Формула воды H2O; при обычных условиях вода ассоциирована за счет водородных связей, т.е. молекулы связаны в ассоциаты (H2O)x (при 20*С степень ассоциации x составляет в среднем 4). Вследствие этого значения температуры плавления и температуры кипения у воды аномальны и значительно выше, чем у водородных соединений других элементов VIA группы – H2S, H2Se, H2Te.
Свойства воды. Чистая вода не имеет цвета, вкуса и запаха, в толстых слоях (более 5 метров) вода окрашена в голубой цвет. Температура кипения воды при 101325 Па составляет 100*С, при 0*С вода переходит в твердое агрегатное состояние – лед, что сопровождается увеличением объема на 9%. Наибольшую плотность (1 г./см3) вода имеет при 4*С (это еще одна аномалия воды). Электропроводность очень чистой воды (многократно дистиллированной) чрезвычайно низкая.
Природные воды содержат различные примеси. Дождевая вода и снег несут в себе пыль, растворенные газы, – кислород, азот, диоксид углерода, а часто и следы нитрата аммония; джерельная (родниковая), речная и грунтовые воды содержат до 0,01-0,2% растворенных веществ, например солей кальция и магния (определяют жесткость воды). В морской воде содержание растворенных веществ обычно составляет около 3,5% (в Балтийском море 1%, в Мертвом море 30%). Большие водные поверхности влияют на климат Земли, т.к. вода при нагревании на 1 K поглощает, а при охлаждении на 1 K выделяет больше теплоты, чем любое другое вещество. Почти 71% поверхности Земли покрыто водой или льдом. Из всех запасов природной воды 97,2% приходится на мировой океан, 2,15% – на ледники и ледовые покрытия и только 0,63% воды содержится в зонах вечной мерзлоты. Человеческий организм на 60-70% состоит из воды.
Питьевая вода вырабатывается из природных вод. Она должна быть прозрачной и бесцветной, не иметь запаха, содержать растворенный кислород и не содержать болезнетворных бактерий. Обезвреживание (стерилизация) питьевой воды проводят либо хлорированием (старый способ), либо озонированием с предварительной биоочисткой. Если в воде имеется примесь железа, то ее удаляют продуванием воздуха (иногда с добавлением известкового молока):
4Fe(HCO3)2 + O2 = 4FeO(OH) + 8CO2 + 2H2O
Метагидроксид железа FeO(OH) отделяется на гравийном фильтре; аналогично выделяют из воды примесь ионов Mn2+. Избыточный диоксид углерода CO2, также необходимо удалять (при повышенной кислотности разрушается материал водопроводной системы), для этого воду пропускают через слой негашеной извести CaO или слой смеси MgO + CaCO3. Для удаления неприятных запахов воду фильтруют через слой активированного угля. Для предотвращения развития зубного кариеса воду можно (а в некоторых районах необходимо) обогатить фтором, вводя в нее гексафторосиликат(IV) натрия Na2[SiF6].
Кристаллизационная вода входит в состав кристаллогидратов солей, например CuSO4*5H2O, 3CdSO4*8H2O. Природа химической связи между основным веществом и водой изменяется от ковалентной связи в аквакомплексах (лигандом являются молекулы воды H2O) до водородной связи и межмолекулярного взаимодействия в аддуктах – гидратах, таких как гидрат сульфата тетрааквамеди(II) [Cu(H2O)4]SO4*H2O – это более точная формула медного купороса (CuSO4*5H2O). Один из методов обнаружения воды основан на переходе белого CuSO4 в медный купорос, окрашенный в синий цвет.