| в 100 раз более высокую, чем у абсолютно чистой В. Наиболее чистую В. получают синтезом из тщательно очищенного кислорода и водорода в спец. аппаратуре.
В последние годы появились многочисленные сообщения о существенном изменении свойств технич. и дистиллированной В. после её протекания с определённой скоростью в магнитных полях оптимальной (весьма, невысокой) напряжённости. Эти изменения носят временный характер и через 10-25 часов постепенно и самопроизвольно исчезают. Отмечается, что после такой "магнитной обработки" ускоряются процессы кристаллизации растворённых в В. веществ, адсорбции, изменяется смачивающая способность В. и др. Хотя теоретич. объяснение этих явлений пока отсутствует, они уже находят широкое практич. применение - для предотвращения образования накипи в паровых котлах, для улучшения процессов флотации, очистки В. от взвесей и др.
Образование и диссоциация В. Образование В. при взаимодействии водорода с кислородом сопровождается выделением теплоты 286 кдж/молъ (58,3 ккал/моль) при 25°С (для жидкой В.). Реакция 2Н2 + О2 = = 2Н2О до темп-ры 300°С идёт крайне медленно, при 550°С - со взрывом. Присутствие катализатора (напр., платины) позволяет реакции идти при обычной темп-ре. Спокойное горение водорода в кислороде, как и взрывное взаимодействие,- это цепные реакции, идущие с участием радикалов свободных.
Химические свойства В. В обычных условиях В.- достаточно устойчивое соединение. Распад молекул Н2О (термич. диссоциация) становится заметным лишь выше 1500°С. Разложение В. происходит также под действием ультрафиолетового (фотодиссоциация) или радиоактивного излучения (радиолиз). В последнем случае, кроме Н2 и О2, образуется также перекись водорода и ряд свободных радикалов. Характерным химич. свойством В. является способность её вступать в реакции присоединения, а также гидролитич. разложения взаимодействующих веществ. Восстановители действуют на В. преим. при высокой температуре. Только наиболее активные из них, как щелочные и щелочноземельные металлы, реагируют с В. уже при комнатной температуре с выделением водорода и образованием гидроокисей: 2Na + 2Н2О = 2NaOH + Н2; Са + + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2. Магний и цинк взаимодействуют с В. при кипячении, алюминий - после удаления с его поверхности окисной плёнки. Менее активные металлы вступают в реакцию с В. при красном калении: 3Fe + 4Н2О = = Fe3О4 + 4Н2. Медленное взаимодействие многих металлов и их сплавов с В. происходит при обычной темп-ре. Используя В., содержащую изотоп кислорода 18О, удалось показать, что при коррозии железа во влажной атмосфере "ржавчина" получает кислород именно из В., а не из воздуха (см. Коррозия металлов). Благородные металлы - золото, серебро, платина, палладий, рутений, родий, а также ртуть с В. не взаимодействуют.
Атомарный кислород превращает В. в перекись водорода: Н2О + O=H2O2 Фтор уже при обычной темп-ре разлагает В.: F2 + Н2О = 2HF + О. Одновременно образуются также Н2О2, озон, окись фтоpa F2O и молекулярный кислород О2. Хлор при комнатной темп-ре даёт с В. хлористоводородную и хлорноватистую кислоты: С12 + Н2О = НС1 + НС1О. Бром и иод в этих условиях реагируют с В. аналогичным образом. При высоких темп-pax (100°С для хлора, 550°С для брома) взаимодействие идёт с выделением кислорода: 2С12 + 2Н2О = 4НС1 + О2. Фосфор восстанавливает В. и образует метафосфорную кислоту (только в присутствии катализатора под давлением при высокой темп-ре): 2Р + 6Н2О = = 2НРОз + 5Н2. С азотом и водородом В. не взаимодействует, а с углеродом при высокой темп-ре даёт водяной газ: С + Н2О = СО + Н2. Эта реакция может служить для пром. получения водорода, как и конверсия метана: СН4 + + Н2О = СО + ЗН2 (1200-1400°С). В. взаимодействует со мн. основными и кислотными окислами, образуя соответственно основания и кислоты. Присоединение В. к молекулам непредельных углеводородов лежит в основе пром. способа получения спиртов, альдегидов, кетонов (см. также Гидратация). В. участвует во многих химич. процессах как катализатор. Так, взаимодействие щелочных металлов или водорода с галогенами, мн. окислительные реакции не идут в отсутствие хотя бы ничтожных количеств В.
В., химически связанную с веществом, в к-рое она входит (неразличимую в виде "готовых" молекул Н2О), наз. конституционной; молекулы Н2О образуются лишь в момент разложения вещества, например при сильном нагревании: Са (ОН)2 = СаО + Н2О. В., входящая в состав ряда кристаллических веществ (например, алюминиевых квасцов K2SO4*A12 (SO4)3*24H2O) и различимая в этих кристаллах рентгенографически, наз. кристаллизационной или кристаллогидратной. В., поглощённую твёрдыми веществами, имеющими большое число пор и развитую поверхность (напр., активным углём), наз. адсорбционной. Свободную В., заполняющую тонкие канальцы (например, в почве), наз. гигроскопической (капиллярной) В. Различают также структурн о-с вободную В., располагающуюся в пустотах нек-рых структур, напр, в минералах. Качественно можно обнаружить В. в виде конденсата, образующегося при нагревании исследуемого образца; проводя нагревание при непрерывном взвешивании, получают количеств, результаты (термогравиметрический анализ). В органич. растворителях В. можно обнаружить по окрашиванию бесцветной сернокислой меди CuSO4, образующей с В. синий кристаллогидрат CuSO4*5H2O. Отделить и количественно определить В. часто удаётся азеотропной отгонкой её с бензолом, толуолом или др. жидкостью в виде азеотропной смеси, после расслоения к-рой при охлаждении измеряют объём отделившейся В.
Применение В. в промышленности. Невозможно указать другое вещество, к-рое бы находило столь разнообразное и широкое применение, как В. В.- хим. реагент, участвующий в производстве кислорода, водорода, щелочей, азотной кислоты, спиртов, альдегидов, гашёной извести и мн. др. важнейших хим. продуктов. В.- необходимый компонент при схватывании и твердении вяжущих материалов - цемента, гипса, извести и т. п. Как технологич. компонент для варки, растворения, разбавления, выщелачивания, кристаллизации В. применяется в многочисленных производств, процессах. В технике В. служит энергоносителем (см. Гидроэнергетика), теплоносителем (паровое отопление, водяное охлаждение), рабочим телом в паровых машинах (см. Пар водяной), используется для передачи давления (в частности, в гидравлич. передачах и прессах, а так же при нефтедобыче) или для передачи мощности (см. Гидропривод машин). В., подаваемая под значительным давлением через сопло, размывает грунт или породу (см. Гидромеханизация).
Требования, предъявляемые к В. в пром-сти, весьма разнообразны. В. особой чистоты необходима для развития новейших отраслей пром-сти (произ-во полупроводников, люминофоров, атомная техника и др.). Поэтому особое внимание уделяется в наст, время вопросам водоподготовки и водоочистки. По нек-рым оценкам, общий объём ежегодно перерабатываемых материалов (руды, уголь, нефть, минералы и т. д.) составляет во всём мире ок. 4 млрд. м3(4 км3); в то же время потребление свежей В. (т. е. В. из источников водоснабжения) только промышленностью СССР составило в 1965 37 млрд. м3. Стремительный рост потребления В. ставит перед человечеством новую важную проблему - борьбы с истощением и загрязнением водных ресурсов планеты (см. Водные ресурсы).
Лит.. Вернадский В. И., История природных вод, Избр. соч., т. 4, М., 1960; Горизонты биохимии, пер. с англ., М., 1964; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Ф ю р о н Р., Проблемы воды на земном шаре, пер. с франц., М., 1966; Круговорот воды, М., 1966; Паундер Э., Физика льда, пер. с англ., М., 1967; Виноградов А. П., Введение в геохимию океана, М., 1967; Самойлов О. Я., Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов, М., 1957; Изотопный анализ воды, 2 изд., М., 1957; Термодинамика и строение растворов, М., 1959; Краткая химическая энциклопедия, т. 1, М., 1961, с. 605-14. В.Л.Василевский. Вода в организме - основная среда (внутриклеточная и внеклеточная), в к-рой протекает обмен веществ у всех растений, животных и микроорганизмов, а также субстрат ряда химич. ферментативных реакций. В процессе фотосинтеза В. вместе с углекислым газом вовлекается в образование органич. веществ и, т. о., служит материалом для создания живой материи на Земле.
Табл. 2. -Содержание воды в различных организмах, их органах и тканях
Организмы , органы , ткани
Содержание воды, %
Растения (наземные) верхушка растущего побега листья
91-93
75-86
Семена злаков
12-14
Водоросли
90-98
Мхи, лишайники
5-7
Медузы
95-98
Дождевые черви
84
Насекомые взрослые
45-65
личинки
58-90
Рыбы
70
Млекопитающие (в т. ч. человек)
63-68
скелет
20-40
мышцы
75
печень
75
Мозг человека серое вещество
84
белое вещество
72
В. обеспечивает тургор тканей, перенос питательных веществ и продуктов обмена (кровь, лимфа, сок растений), физич. терморегуляцию (см. Транспирация, Потоотделение) и др. процессы жизнедеятельности. Жизнь, вероятно, возникла в водной среде. В ходе эволюции различные водные животные и водные растения вышли на сушу и приспособились к наземному образу жизни; тем не менее и для них В.-важнейший компонент внеш. среды. Жизнь без В. невозможна. При недостатке В. жизнедеятельность организмов нарушается. Лишь покоящиеся формы жизни - споры, семена - хорошо переносят длит, обезвоживание. Растения при отсутствии В. увядают и могут погибнуть, но чувствительность различных растений к недостатку В. неодинакова (сп.Засухоустойчивость, Ксерофиты, Мезофиты). Животные, если лишить их В., быстро погибают: упитанная собака может прожить без пищи до 100 дней, а без В.-менее 10. Содержание В. в организмах велико (см. табл. 2). В жидкостях организма - межклеточных пространствах, лимфе, крови, пище-варит. соках, соке растений и др.-содержится свободная В. В тканях животных и растений В. находится в связанном состоянии - она не вытекает при рассечении органа. В. способна вызывать набухание коллоидов, связываться с белком и др. органич. соединениями, а также с ионами, входящими в состав клеток и тканей (гидратационная В.). Молекулы В., находящиеся внутри клеток, но не входящие в состав гидратационных оболочек ионов и молекул, представляют им мобильную В., легче гидратационной вовлекаемую в общий круговорот В. в организме (см. Водно-солевой обмен, Всасывание, Выделение).
Лит.: 3 ю к о в А. М., Обмен воды в организме. Физиология и патология, Хар., [1929]; Данилов Н. В., физиологические основы питьевого режима, М., 1956; Кравчинский Б. Д., Физиология водно-солевого обмена жидкостей тела, Л., 1963. В. В. Ларин. Гигиеническое значение В. Вода входит в состав всех жидкостей и тканей человеческого тела, составляя ок. 65% всей его массы. Потеря В. опаснее для организма, чем голодание: без пищи человек может прожить больше месяца, без В.- всего лишь неск. дней. В В. растворяются важные для жизнедеятельности организма органич. и неорганич. вещества; она способствует электролитич. диссоциации содержащихся в ней солей, кислот и щелочей, выполняет роль катализатора разнообразных процессов обмена веществ в организме.
Физиологич. потребность человека в В., к-рая вводится в организм с питьём и с пищей, в зависимости от климатич. условий составляет 3-6 л в сутки. Значительно большее количество В. необходимо для сан. и хозяйственно-бытовых нужд.
Лишь при достаточном уровне водопотребления, к-рое обеспечивается централизованными системами водоснабжения, оказывается возможным удаление отбросов и нечистот при помощи сплавной канализации. Уровень водопотребления (в л на 1 жит. в сутки) в известной мере определяет и уровень сан. культуры в населённых местах (см. табл. 3).
Для предупреждения опасности прямого или косвенного отрицательного влияния В. на здоровье и сан. условия жизни населения большое значение имеют научно обоснованные гигиенич. нормативы предельно допустимого содержания в В. хим. веществ. Эти нормативы являются основой гос. стандартов качества питьевой В. (ГОСТ-2874) и обязательны при проектировании и эксплуатации хозяйственно-питьевых (коммунальных) водопроводов. В интересах здравоохранения в 60-х гг. 20 в. во всех социалистич. странах, в США, Франции были пересмотрены стандарты качества питьевой В. Междунар. стандарты питьевой В. были опубликованы Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1963; в 1968 закончена разработка проекта нового стандарта качества питьевой В. в СССР.
Табл. 3,-Нормативы хозяйственно-питьевого водопотребления
Степень благоустройства районов жилой застройки
Водопотребле ние на 1 жит. л/сут (среднесуточное, за год)
Здания с водопользованием из водоразборных колонок (без канализации)
30-50
Здания с внутренним водопроводом и канализацией (без ванн)
125-150
Здания с водопроводом, канализацией, ваннами и водонагревателями , работающими на твёрдом топливе
150-180
То же с газовыми нагревателями
180-230
Здания с водопроводом , канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения
275-400
Потребление В. населением должно быть безопасно в эпидемиологич. отношении; В. не должна содержать болезнетворных бактерий и вирусов. Водный путь распространения характерен для возбудителей холеры, брюшного тифа, паратифов и лептоспирозов, в известной мере также для возбудителей дизентерии, туляремии, эпидемического гепатита, бруцеллёза. С В. в организм человека могут попадать цисты дизентерийной амёбы, яйца аскарид и др. Эпидемиологич. безопасность В. обеспечивается очисткой сточных вод и их обеззараживанием, мерами санитарной охраны водоёмов, очисткой и обеззараживанием водопроводной В.
Показателями безопасности В. в эпидемиологич. отношении являются: 1) общее количество бактерий (выращиваемых на питательной среде - агаре при t 37 оС ) - не более 100 в 1 мл; 2) количество кишечных палочек (выращиваемых на плотной питательной среде с концентрацией на мембранных фильтрах) - не более 3 в 1 л. При использовании жидких сред накопления титр кишечной палочки должен быть не менее 300. По проекту ГОСТа (1968) к бактериям группы кишечной палочки относятся грамотрицательные неспороносные палочки, факультативные анаэробы, способные сбраживать глюкозу с образованием кислоты и газа при t 35-37°С в течение 24 часов.
Природный состав В.издавна привлекал к себе внимание как возможная причина массовых заболеваний неинфекционной природы. Содержание в В. хлоридов, сульфатов и продуктов разложения органич. веществ (аммиак, нитриты и нитраты) рассматривалось лишь как косвенный показатель опасного для здоровья населения загрязнения В. бытовыми стоками. Благодаря применению новых методов исследования были обнаружены районы с недостатком или избытком в В. тех или иных микроэлементов. В этих районах наблюдаются своеобразные изменения флоры и фауны. В связи с недостаточным или избыточным поступлением в организм микроэлементов с В. и с пищей, среди населения отмечаются характерные заболевания. Так, развитие эндемич. флюороза вызывается недостаточным содержанием фтора в питьевой В., причём выявлена прямая связь между концентрацией фтора в В. и частотой и тяжестью поражения зубов. Фтор питьевой В. оказывает также влияние на фосфорно-кальциевый обмен и на процесс кальцификации костей. Для фтора питьевой В. характерен малый диапазон концентраций от токсических до физиологически полезных. В связи с этим установлено, что содержание фтора в питьевой В. не должно превышать 0,7-1,0 мг/л (до 1,2 при фторировании В.) в зависимости от климатич. условий. Долгое время существовало представление о содержащихся в В. нитратах как о косвенных показателях бытового загрязнения В. Однако наличие повышенных концентраций нитратов обнаруживается и в природных подземных В. и даже в В. артезианских водоносных горизонтов (Молд. ССР, Тат. АССР, район Владивостока). Использование в молочных смесях для детского питания В., содержащей повышенные концентрации нитратов, вызывает у детей метгемоглобинемию разной тяжести. Водонитратная метгемоглобинемия встречается и у детей старших возрастов, поэтому она приобретает черты эндемического заболевания. (См. табл. 4).
Табл. 4.- Показатели безвредности химических веществ (природных и добавляемых в процессе обработки) в питьевой воде
Наименование ингредиентов и веществ
Содержание в воде, мг/л, не более
Свинец
0,1
Мышьяк
0,05
Фтор
0,7-1,5
Бериллий
0,0002
Молибден
0,5
Нитраты (по N)
10,0
Полиакриламид (ПАА)
2,0
Стронций
2,0
Первые водные интоксикации были отмечены во 2-й пол. 19 в. в Зап. Европе (свинцовые "эпидемии") вследствие применения свинцовых труб в водопроводной технике (применение таких труб в СССР запрещено). Свинец обнаруживается и в В. подземных источников, в концентрациях, к-рые не безразличны для организма из-за возможности длительного действия.
Среди хим. веществ, обнаруживаемых в питьевых В., могут встречаться также вещества, к-рые в небольших концентрациях изменяют органолептич. свойства В. (запах, вкус, прозрачность и пр.). Наиболее часто органолептич. свойства В. изменяют содержащиеся хим. вещества, в природных В. (соли общей минерализации, железо, марганец, медь, цинк и др.), остаточные количества соединений, используемые как реагенты при обработке В., а также пром. загрязнения водоёмов.
Показатели, обеспечивающие благоприятные органолептич. свойства В., приведены в табл. 5.
Табл. 5.-П о к а з а т е л и благоприятных органолептических свойств воды при содержании в ней природных или добавляемых в процессе очистки веществ
Наименование ингредиентов и веществ
Содержание в воде, мг/л, не более
Мутность по стандартной шкале
1,5
Железо
0,3
Марганец
0,5
Медь
1,0
Цинк
5,0
Хлориды
350
Сульфаты
500
Сухой остаток
|
