Вода как природное вещество

Воды на Земле много. Три четверти поверхности планеты покрывают моря и океаны. В составе атмосферы, гидросферы, литосферы и мантии ее 1,6 • 10¹⁹ т. Если «выжать Землю досуха», то получится «капля воды» диаметром около 3200 км!

По химическим свойствам изотопы почти не отличаются друг от друга. Но по изотопному составу веществ можно определить их происхождение и древнейшую историю. Так, группа ученых иод руководством Илседоры Кливе сравнила изотопное соотношение протия и дейтерия в воде, входящей в состав скопления льда планетной системы двойной звезды IRAS 16 293−2422, расположенной в созвездии Змееносца на расстоянии в 400 световых лет от Солнца, и материи Солнечной системы. В результате было установлено, что от трети до половины воды в современной Солнечной системе происходит из межзвездных скоплений льда и пыли. Иными словами, примерно 60% воды в океанах Земли попали в них напрямую из космоса, а самые удаленные от Солнца кометы могут практически полностью состоять изо льда, захваченного «зародышем» Солнечной системы из межзвездной среды за миллион лет до появления Солнца и планет (источник: Science. 2014. 26 September. Vol. 345. № 6204. P. 1590−1593. URL: http:// vvwvv.sciencemag.org/content/345/6204/1590, http://rusplt.ru/worlcl/vnesistemnayajidkost-13 134.html).

Вода — главный реагент в химии. Именно свойства водных растворов определяют и классификацию химических соединений, и вид законов земной химии в целом.

Жидкая вода с химической точки зрения представляет собой сложную смесь химических соединений — молекулярных и ионных ассоциатов и кластеров на основе структурной единицы Н₂0. Молекула Н₂0 способна как к диссоциации на ионы Н⁺ и ОН, так и к образованию химических водородных связей с другими молекулами воды и их кластерами и ассоциатами. Кроме того, образующиеся при диссоциации катионы водорода Н взаимодействуя с молекулами Н₂0, образуют еще одну структурообразующую частицу — ион гидроксония Н₃0⁺. Эти структуры, однако, далеко нс исчерпывают возможные формы существования ассоциатов в жидкой воде. Так, на основании экспериментов швейцарского ученого Э. Фукса по исследованию эффекта Армстронга (явления «водяной мостик») была выдвинута гипотеза о том, что в результате этих процессов в жидкой воде присутствуют высокомолекулярные мегакластсры полиаквагидро-катионов (Н₂0)_/И-(ТГ)" и полиаквагидроксо-аиионов (Н₂0)_; (0Н )_k. Оценка молекулярной массы полиаквагидро-катионов дает для величины М значение -3−10⁶. А это значит, что структурированность жидкой воды гораздо выше, чем это представляется с позиций классической атомно-молекулярной теории.

В силу хорошей растворимости многих солей большая часть земной воды является соленой. Только 0,6% жидкой воды гидросферы является доступной пресной водой, пригодной для питья. Активность воды как растворителя приводит к тому, что в чистом виде вода — это специальный химический реактив, очень чувствительный к условиям хранения.

Понимание химического аспекта опасности для окружающей среды нарушения состава природных вод приводит к осознанию необходимости активных действий по снижению количества и эффективной очистке промышленных стоков. Эти проблемы рассматриваются в гл. 22 и в специальном курсе промышленной экологии.