voda-molekula

В атмосфере вода конденсируется и падает на землю в виде дождя, снега и града. Она размывает почвы, выщелачивает их, разрушает породы, растворяет массу разнообразных веществ и сносит все это опять в моря и океаны. Таким образом, вода много миллионов раз совершает свой круговорот: океан атмосфера земля океан. И каждый раз она извлекает из твердых пород Земли все новые и новые коли­чества растворяющихся в воде веществ.

Подсчитано, что ежегодно все реки мира сносят с поверх­ности Земли в океан около трех миллиардов тонн растворенных ими веществ. Иначе говоря, воды разрушают и сносят со всей Земли за 25 тысяч лет слой пород толщиной около одного метра. Работа, совершаемая водой на Земле, грандиозна.

Вода, химическая формула которой Н2О,— одно из самых распространенных веществ на Земле. Объем воды мирового океана составляет 1,37 миллиарда ку­бических километров! Значение воды в истории Земли, а следовательно, и в гео­химии огромно. Вот почему в свое время в геологических науках существо­вала гипотеза о происхождении всех горных пород на земле из водной среды.

Сторонники этой гипотезы — нептунисты, названные по имени мифологического бога морей Нептуна,—спорили с плуто- нистами, доказывавшими, в свою очередь, происхождение всех пород на Земле из расплавленных масс, излившихся на поверх­ность из глубин подземного царства бога Плутона. Сейчас мы знаем, что обе эти силы — вода и вулканы — участвовали в образовании пород Земли. В природе практически нет воды, которая не содержала бы каких-то примесей или растворенных в ней веществ или солей. В природе, иными словами, нет дистиллированной воды. Даже дождевая вода содержит углекислоту, следы азотной кислоты, йода, хлора и других соединений. Получить химически чистую воду очень трудно, если не сказать — невозможно. Газы воздуха, стенки сосуда, в котором находится вода, хотя и в малых количествах, но растворяются в воде. Например, миллиардные доли серебра переходят в рас­твор воды, содержащейся в серебряном сосуде. Серебро чайной ложки в ничтожном количестве переходит в воду. Химик почти не может заметить этих следов. Но некоторые низшие организ­мы, например водоросли, настолько чувствительны к следам се­ребра и к некоторым другим атомам в воде, что погибают от них.

Природная вода, протекая по чрезвычайно разнообразным породам Земли: пескам, глинам, известнякам, гранитам и так далее, извлекает, конечно, из них разнообразные соедине­ния. Некоторые ученые говорили, что если знать, по какому ложу течет река,— можно сказать, какого состава будет ее вода.




Но, несмотря на то, что в природе, как мы уже знаем, ши­роко распространены алюмосиликаты, воды, как правило, не со­держат больших количеств алюминия и кремния. Если эти ме­таллы и присутствуют, то главным образом в виде мути, в виде механической взвеси. С другой стороны, все воды рек и морей всегда содержат щелочи — натрий, калий, а также магний, кальций и другие элементы. В чем же дело? Оказывается, что химический состав растворенных в водах солей чрезвычайно зависит от степени растворимости тех или иных солей в воде. Наиболее растворимые соединения являются самыми обычными составными частями природных вод. Как мы уже говорили, главную массу солевого остатка природной воды постоянно составляют атомы натрия, калия, кальция, маг­ния, хлора, брома и некоторых других элементов. Насыщенные солями во­ды — рассолы — опять-таки содержат именно эти хорошо растворимые соединения ато­мов, вымытых из пород. Океан, таким образом, является вместилищем раст­воримых солей, которые на­копились в нем за все время существования Земли, в ре­зультате непрерывной цирку­ляции воды между матери­ком и океаном. Ученые пытались по ко­личеству растворенных солей в океане подсчитать, какие их количества ежегодно вы­носят реки. На этом основа­нии они вычисляли возраст океана, или то число лет, ко­торое было необходимо, что­бы вода океана приобрела наблюдаемую сейчас кон­центрацию солей. Цифры, однако, получились не очень досто­верные.

Итак, хорошо растворимые соединения атомов состав­ляют основу солевой части природных вод. Вода океана содержит 3,5% солей, из которых более 80% хлористого нат­рия— всем нам известной поваренной соли. Каждый знает, как она легко растворяется. Все другие растворимые соедине­ния находятся в воде лишь в очень малых количествах. В лю­бой природной воде моря, реки, подземного источника — все химические элементы могут быть обнаружены. Весь вопрос в совершенстве наших методов исследования.

Если вспомнить, что имеется всего около сотни химических элементов, то легко представить себе, какие разнообразные по своему составу вбды могут встретиться в природе. И действи­тельно, ученые установили существование многочисленных классов вод.

Воды океана в любом месте — на поверхности и в глубине (но вдали от берегов) — исключительно постоянны по своему составу.

Содержание в них всех химических элементов строго повто­ряется количественно. Менее постоянен, но очень схож между собой состав речных вод. То, что реки текут в разных породах, в разных климатических условиях, накладывает отпечаток на их состав. Так, реки север­ных широт содержат больше железа, гумуса, часто они даже окрашены ими. Реки средних широт содержат главным образом натрий, ка­лий, сульфаты, хлор. В бо­лее теплых широтах, особен­но в областях, лишенных стока вод в моря или океа­ны, вода рек и, более часто, озер бывает засолена. Подобная же смена соста­ва вод по зонам наблюдается и по вертикали — для подзем­ных пластовых вод. Чем глубже лежат эти воды, тем они больше приближаются к рассолам. Наиболее разно­образны по составу именно минеральные подземные во­ды, образующие нередко при выходе на поверхность мине­ральные источники, часто целебные.

Тут мы можем встретить воды кальциевые, йодо-бромные, радиевые, литиевые, железистые, серные, магниево-борные и др. Сами названия подсказывают, какое химическое соединение или химический элемепт является основной составной частью их растворенного остатка.

Происхождение этих минеральных вод связано с растворе­нием минеральных отложений подземными водами, с процес­сом выщелачивания горных пород разного состава.

Занимательная и вместе с тем очень важная научная задача — по химическому составу этих вод разгадать весь процесс образования вод. Над нею работают геохимики и гидро­химики.

Приведем таблицу состава морской воды (в процентах):

Кислород . . . . 86,82 Калий …. . . 0,04
Водород . . . . . 10,72 Бром…………….. . . 0,006
Хлор…………….. . . 1,89 Углерод . . . . . . 0,002
Натрий . . . . . 1,056 Стронций . . , . . 0,001
Магний . . . . . 0,14 Бор………………. . . 0,0004
Сера……………… . . 0,088 Алюминий. . . . . 0,0000011
Кальций . . . . . 0,04 Свинец …. . . 0,0000005

 

Марганещ . . . Цинк . . . . . . . 0,000005
Селен ……………. . . 0,0000004 Барий . . . . . . 0,000005
Никель . . . . . . 0,0000003 Железо . . . . . . 0,000005
Олово……………. . . 0,0000003 Медь . . . . , . . . 0,000002
Цезий…………….. . . 0,0000002 Мышьяк . . . . . . 0,0000015
Уран………………. . . 0,0000002 Ванадий . . . . . . 0,00000005
Кобальт …. . . 0,0000001 Галлий . . . . . . 0,00000005
Молибден . . . . . 0,0000001 Торий . . . . . . 0,00000004
Титан…………….. . . 0,0000001 Церий . . . . . . 0,00000003
Германий . . . . . 0,0000001 Иттрий . . . . . . . 0,00000003
Фтор………………. . . 0,0001 Лантан . . . . . . 0,00000003
Кремний . . . . . 0,00005 Висмут . . . .
Рубидий . . . . . 0,00002 Скандий . . . . . 0,000000004
Литий . . . . . . 0,000015 Ртуть . . . . . . 0,000000003
Азот ……………….. . . 0,00001 Серебро . . . . . 0,000000004
Йод ……………….. . . 0,000005 Золото . . . . . . 0,0000000004
Фосфор . . . . . . 0,000005 Радий . . . . . . 0,00000000000001

Однако в абсолютных цифрах это не так мало, золота, на­пример, в морской воде находится миллионы тонн.

Ученые много раз пытались построить такую физико­химическую фабрику, которая сделала бы выгодной добычу золота из морской воды. Но до сих пор это еще не осу­ществлено. Для морской воды характерна концентрация брома, йода и, конечно, хлора — очень важных для человека химических элементов.

Йод из морской воды поглощается водорослями и морскими организмами. Из водорослей и добывает человек основную мас­су промышленного йода.

Когда водоросли гибнут, содержащийся в них йод переходит в ил морского дна. Из ила моря постепенно образуются породы. Воды из них выжимаются, и образуются пластовые воды. В эти пластовые воды переходит и йод. При бурении на нефть часто вскрывают пластовые воды. Они богаты йодом и бромом.

В настоящее время из них научились получать эти элементы. Морская вода является неограниченным резервуа­ром брома, который в настоящее время в ряде мест уже на­чали добывать непосредственно из морской воды (как и магний). Особенно интересна история атомов кальция в природных водах.

Природные воды часто бывают пересыщены ионами каль­ция, и тогда последний в виде карбоната кальция выпадает «а дно, образуя известняки или мел. В истории кальция большую роль играет углекислота. Из­быток ее приводит к растворению, недостаток — к выпадению карбоната кальция из растворов. И если мы вспомним, что углекислоту поглощают зеленые растения, то станет ясна их роль в осаждении кальция из воды. Действительно, огромные острова в теплом море — атоллы — сплошь сложены из карбо­ната кальция, отложенного в результате жизнедеятельности морских растений, а также из известковых скелетов морских животных. Этим примером мы хотели показать, что на состав природ­ных вод оказывает значительное влияние и живое население водоема. Без ознакомления с влиянием «живого вещества» на состав вод водоемов нельзя полно представить себе все процессы, ко­торые привели к современному составу воды рек, озер, морей и океанов.

 

Print Friendly

Это интересно: