Морская вода химические свойства

Химические и физические свойства вод морей и океанов

Приведенные данные свидетельствуют о том, что в океанической воде резко преобладают хлориды, на втором месте — сульфаты, далее карбонаты и другие соединения.

Высокая концентрация солей и их состав обусловливают некоторые свойства морской воды: низкую химическую активность, что проявляется в ее слабой растворяющей способности; возрастание удельного веса воды из-за насыщенности солями приводит к увеличению ее транспортирующей способности; увеличение удельного веса (т. е. возрастание плотности) приводит к возникновению гравитационных течений (например, течение, возникающее на границе Черного и Мраморного морей).

Газовый состав. Велика роль различных газов, растворенных в морской воде. Самыми распространенными из них являются кислород и углекислый газ. Содержание кислорода в воде более чем в 1,5 раза превышает его содержание в воздухе (соответственно 36 % и 21 %). Кислород поступает из атмосферы, частично в процессе фотосинтеза, а также в результате глобальной океанической циркуляции океанических вод. Высокое содержание кислорода в воде резко повышает ее химическую активность, выражающуюся в окислительно-восстановительном потенциале — Eh, величина которого измеряется в милливольтах (мВ). В окислительных условиях поверхностных вод Eh достигает до +500 мВ, а на глубине, особенно при сероводородном заражении, он может приобретать отрицательный знак и доходить до -300 мВ. Растворимость кислорода обратно пропорциональна температуре и солености воды. Поэтому в высоких широтах обычно кислорода содержится больше — 8,3 мл/л, чем в низких широтах — 4,5 мл/л, а по вертикали минимальное содержание 2,0—2,5 мл/л отмечается на глубинах 200—750 м. Кислород активно участвует во всех биохимических и геохимических процессах в океане.

Углекислый газ отличается особенно высокой растворимостью в воде: если в воздухе его содержание составляет в среднем 0,03 %, то в воде доходит до 9 %, т. е. повышается в 300 раз. Углекислый газ находится в морской воде частью в растворенном, свободном состоянии, частью в химически связанной форме бикарбонатов (CaHCO3)2 или карбонатов (CaCO3). Растворимость CO2 в морской воде возрастает с понижением температуры. Высокое содержание его отмечается в придонных холодных водах на глубинах ниже 4000—5000 м. Углекислый газ определяет другой химический показатель агрессивности среды — щелочно-кислотный (pH). Углекислый газ поступает в океан из атмосферы в результате жизнедеятельности организмов, при извержениях вулканов и поствулканических процессах.

Сероводород. В некоторых бассейнах замкнутого типа (Черное, Мраморное моря) в придонных слоях воды за счет гниения отмерших морских организмов происходит заражение сероводородом, при этом его содержание достигает 5—6 см3/л. Это вызывает нарушение нормальной вертикальной циркуляции воды и ее расслоение. Такое заражение воды сероводородом приводит к возникновению на больших глубинах, обычно превышающих 200 м, восстановительной обстановки и появлению в осадках сульфидов железа, образующихся при взаимодействии оксидных соединений железа с сероводородом.

Температура поверхностных вод зависит от приуроченности бассейна к климатической зоне. Среднегодовая температура в высоких широтах измеряется от 0 до 1,8—2° Максимального значения до 28° она достигает вблизи термического экватора. Степень прогрева зональных вод зависит не только от широты местности, но также от направления преобладающих ветров и характера океанических течений, приносящих воды различной температуры. На глубинах свыше 200 м располагаются азональные воды, температура которых обычно не превышает 2—3 °С. Нижним пределом ее в полярных морях является температура — 1,6 °С.

Давление и плотность. Плотность морской воды зависит от солености, температуры, давления. Средняя плотность воды составляет 1,025 г/см3, в холодных полярных областях она увеличивается до 1,028 г/см3, а в теплых тропических уменьшается до 1,022 г/см3. Давление с глубиной возрастает, на каждые 10 м давление столба воды увеличивается на 0,1 МПа, т. е. на глубине 3 км оно составляет 30 МПа. Наибольшей величины оно достигает в глубоководных желобах и в котловинах ложа Мирового океана. При таких высоких давлениях ускоряется процесс диссоциации карбонатных соединений с образованием угольной кислоты, подкисляющей воду и способствующей растворению карбонатных осадков. Поэтому на глубинах свыше 3—4 км карбонатная седиментация прекращается.

Источник

Состав морской воды

Морская вода, из которой состоят океаны и моря, покрывает более 70 процентов поверхности Земли . Она представляет собой сложную смесь 96,5% воды , 2,5% солей и меньшего количества других веществ, включая растворенные неорганические и органические материалы, твердые частицы и несколько атмосферных газов .

Воду часто называют «универсальным растворителем». Многие вещества, например, соли, сахара, кислоты, основания и другие органические молекулы, можно растворить в воде. Именно поэтому загрязнение морей является серьезной проблемой в некоторых регионах мира. В статье мы расскажем про состав морской воды и всё, что с этим связано.

Соль в составе морской воды

Самое важное вещество, растворенное в океане — это соль. Она поступает из минеральных отложений, которые попадают в мировой океан через круговорот воды. Соли составляют около 3,5% от массы морской воды.

В зависимости от конкретного места содержание соли — соленость может варьироваться. Там, где морская вода смешивается с пресной, например, в устье реки, соленость будет ниже. Но там, где много испарений и мало циркуляции воды, соленость может быть намного выше. Например, Мертвое море имеет 30% солености, что почти в девять раз больше средней солености воды океана. Его называют Мертвым морем, потому что в нем могут жить очень малое количество организмов.

Плотность морской воды больше, чем у пресной, потому что в ней очень много растворенных веществ. Когда вода более плотная, она опускается на дно. Поверхностные воды обычно менее плотные и менее соленые. Температура тоже влияет на плотность. Теплая вода менее плотная, а холодная — наоборот. Эти различия в плотности создают глубокие океанические течения, которые переносят воду с поверхности на большие глубины и влияют на состав морской воды.

Химический состав морской воды

На химический состав морской воды влияет множество механизмов. Например, реки добавляют в море растворенные химические вещества в виде твердых частиц.

Гидротермальные растворы, которые циркулировали через материалы земной коры под морским дном, добавляют в состав морской воды, как растворенные, так и твердые вещества. Организмы в верхних слоях океана превращают растворенные вещества в твердые вещества, которые в конечном итоге оседают на больших морских глубинах.

Твердые частицы, попадающие на морское дно, вступают в реакцию химического обмена с окружающими растворами. Физическое смешение в океанах (термохалинная ветровая циркуляция) способствует гомогенизации химического состава морской воды.

Примерную таблицу химического состава морской воды можно изобразить следующим образом:

Солевой состав воды

Процентное содержание ионов в морской воде

Количество растворенных газов в морской воде варьируется в соответствии с типами форм жизни. Большинству живых существ нужен кислород, чтобы поддерживать работу своих клеток (как растений, так и животных), и они постоянно его расходуют.

Восполнение растворенного кислорода происходит за счет фотосинтетической активности растений (только в светлое время суток) и за счет поверхностной диффузии (в меньшей степени). Если в морской водной толще много растений, то уровень кислорода может быть довольно высоким в течение дня. Если в морской водной массе мало растений, но много животных, то уровень кислорода может быть довольно низким.

Кислород измеряется в частях на миллион (также называемых миллионными долями), а его уровни могут варьироваться от нуля до более 20 миллионных долей в умеренных водах. Он достигает показателя — 20 только тогда, когда в воде много растений, очень солнечно, много питательных веществ, а ветер взбивает поверхность воды в пену. В любой водной массе может быть обнаружено максимальное количество растворенного газа (после чего газ больше не растворяется, а пузырится на поверхности). Это максимальное количество увеличивается с понижением температуры (таким образом, массы холодной воды могут содержать больше растворенных газов).

Растворенные питательные вещества

Удобрения, такие как азот (N), фосфор (P) и калий (K), важны для роста морских растений и называются «питательными веществами». Уровень растворенных питательных веществ увеличивается из-за фекалий животных и их разложения после смерти или гибели. В поверхностных водах часто может не хватать питательных веществ, потому что фекалии и мертвые тела живых существ имеют тенденцию оседать на дно.

Питательные вещества возвращаются в поверхностные воды с помощью особого типа течения, называемого «апвеллинг», и именно в областях апвеллинга наблюдается самая высокая продуктивность морской жизни.

Кремнезем и железо также могут считаться важными питательными веществами для морской среды. В кремнеземе нуждаются диатомовые водоросли — один из основных фитопланктонных организмов, который составляет основу многих морских пищевых цепей. Совсем недавно было обнаружено, что железо является ограничивающим фактором для фитопланктона.

Хотя употребление морской воды потенциально может привести к смерти людей, польза от нее для здоровья огромна. В полной мере ощутить на себе все достоинства полноценного морского отдыха можно в элитном поселке «Золотой берег» под Одессой. Комфортабельные дома (и отдельные номера) сдаются и продаются здесь круглый год.

Источник

Морская вода

Морская вода.

Морская вода – вода морей и океанов. Ее соленость составляет в среднем 3,47 % (34,7 ‰) и колеблется от 3,4 до 3,6 % (34-36 ‰).

Морская вода и ее свойства: соленость, температура замерзания, pH, плотность, скорость звука, теплопроводность:

Морская вода – вода морей и океанов.

Солёность морской воды в Мировом океане составляет в среднем 3,47 % (34,7 ‰) и колеблется от 3,4 до 3,6 % (34-36 ‰). Это означает, что в каждом литре морской воды растворено около 35 граммов солей (в основном хлорида натрия NaCl) или 0,6 моль/литр (если предположить, что вся соль представлена NaCl).

В океанах солёность воды почти повсеместно близка к 3,5 %. Однако в морях вода имеет неравномерно распределённую солёность. Наименее солёной является вода Финского залива и северной части Ботнического залива, входящих в акваторию Балтийского моря. Наиболее солёной является вода Красного моря и восточная часть Средиземного моря.

В устьях рек, вблизи тающих ледников или вследствие больших количеств осадков (например, муссонов) морская вода может быть существенно менее соленой.

Соленость в изолированных водоемах может быть еще значительно больше – примерно в десять раз выше, как например имеет место в Мертвом море (хотя Метвое море морем в прямом понимании не является, а является бессточным солёным озером). Солёность Мертвого моря составляет 300-310 ‰, а в некоторые годы доходила до 350 ‰.

Морская вода непригодна для питья из-за высокого содержания солей и минеральных веществ, для выведения которых из организма требуется воды больше, чем её выпитое количество. Однако после опреснения такую воду можно пить.

Температура замерзания морской воды уменьшается с увеличением концентрации соли. При обычной солености она замерзает примерно при -2,0 °C . Самая низкая температура, при которой замерзала морская вода составляла -2,0 °C, была зарегистрирована в 2010 году под антарктическим ледником.

При охлаждении морская вода превращается в «морской лёд».

Морская вода слабощелочная. pH варьируется в пределах от 7,5 до 8,4. Однако общепринятой эталонной шкалы рН для морской воды не существует. Наиболее высоко значение pH у поверхности моря, с глубиной оно несколько снижается. В опреснённых участках (у устья рек и пр.) величина pH может снижаться до нейтральной и даже слабокислой.

Плотность морской воды колеблется в пределах от 1020 до 1030 кг/м³ и зависит от ее температуры и солености. При температуре 25 °С, солености 3,5 % и давлении 1 атм плотность морской воды составляет 1023,6 кг/м 3 . Глубоко в океане под высоким давлением плотность морской воды может достигать 1050 кг/м 3 или более. При охлаждении морская вода всегда сжимается, вследствие чего ее плотность растет.

Скорость звука в морской воде составляет около 1500 м/с и изменяется в зависимости от температуры воды, ее солености и давления. Для сравнения: скорость звука обычно составляет около 330 м/с в воздухе при давлении 1 атм.

Теплопроводность морской воды составляет 0,6 Вт/мК при 25 °С и солености 3,5 %. Теплопроводность уменьшается с увеличением солености и увеличивается с увеличением температуры.

Сравнение характеристик пресной (чистой воды) воды и морской воды:

Наименование показателя	Морская вода с солёностью 35 ‰	Чистая вода
Плотность при 25 °C, г/см 3	1,02412	0,9971
Вязкость при 25 °C, миллипуаз	9,02	8,90
Давление пара при 20 °C, мм. рт. ст.	17,35	17,54
Температура максимальной плотности, °C	-3,52 (переохлаждённая жидкость)	+3,98
Точка замерзания, °C	-1,91	0,00
Поверхностное натяжение при 25 °C, дин/см	72,74	71,97
Скорость звука при 0 °C, м/с	1450	1407
Удельная теплоёмкость при 7,5 °C, Дж/(г·°C)	3,898	4,182

Химический состав морской воды:

В морской воде в виде солей растворены практически все химические элементы из таблицы Д.И. Менделеева. Из 118 известных химических элементов 70 найдено в океанских и морских водах. По сути, морская вода содержит неисчерпаемые запасы нужных и важных для человека химических элементов, правда, в малых концентрациях.

Ниже в таблице № 1 приводится элементный состав морской воды с соленостью 3,5 %. В ней приведены химические элементы, имеющие значительную концентрацию в морской воде. В таблице № 2 приводятся химические элементы, имеющие малые концентрации.

Источник