Вода как вещество, её молекулярная структура и изотопный состав

Водные объекты их типы. Гидрографическая сеть. Кол-во воды на земном шаре. Понятие о гидросфере.

Водный объект-скопление природных вод на Земной поверхности или в верхних слоях земной коры, обладающих определенным гидрологическим режимом.

Классификация водных объектов:

1. Водотоки – это такие водные объекты, которые расположены в вытянутых понижениях земной поверхности и характеризующиеся поступательным движением воды направлением уклона (реки, ручьи, каналы)
2. Водоемы – водные объекты в понижениях Земной поверхности с замедленным водообменом (мировой океан, отдельные океаны и моря, водохранилища)
3. Особые водные объекты – совокупность всех водных объектов в пределах какой-либо территории (болота, ледники, подземные воды)

Количество воды на земном шаре

1390 млн.км³. в мире свободной воды

96,4 % - свободной воды в мировом океане

1,9 % -ледники, постоянный снежный покров

1,7 % - подземные воды

2,6 % - пресная вода (Большая ее часть законсервирована в виде ледников в малонаселенных и далеких участках нашей планеты.)

Понятие гидросферы трактуется несколькими формулировками:

Гидросфера – это прерывистая, водная оболочка земного шара, расположенная на поверхности земной коры и в её толщи, представляющая совокупность морей, океанов и водных объектов суши, включая снежный покров и ледники.

Гидросфера – под этим понятием подразумевают воды, которые находятся между атмосферой и литосферой.

Гидросфера – представляет собой непрерывную водную оболочку земли, включая все природные воды Земли, участвующие в глобальном круговороте веществ.

Гидрографическая сеть — совокупность рек и других постоянно и временно действующих водотоков, а также озёр, болот и водохранилищ на какой-либо территории. Русловая сеть – часть гидрографической сети представленная водотоками. Речная сеть – состоящая только из крупных водоток.

Гидрологические характеристики и гидрологическое состояние водного объекта. Гидрологический режим и гидрологические процессы.

Гидрологические характеристики- параметры, характеризующие водную среду и ее пограничные слои:

1. Характеристики водного режима.

Уровень воды (Н, либо z) измеряется в метрах абсолютных, либо в см. над нулем поста.

Скорость течения ( V либо U) в м/с

Расход воды (Q) м. в кубе/с

Уклон водной поверхности (I) безразмерный

1. Характеристики теплового режима

Температура воды, снега, льда (Т) в т. Цельсия С, К

1. Характеристики ледового режима

-сроки наступления и окончания ледовых фаз режима ( замерзание, ледостав, таяние вскрытие)

Толщина ледового покрова (h) в см., м.

1. Характеристики режимов наносов

– содержание в воде взвешенных наносов или мутность воды кг/м кубический, расход наносов(R) кг/с, распределение наносов по фракции, крупность (Геометрическая(Д) в мм. Гидравлическая (W) в мм/с)

1. Морфометрические характеристики

Длина (L) в м., км

Ширина (В) в м., км

Глубина (h) в м.

1. Гидрохимические характеристики

Минерализация (М) мг/л

Соленость (S) в ˳/˳˳

Концентрация (C) мг/л

1. Гидрофизические характеристики

Плотность (ρ) кг/м кубический

Вязкость

1. Гидробиологические характеристики

состав и численность водных организмов.

Гидрологическое состояние водного объекта-совокупность гидрологических характеристик водного объекта в данном месте и в данный момент времени.

Совокупность закономерно повторяющихся изменений гидрологического состава водного объекта во времени и пространстве это его гидрологический режим

Изменчивости: Вековая, многолетняя, внутригодовая или сезонная, кратковременная, суточная (внутрисуточная).

Гидрологические процессы – совокупность физических, химических и биологических процессов, которые определяют закономерности формирования гидрологического состояния и режима водного объекта. Гидрологический процесс- это процесс формирования гидрологического режима. При гидрологическом процессе вода вступает во взаимодействие с природной средой.

Задачи гидрологии: распределение природных вод на Земле; изучение режима природных вод; изучение гидрологических процессов.

Вода как вещество, её молекулярная структура и изотопный состав

Вода – одно из самых распространённых веществ в природе (гидросфера занимает 71 % поверхности Земли).

Воде принадлежит важнейшая роль в геологии, истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов.

Нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого же вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в её свойствах. Почти 60% поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой – снегом и льдом – покрыто 20% суши. Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледниках, 30% - в водоносных слоях под землёй, а в руслах всех рек содержатся одновременно всего лишь 0,006% пресных вод. Молекулы воды обнаружены в межзвёздном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Химически чистая вода не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса

1.(H2O)1 – моногидроль (рыхлая)

2. (H2O)2 – дигидроль (самая плотная)

3. (H2O)3 – тригидроль

Лед легче воды (рыхлая компановка)

 

 

Изотопный состав

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Водород имеет два стабильных изотопа — протий (Н) — 1H и дейтерий (D) — 2H.

У кислорода три устойчивых изотопа: 16O, 17O и 18O

Вода состоит из самых распространенных атомов в нашем мире – из водорода и кислорода, причем самым распространенным атомом во Вселенной является водород.

Существуют девять устойчивых изотопных разновидностей воды. Содержание их в пресной воде в среднем следующее: Н2 16О – 99,73%(обычная, нормальная вода), Н2 18О – 0,2%, Н2 17О – 0,04%, 1H2Н16О – 0,03%.

D2O<T2O, где D2 и T2 - тяжёлые изотопы

Молекула H2 16O является самой лёгкой из совокупности всех изотопологов воды. Именно воду 1H216O следует считать классической или лёгкой водой. Лёгкая вода как моноизотопная композиция 1H216O является предельным случаем изотопной чистоты. В естественных условиях такой чистой лёгкой воды не существует.

 

Строение молекулы.

Как известно, свойства химических соединений зависят от того, из каких элементов состоят их молекулы, и изменяются закономерно. Воду можно рассматривать как оксид водорода или как гидрид кислорода. Атомы водорода и кислорода в молекуле воды расположены в углах равнобедренного треугольника с длиной связи О – Н (рисунок) . Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярна, что является причиной особого взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекуле воды, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул. Такая химическая связь называется водородной. Она объединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного строения. Вода – единственное вещество на Земле, которое существует в природе во всех трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и газообразном. Максимальная плотность при 4 градусах. Лёд легче воды. Температура максимальной плотности не равна максимальной температуре плавления.

	(О)- -