии, но при контакте с кислородом окисляется и переходит в трехвалентные соединения, оставляющие ржавые подтеки на сантехнике и вещах.
в воде растворенных солей щелочноземельных металлов, особенно кальция и магния, определяет жесткость воды. Повышенное содержание солей жесткости ухудшает органолептические свойства воды, приводит к выходу из строя бойлеров водогрейных котлов и других элементов систем отопления и водоснабжения, стиральных, посудомоечных машин и других бытовых приборов.
Сложные органические комплексы
Так же наша вода богата сложными органическими комплексами. Одни из самых распространенных — гуминовые и фульвокислоты. Они представляют собой высокомолекулярные соединения, составляющие значительную долю органики, содержащейся в природных водах.
Основная доля поступления гумусовых кислот в природные воды приходится на почвы. гумусовых кислот в воде ухудшает ее органолептические свойства, делая ее неприятной на вкус и запах, окрашивая воду в бурый цвет, ускоряет коррозию металлов, делает затруднительными обеззараживание воды от вирусов и бактерий с помощью УФ-ламп.
Такая вода оказывает неблагоприятное действие на организм человека.
Нитраты и нитриты в питьевой воде
Нитраты — соли азотной кислоты, находящиеся в воде в виде отрицательно заряженных частиц. С питьевой водой в наш организм поступает 5-10% получаемых нами нитратов, часть из них перерабатывается в нитриты у нас во рту с помощью слюны.
Высокий уровень нитратов в питьевой воде в целом влияет на высокий уровень нитритов в организме. Учеными Германии, Чехословакии, США и России установлено, что нитраты и нитриты вызывают у человека метгемоглобинемию, рак желудка, отрицательно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы.
Для очистки питьевой воды от нитритов используют ионообменные фильтры, засыпанные анионитами и системы обратного осмоса.
Бактериологическое загрязнение
Поверхностные воды, в отличие от артезианских вод, всегда имеют определенную микрофлору.
Но так как многие поверхностные источники пресной воды подвержены антропогенному воздействию (хозяйственно-бытовые и ливневые сточные воды, сточные воды животноводческих предприятий и многие другие загрязнения), естественная микрофлора заменяется на патогенную.
Особого контроля требуют места, где вода может застаиваться, например колодцы, озера, пруды, бассейны, так как образуется благоприятная среда для роста бактерий.
«Нежелательные соседи» — бактерии, вирусы — могут поселиться не только в озере или колодце у дома, но и в оборудовании для очистки воды, системах водоснабжения, водонагревателях и т.д. Поэтому на муниципальных станциях подготовки питьевой воды обеззараживанию придают особое значение, как правило, это мощные УФ-лампы с последующим хлорированием.
Грубодисперсные и коллоидные примеси
Грубодисперсные примеси имеют размер частиц более 10-7 м (0,1 мкм). К таким примесям относят песок, глину, ржавчину, растительные остатки и т.п. В зависимости от размера частиц воду можно очистить при помощи осадочных фильтров, засыпанных специальным фильтрующим материалом, магистральным сетчатым фильтром или фильтром со сменными модулями — картриджами.
С коллоидными примесями все сложнее, они имеют размер частиц 10-9 — 10-7 м (0,001-0,1 мкм), это очень маленькие частицы и простой фильтрацией здесь не обойтись. Один из вариантов это предварительно укрупнить частицы, для этого используют специальные реагенты (коагулянты). Укрупненные частицы задерживаются в слое фильтрующего материала при помощи осадочных фильтров.
Второй вариант — это применение мембранной технологии, такой как ультрафильтрация. Размер пор в ультрафильтрационных мембранах позволяет задерживать мельчайшие частицы без применения коагулянтов вплоть до 10-8 м (0, 01 мкм).В процессе фильтрации устраняются грубодисперсные и коллоидные примеси, вода становится прозрачной, снижается мутность и цветность.
Для того чтобы максимально обезопасить себя от вредных веществ, необходимо произвести анализ пробы воды и на основании него подобрать такой фильтр, который будет оптимально подходить именно этому составу воды и эффективно бороться против имеющихся загрязнений.
Источник: https://www.ekit.kz/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/18-%D0%B8%D0%B7-%D1%87%D0%B5%D0%B3%D0%BE-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D1%82-%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B0.html
Вода: из чего состоит самый распространенный элемент и как выбрать нужный
H2O – чуть ли не единственная формула, которую люди узнают задолго до начала уроков химии в школе. И уж точно каждый хоть раз видел универсальные расчётные таблицы о том, сколько нужно пить воды человеку в разном возрасте.
Но мало кто может себе представить, что этот простой «напиток» на самом деле может различаться по составу и подходить далеко не всем.
В вопросе помогла разобраться Екатерина Бурляева, врач-терапевт-диетолог клиники лечебного питания ФГБУ НИИ питания РАМН.
Минерал по имени вода
Сейчас, на волне увлечения здоровым питанием, обитатели городов-миллионников начали обращать особое внимание на качество воды.
Кто-то завёл себе дома кулер и принципиально пьёт только жидкость из пластиковой тары, а кто-то за каждый приём пищи исправно выпивает по бутылке из аптеки. Но почти никто не вчитывается в мелкий шрифт на этикетке.
А ведь там не что иное, как химический состав. Но подождите, откуда там может быть подобное, ведь это чистая H2O, разве нет? Нет!
Вся питьевая вода – минеральная, то есть отличается содержанием минеральных веществ, повышенным либо нет. Их она приобретает, пока находится под землей, где формирует химический состав. Источники минеральной воды есть в разных местах нашей планеты, и все они дают воду различного состава», – комментирует Екатерина Бурляева.
Специалисты выделяют четыре вида минеральной воды.
1
Слабоминерализованная (1–2 г/л минеральных веществ);
2
Малой минерализации (2–5 г/л минеральных веществ);
3
Средней минерализации (5–15 г/л минеральных веществ);
4
Высокой минерализации (15–30 г/л минеральных веществ).
Разумеется, запомнить такие подробные данные потребителю сложно, поэтому были введены три основные категории воды, в которых сложно запутаться:
—
столовая (до 1 г/л минеральных веществ), ее можно пить без каких-либо ограничений;
—
лечебно-столовая (от 1 до 10 г/л минеральных веществ), которая обладает легким лечащим эффектом;
—
лечебная (свыше 10 г/л минеральных веществ), воду этой категории следует пить только по рекомендации врача и курсами.
Но для чего вообще организму эти минералы? На самом деле в теле человека есть собственный минеральный состав, который должен быть на определенном уровне, чтобы поддерживать функции организма.
Минералы – они как проводники в межклеточном и внутриклеточном пространстве. А на этих сообщениях между клетками построено вообще все: сокращение мышц, умственная деятельность, циркуляция крови», – говорит Бурляева.
Куда смотреть
Продукция на рынке сильно отличается, в первую очередь по составу, почти вся она смешанного типа: сульфатно-гидрокарбонатная, хлоридно-гидрокарбонатная, хлоридно-сульфатная и прочее. Должны ли мы разбираться в этом? Да!
Минеральная вода с высоким содержанием гидрокарбонатов — это щелочная вода. Часто ее принимают при изжоге, когда под рукой нет антацида. Она гасит избыток соляной кислоты, оказавшейся в пищеводе в результате заброса из желудка, и изжога проходит.
Хлоридная минеральная вода поможет в выработке соляной кислоты, ее назначают в первую очередь при пониженной кислотности желудка. Правда, она же может стать виновницей повышенного артериального давления, поэтому гипертоникам ее пить не следует.
Минеральная вода с содержанием сульфатов устраняет застой желчи, тормозит желчную секрецию, оказывает слабительный эффект.
Кальциевая вода рекомендуется взрослым людям для лечения и профилактики остеопороза. Также она пригодится детям и подросткам (для нормального формирования костей), беременным (профилактика дефицита кальция и разрушения зубов). Исключение составляют люди, предрасположенные к образованию камней в почках, так как вода с таким составом может послужить причиной их образования.
Тем, кто активно занимается спортом, на подмогу придет натриевая вода — она помогает восполнить запас микроэлементов, которые покидают организм с по́том.
Также на прилавках можно найти дистиллированную воду, но ее врачи пить не рекомендуют.
Дистилляция подразумевает под собой удаление большей части минеральных веществ. В принципе эта вода предназначена для технических нужд, и если ее и рекомендуют употреблять в ежедневном формате, то в каких-то крайних случаях, а параллельно назначают дополнительные дозировки минералов и витаминов», – поясняет специалист.
Стоит заметить, что традиционные методы очистки, вроде кипячения, работаю довольно условно. Бесспорно, некоторые минералы разрушаются и опадают в виде ржавой накипи на стенках чайников, а некоторые вполне способны вынести такие испытания.
Беседовала Екатерина Сытина
Источник: https://sn.ria.ru/20190228/1551405861.html
Из чего состоит вода: из каких молекул и атомов
Вода — главная составляющая всего живого на Земле. Она является и средой обитания организмов, и главным элементом в их строении, а, следовательно, и источником жизни. Ее применяют в промышленности всех направлений. Поэтому представить себе жизнь с отсутствием воды весьма непросто.
Что входит в состав воды
Все прекрасно осведомлены о том, что вода состоит из водорода и кислорода. Это действительно так. Но помимо этих двух элементов, вода в своем составе имеет еще огромный перечень химических компонентов.
Из чего состоит вода?
Ей свойственно преобразовываться, проходя при этом гидрологический цикл: испарение, конденсацию и выпадение в виде осадков. В процессе протекания этих явлений вода соприкасается со множеством соединений органической природы, с металлами, газами, в результате чего жидкость дополняется различными элементами.
Элементы, входящие в состав воды, подразделяются на 6 категорий:
- Ионы. К ним относятся: катионы Na, K, Mg, Ca, анионы: Cl, HCO3 и SO4. Эти компоненты находятся в воде в наибольшем, по сравнению с другими, количестве. В жидкость они поступают из почвенных слоев, природных минералов, горных пород, а также как элементы распада продуктов промышленной деятельности.
- Растворенные газы: кислород, азот, сероводород, углекислый газ и прочие. Количество каждого газа в воде напрямую зависит от ее температуры.
- Биогенные элементы. Главными из них являются фосфор и азот, которые поступают в жидкость из осадков, сточных и сельскохозяйственных вод.
- Микроэлементы. Их насчитывается около 30 видов. Показатели их в составе воды очень малы и колеблются от 0,1 до микрограмма на 1 литр. К ним относятся: бром, селен, медь, цинк и т. д.
- Органические вещества, растворенные в воде, и азотосодержащие вещества. Это спирты, углеводы, альдегиды, фенолы, пептиды и прочее.
- Токсины. Это в основном тяжелые металлы и продукты нефтепереработки.
Итак, из каких молекул состоит вода?
Формула воды тривиальна — Н2О. И она показывает, что молекула воды состоит из атомов водорода и кислорода. Между ними установлена устойчивая связь.
Масса молекулы равна 18,016 г/моль, где на долю водорода приходится 11,19%, а кислорода — 88,81%.
Молекула воды является полярной, поскольку она не имеет конкретного центра, вокруг которого сосредоточены положительные и отрицательные заряды, а имеет два противоположно заряженных полюса.
Вода состоит из атомов, угол между которыми меняется в зависимости от агрегатного состояния жидкости. Так, когда она находится в состоянии газа, угол между водородом и кислородом составляет 104о, в твердом состоянии — 109о. На эти показатели, а также на расстояние между атомами влияют также присутствующие компоненты.
Строение молекулы
Ранее было рассмотренно, из каких атомов состоит вода. Это водород и кислород. Главенствующую роль выполняет кислород. Вокруг этого элемента размещены отрицательно заряженные электроны, а положительно заряженные протоны сосредоточены вблизи атомов водорода. Такое соотношение полюсов молекулы влияет на характер молекулярной связи — она полярная.
Поскольку два атома водорода являются одноименно заряженными, то, соответственно, они друг от друга отдаляются. Это влияет на образующийся угол между атомами кислорода и водорода, он составляет 104,5о. Из-за разноименности полюсов молекула воды именуется диполем. Это ее свойство обуславливает необычные характеристики молекулы.
Как же выглядит молекула воды в пространстве? Чтобы определить форму молекулы, соединяют прямыми линиями центры атомов, в результате чего вырисовывается объемная фигура — тетраэдр. Таково строение воды.
Форма молекулы воды способна изменяться в зависимости от ее агрегатного состояния. Для газообразного состояния характерен угол между атомами кислорода и водорода в 104,27о, для твердого состояния — 109,5о, для жидкого — 105,03о.
Те молекулы, из которых состоит вода, занимают определенный объем в пространстве, при этом их оболочки покрыты электронным облаком в виде вуали.
Вид водной молекулы, рассмотренной в плоскости, сравнивают с Х-образной хромосомой, которая служит для передачи генетической информации, а, следовательно, дает начало новой жизни.
От такой формы проводится аналогия хромосомы и воды как источников жизни.
В пространстве молекула выглядит как объемный треугольник, тетраэдр. Такая форма является очень устойчивой и изменяется только из-за влияния на воду внешних физических факторов.
В привычном состоянии воды количество ассоциатов составляет 60%, кластеров — 40%.
Между соседними водными молекулами возможны образования водородных мостиков, которые способствуют образованию различных структур — кластеров.
Кластеры способны взаимодействовать между собой посредством водородных связей, а это приводит к появлению структур нового порядка — шестигранников.
Электронное строение молекулы воды
Атомы — это то, из чего состоит вода, и каждый атом имеет свое электронное строение. Так, графическая формула электронных уровней выглядит так: 8О 1s22s22p4, 1Н 1s1.
Когда происходит процесс формирования молекулы воды, происходит перекрывание электронных облаков: два неспаренных электрона кислорода перекрываются с 1 неспаренным электроном водорода. В результате перекрывания образуется угол между атомами в 104о.
Агрегатное состояние воды
Как уже говорилось, молекулы воды — это диполи, и данный факт влияет на необычные свойства вещества. Одним из таких свойств является то, что вода может присутствовать в природе в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и парообразном.
Переход от одного состояния в другое обусловлен следующими процессами:
- Кипение — из жидкости в пар.
- Конденсация — переход их пара в жидкость (осадки).
- Кристаллизация — когда жидкость превращается в лед.
- Плавление — процесс таяния льда и получения жидкости.
- Сублимация — превращение льда в парообразное состояние.
- Десублимация — обратная реакция сублимации, то есть переход пара в лед.
От состояния воды зависит и строение ее молекулярной решетки.
Заключение
Таким образом, можно сказать, что вода — это сложное вещество с простым строением, которое может меняться в зависимости от ее состояния. И нам стало понятно, из каких молекул состоит вода.
Источник: https://FB.ru/article/320902/iz-chego-sostoit-voda-iz-kakih-molekul-i-atomov
Поделиться: