Цель измерения проводимости воды. Расчет электропроводности воды. Введение и определения

Электропроводность воды – очень важное для каждого из нас свойство воды.

Каждый человек должен знать, что вода, как правило, обладает электропроводностью. Незнание этого факта может привести к пагубным последствиям для жизни и здоровья.

Дадим несколько определений понятию электропроводность, в общем, и электропроводности воды в частности.

Электропроводность, это …

Скалярная величина, характеризующая электропроводность вещества и равная отношению плотности электрического тока проводимости к напряженности электрического поля .

Свойство вещества проводить неизменяющийся во времени электрический ток под действием неизменяющегося во времени электрического поля.

Толковый словарь Ушакова

Электропроводность (электропроводности, мн. нет, жен. (физ.)) – способность проводить, пропускать электричество.

Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935-1940

Большая политехническая энциклопедия

Электропроводность или Электрическая проводимость – свойство вещества проводить под действием не изменяющегося электрического поля неизменяющийся во времени электрический ток. Э. п. обусловлена наличием в веществе подвижных электрических зарядов - носителей тока. Видом носителя тока определяется электронная (у металлов и полупроводников), ионная (у электролитов), электронно-ионная (у плазмы) и дырочная (совместно с электронной) (у полупроводников). В зависимости от удельной электрической проводимости все тела делят на проводники, полупроводники и диэлектрики, физ. величина, обратная электрическому сопротивлению. В СИ единицей электрической проводимости является сименс (см.); 1 См = 1 Ом-1.

Большая политехническая энциклопедия. – М.: Мир и образование. Рязанцев В. Д.. 2011

Электропроводность воды, это …

Политехнический терминологический толковый словарь

Электропроводность воды – это показатель проводимости водой электрического тока, характеризующий содержание солей в воде.

Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014

Морской энциклопедический справочник

Электропроводность морской воды – способность морской воды проводить ток под действием внешнего электрического поля благодаря наличию в ней носителей электрических зарядов - ионов растворенных солей, главным образом NaCl. Электропроводность морской воды увеличивается пропорционально повышению ее солености и в 100 - 1000 раз больше, чем у речной воды. Зависит также от температуры воды.

Морской энциклопедический справочник. - Л.: Судостроение. Под редакцией академика Н. Н. Исанина. 1986

Из приведенных выше определений становится очевидным, что величина электропроводности воды не является константой, а зависит от наличия в ней солей и других примесей. Так, например, электропроводность воды минимальна.

Как же узнать электропроводность воды, как ее измерить …

Кондуктометрия – измерение электропроводности воды

Для измерения электропроводности воды используется метод Кондуктометрия (смотрите определения ниже), а приборы, с помощью которых производят измерения электропроводности, имеют созвучное методу название – Кондуктометры.

Кондуктометрия, это …

Толковый словарь иностранных слов

Кондуктометрия и, мн. нет, ж. (нем. Konduktometrie
Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык, 1998

Энциклопедический словарь

Кондуктометрия (от англ. conductivity - электропроводность и греч. metreo - измеряю) – электрохимический метод анализа, основанный на измерении электрической проводимости растворов. Применяют для определения концентрации растворов солей, кислот, оснований, контроля состава некоторых промышленных растворов.

Энциклопедический словарь. 2009

Удельная электропроводность воды

И в завершение приведем несколько значений удельной электропроводности для различных видов вод*.

Удельная электропроводность воды, это …

Справочник технического переводчика

Удельная электропроводность воды – электропроводность единицы объема воды.

[ГОСТ 30813-2002]

Удельная электропроводность воды * :

Водопроводная вода – 36,30 мкСМ/м;
– 0,63 мкСМ/м;
Питьевая (бутилированная) – 20,2 мкСМ/м;
Питьевая вымороженная – 19,3 мкСМ/м;
Водопроводная вымороженная – 22 мкСМ/м.

* Статья «Электропроводность образцов питьевой воды разной степени чистоты» Авторы: Воробьёва Людмила Борисовна. Журнал: «Интерэкспо Гео-Сибирь Выпуск № -5 / том 1 / 2012».

Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 микросименс на сантиметр [мкСм/см] = 0,0001 сименс на метр [См/м]

Исходная величина

Преобразованная величина

сименс на метр пикосименс на метр мо на метр мо на сантиметр абмо на метр абмо на сантиметр статмо на метр статмо на сантиметр сименс на сантиметр миллисименс на метр миллисименс на сантиметр микросименс на метр микросименс на сантиметр условная единица электропроводности условный коэффициент электропроводности миллионных долей, коэф. пересчета 700 миллионных долей, коэф. пересчета 500 миллионных долей, коэф. пересчета 640 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 640 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 550 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 500 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 700

Подробнее об удельной электрической проводимости

Введение и определения

Удельная электрическая проводимость (или удельная электропроводность) является мерой способности вещества проводить электрический ток или перемещать электрические заряды в нем. Это отношение плотности тока к напряженности электрического поля. Если рассмотреть куб из проводящего материала со стороной 1 метр, то удельная проводимость будет равна электрической проводимости, измеренной между двумя противоположными сторонами этого куба.

Удельная проводимость связана с проводимостью следующей формулой:

G = σ(A/l)

где G - электрическая проводимость, σ - удельная электрическая проводимость, А - поперечное сечение проводника, перпендикулярное направлению электрического тока и l - длина проводника. Эту формулу можно использовать с любым проводником в форме цилиндра или призмы. Отметим, что эту формулу можно использовать и для прямоугольного параллелепипеда, потому что он является частным случаем призмы, основанием которой является прямоугольник. Напомним, что удельная электрическая проводимость - величина, обратная удельному электрическому сопротивлению.

Людям, далеким от физики и техники, бывает сложно понять разницу между проводимостью проводника и удельной проводимостью вещества. Между тем, конечно, это разные физические величины. Проводимость - это свойство данного проводника или устройства (например, резистора или гальванической ванны), в то время как удельная проводимость - это неотъемлемое свойство материала, из которого изготовлены этот проводник или устройство. Например, удельная проводимость меди всегда одинаковая, независимо от того как изменяется форма и размеры предмета из меди. В то же время, проводимость медного провода зависит от его длины, диаметра, массы, формы и некоторых других факторов. Конечно, похожие объекты из материалов с более высокой удельной проводимостью имеют более высокую проводимость (хотя и не всегда).

В Международной системе единиц (СИ) единицей удельной электрической проводимости является сименс на метр (См/м) . Входящая в нее единица проводимости названа в честь немецкого ученого, изобретателя, предпринимателя Вернера фон Сименса (1816–1892 гг.). Основанная им в 1847 г. компания Siemens AG (Сименс) является одной из самых больших компаний, выпускающих электротехническое, электронное, энергетическое, транспортное и медицинское оборудование.

Диапазон удельных электрических проводимостей очень широк: от материалов, обладающих высоким удельным сопротивлением, таких как стекло (которое, между прочим, хорошо проводит электрический ток, если его нагреть докрасна) или полиметилметакрилат (органическое стекло) до очень хороших проводников, таких как серебро, медь или золото. Удельная электрическая проводимость определяется количеством зарядов (электронов и ионов), скоростью их движения и количеством энергии, которое они могут переносить. Средними значениями удельной проводимости обладают водные растворы различных веществ, которые используются, например, в гальванических ваннах. Другим примером электролитов со средними значениями удельной проводимости является внутренняя среда организма (кровь, плазма, лимфа и другие жидкости).

Проводимость металлов, полупроводников и диэлектриков подробно обсуждается в следующих статьях Конвертера физических величин сайт: , и Электрическая проводимость. В этой статье мы обсудим подробнее удельную проводимость электролитов, а также методы и простое оборудование для ее измерения.

Удельная электрическая проводимость электролитов и ее измерение

Удельная проводимость водных растворов, в которых электрический ток возникает в результате движения заряженных ионов, определяется количеством носителей заряда (концентрацией вещества в растворе), скоростью их движения (подвижность ионов зависит от температуры) и зарядом, которые они несут (определяемой валентностью ионов). Поэтому в большинстве водных растворов повышение концентрации приводит к увеличению числа ионов и, следовательно, к увеличению удельной проводимости. Однако после достижения определенного максимума удельная проводимость раствора может начать уменьшаться при дальнейшем увеличении концентрации раствора. Поэтому растворы с двумя различными концентрациями одной и той же соли могут иметь одинаковую удельную проводимость.

Температура также влияет на проводимость, так как при повышении температуры ионы движутся быстрее, что приводит к увеличению удельной проводимости. Чистая вода - плохой проводник электричества. Обычная дистиллированная вода, в которой содержится в равновесном состоянии углекислый газ из воздуха и общая минерализация менее 10 мг/л, имеет удельную электрическую проводимость около 20 мСм/см. Удельная проводимость различных растворов приведена ниже в таблице.

Для определения удельной проводимости раствора используется измеритель сопротивления (омметр) или проводимости. Это практически одинаковые устройства, отличающиеся только шкалой. Оба измеряют падение напряжения на участке цепи, по которому протекает электрический ток от батареи прибора. Измеренное значение проводимости вручную или автоматически пересчитывается в удельную проводимость. Это осуществляется с учетом физических характеристик измерительного устройства или датчика. Датчики удельной проводимости устроены просто: это пара (или две пары) электродов, погруженных в электролит. Датчики для измерения удельной проводимости характеризуются постоянной датчика удельной проводимости , которая в простейшем случае определяется как отношение расстояния между электродами D к площади (электрода), перпендикулярной течению тока А

Эта формула хорошо работает, если площадь электродов значительно больше расстояния между ними, так как в этом случае большая часть электрического тока протекает между электродами. Пример: для 1 кубического сантиметра жидкости K = D/A = 1 см/1 см² = 1 см⁻¹. Отметим, что датчики удельной проводимости с маленькими электродами, раздвинутыми на относительно большое расстояние, характеризуются значениями постоянной датчика 1.0 cm⁻¹ и выше. В то же время, датчики с относительно большими электродами, расположенными близко друг к другу, имеют постоянную 0,1 cm⁻¹ или менее. Постоянная датчика для измерения удельной электрической проводимости различных устройств находится в пределах от 0,01 до 100 cm⁻¹.

Теоретическая постоянная датчика: слева - K = 0,01 см⁻¹ , справа - K = 1 см⁻¹

Для получения удельной проводимости из измеренной проводимости используется следующая формула:

σ = K ∙ G

σ - удельная проводимость раствора в См/см;

K - постоянная датчика в см⁻¹;

G - проводимость датчика в сименсах.

Постоянную датчика обычно не рассчитывают по его геометрическим размерам , а измеряют в конкретном измерительном устройстве или в конкретной измерительной установке с использованием раствора с известной проводимостью. Эта измеренная величина и вводится в прибор для измерения удельной проводимости, который автоматически рассчитывает удельную проводимость по измеренным значениям проводимости или сопротивления раствора. В связи с тем, что удельная проводимость зависит от температуры раствора, устройства для ее измерения часто содержат датчик температуры, который измеряет температуру и обеспечивает автоматическую температурную компенсацию измерений, то есть, приведение результатов к стандартной температуре 25°C.

Самый простой способ измерения проводимости - приложить напряжение к двум плоским электродам, погруженным в раствор, и измерить протекающий ток. Этот метод называется потенциометрическим. По закону Ома, проводимость G является отношением тока I к напряжению U :

Однако не все так просто, как описано выше - при измерении проводимости имеется много проблем. Если используется постоянный ток, ионы собираются у поверхностей электродов. Также у поверхностей электродов может возникнуть химическая реакция. Это приводит к увеличению поляризационного сопротивления на поверхностях электродов, что, в свою очередь, приводит к получению ошибочных результатов. Если попробовать измерить обычным тестером сопротивление, например, раствора хлористого натрия, будет хорошо видно, как показания на дисплее цифрового прибора довольно быстро изменяются в сторону увеличения сопротивления. Чтобы исключить влияние поляризации, часто используют конструкцию датчика из четырех электродов.

Поляризацию также можно предотвратить или, во всяком случае, уменьшить, если использовать при измерении переменный ток вместо постоянного, да еще и подстраивать частоту в зависимости от проводимости. Низкие частоты используются для измерения низкой удельной проводимости, при которой влияние поляризации невелико. Более высокие частоты используются для измерения высоких проводимостей. Обычно частота подстраивается в процессе измерения автоматически, с учетом полученных значений проводимости раствора. Современные цифровые двухэлектродные измерители проводимости обычно используют переменный ток сложной формы и температурную компенсацию. Они откалиброваны на заводе-изготовителе, однако в процессе эксплуатации часто требуется повторная калибровка, так как постоянная измерительной ячейки (датчика) изменяется со временем. Например, она может измениться при загрязнении датчики или при физико-химических изменениях электродов.

В традиционном двухэлектродном измерителе удельной проводимости (именно такой мы будем использовать в нашем эксперименте) между двумя электродами приложено переменное напряжение и измеряется протекающий между электродами ток. Этот простой метод имеет один недостаток - измеряется не только сопротивление раствора, но и сопротивление, вызванное поляризацией электродов. Для сведения влияния поляризации к минимуму используют четырехэлектродную конструкцию датчика, а также покрытие электродов платиновой чернью.

Общая минерализация

Устройства для измерения удельной электрической проводимости часто используют для определения общей минерализации или содержания твёрдых веществ (англ. total dissolved solids, TDS). Это мера общего количества органических и неорганических веществ, содержащихся в жидкости в различных формах: ионизированной, молекулярной (растворенной), коллоидной и в виде суспензии (нерастворенной). К растворенным веществам относятся любые неорганические соли. Главным образом, это хлориды, бикарбонаты и сульфаты кальция, калия, магния, натрия, а также некоторые органические вещества, растворенные в воде. Чтобы относиться к общей минерализации, вещества должны быть или растворенными, или в форме очень мелких частиц, которые проходят сквозь фильтры с диаметром пор менее 2 микрометров. Вещества, которые постоянно находятся в растворе во взвешенном состоянии, но не могут пройти сквозь такой фильтр, называется взвешенными твердыми веществами (англ. total suspended solids, TSS). Общее количество взвешенных веществ обычно измеряется для определения качества воды.

Существует два метода измерения содержания твердых веществ: гравиметрический анализ , являющийся наиболее точным методом, и измерение удельной проводимости . Первый метод - самый точный, но требует больших затрат времени и наличия лабораторного оборудования, так как воду нужно выпарить до получения сухого остатка. Обычно это производится при температуре 180°C в лабораторных условиях. После полного испарения остаток взвешивается на точных весах.

Второй метод не такой точный, как гравиметрический анализ. Однако он очень удобен, широко распространен и является наиболее быстрым методом, так как представляет собой простое измерение проводимости и температуры, выполняемое за несколько секунд недорогим измерительным прибором. Метод измерения удельной электропроводности можно использовать в связи с тем, что удельная проводимость воды прямо зависит от количества растворенных в ней ионизированных веществ. Данный метод особенно удобен для контроля качества питьевой воды или оценки общего количества ионов в растворе.

Измеренная проводимость зависит от температуры раствора. То есть, чем выше температура, тем выше проводимость, так как ионы в растворе при повышении температуры движутся быстрее. Для получения измерений, независимых от температуры, используется концепция стандартной (опорной) температуры, к которой приводятся результаты измерения. Опорная температура позволяет сравнить результаты, полученные при разных температурах. Таким образом, измеритель удельной проводимости может измерять реальную проводимость, а затем использовать корректирующую функцию, которая автоматически приведет результат к опорной температуре 20 или 25°C. Если необходима очень высокая точность, образец можно поместить в термостат, затем откалибровать измерительный прибор при той же температуре, которая будет использоваться при измерениях.

Большинство современных измерителей удельной проводимости снабжены встроенным датчиком температуры, который используется как для температурной коррекции, так и для измерения температуры. Самые совершенные приборы способны измерять и отображать измеренные значения в единицах удельной проводимости, удельного сопротивления, солености, общей минерализации и концентрации. Однако еще раз отметим, что все эти приборы измеряют только проводимость (сопротивление) и температуру. Все физические величины, которые показывает дисплей, рассчитываются прибором с учетом измеренной температуры, которая используется для автоматической температурной компенсации и приведения измеренных значений к стандартной температуре.

Эксперимент: измерение общей минерализации и проводимости

В заключение мы выполним несколько экспериментов по измерению удельной проводимости с помощью недорогого измерителя общей минерализации (называемого также солемером, салинометром или кондуктомером) TDS-3. Цена «безымянного» прибора TDS-3 на eBay с учетом доставки на момент написания статьи менее US$3.00. Точно такой же прибор, но с названием изготовителя стоит уже в 10 раз дороже. Но это для любителей платить за брэнд, хотя очень высока вероятность того, что оба прибора будут выпущены на одном и том же заводе. TDS-3 осуществляет температурную компенсацию и для этого снабжен датчиком температуры, расположенным рядом с электродами. Поэтому его можно использовать и в качестве термометра. Следует еще раз отметить, что прибор реально измеряет не саму минерализацию, а сопротивление между двумя проволочными электродами и температуру раствора. Все остальное он автоматически рассчитывает с использованием калибровочных коэффициентов.

Измеритель общей минерализации поможет определить содержание твердых веществ, например, при контроле качества питьевой воды или определения солености воды в аквариуме или в пресноводном пруде. Его можно также использовать для контроля качества воды в системах фильтрации и очистки воды, чтобы узнать когда пришло время заменить фильтр или мембрану. Прибор откалиброван на заводе-изготовителе с помощью раствора хлорида натрия NaCl с концентрацией 342 ppm (частей на миллион или мг/л). Диапазон измерения прибора - 0–9990 ppm или мг/л. PPM - миллионная доля, безразмерная единица измерения относительных величин, равная 1 10⁻⁶ от базового показателя. Например, массовая концентрация 5 мг/кг = 5 мг в 1 000 000 мг = 5 частей на миллион или миллионных долей. Точно так же, как процент является одной сотой долей, миллионная доля является одной миллионной долей. Проценты и миллионные доли по смыслу очень похожи. Миллионные доли, в отличие от процентов, удобны для указания концентрации очень слабых растворов.

Прибор измеряет электрическую проводимость между двумя электродами (то есть величину, обратную сопротивлению), затем пересчитывает результат в удельную электрическую проводимость (в англоязычной литературе часто используют сокращение EC) по приведенной выше формуле проводимости с учетом постоянной датчика K, затем выполняет еще один пересчет, умножая полученную удельную проводимость на коэффициент пересчета 500. В результате получается значение общей минерализации в миллионных долях (ppm). Подробнее об этом - ниже.

Данный прибор для измерения общей минерализации нельзя использовать для проверки качества воды с высоким содержанием солей. Примерами веществ с высоким содержанием солей являются некоторые пищевые продукты (обычный суп с нормальным содержанием соли 10 г/л) и морская вода. Максимальная концентрация хлорида натрия, которую может измерить этот прибор - 9990 ppm или около 10 г/л. Это обычная концентрация соли в пищевых продуктах. Данным прибором также нельзя измерить соленость морской воды, так как она обычно равна 35 г/л или 35000 ppm, что намного выше, чем прибор способен измерить. При попытке измерить такую высокую концентрацию прибор выведет сообщение об ошибке Err.

Солемер TDS-3 измеряет удельную проводимость и для калибровки и пересчета в концентрацию использует так называемую «шкалу 500» (или «шкалу NaCl»). Это означает, что для получения концентрации в миллионных долях значение удельной проводимости в мСм/см умножается на 500. То есть, например, 1,0 мСм/см умножается на 500 и получается 500 ppm. В разных отраслях промышленности используют разные шкалы. Например, в гидропонике используют три шкалы: 500, 640 и 700. Разница между ними только в использовании. Шкала 700 основана на измерении концентрации хлорида калия в растворе и пересчет удельной проводимости в концентрацию выполняется так:

1,0 мСм/см x 700 дает 700 ppm

Шкала 640 использует коэффициент преобразования 640 для преобразования мСм в ppm:

1,0 мСм/см x 640 дает 640 ppm

В нашем эксперименте мы вначале измерим общую минерализацию дистиллированной воды. Солемер показывает 0 ppm. Мультиметр показывает сопротивление 1,21 МОм.

Для эксперимента приготовим раствор хлорида натрия NaCl с концентрацией 1000 ppm и измерим концентрацию с помощью TDS-3. Для приготовления 100 мл раствора нам нужно растворить 100 мг хлорида натрия и долить дистиллированной воды до 100 мл. Взвесим 100 мг хлорида натрия и поместим его в мерный цилиндр, добавим немного дистиллированной воды и размешаем до полного растворения соли. Затем дольем воду до метки 100 мл и еще раз как следует размешаем.

Для экспериментального определения проводимости мы использовали два электрода, изготовленные из того же материала и с теми же размерами, что и электроды TDS-3. Измеренное сопротивление составило 2,5 КОм.

Теперь, когда нам известно сопротивление и концентрация хлорида натрия в миллионных долях, мы можем приблизительно рассчитать постоянную измерительной ячейки солемера TDS-3 по приведенной выше формуле:

K = σ/G = 2 мСм/см x 2,5 кОм = 5 см⁻¹

Это значение 5 см⁻¹ близко к расчетной величине постоянной измерительной ячейки TDS-3 с указанными ниже размерами электродов (см. рисунок).

D = 0,5 см - расстояние между электродами;
W = 0,14 см - ширина электродов
L = 1,1 см - длина электродов

Постоянная датчика TDS-3 равна K = D/A = 0,5/0,14x1,1 = 3,25 cm⁻¹. Это не сильно отличается от полученного выше значения. Напомним, что приведенная выше формула позволяет лишь приблизительно оценить постоянную датчика.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Дистиллиро́ванная вода́ - очищенная вода, практически не содержащая примесей и посторонних включений. Получают перегонкой в специальных аппаратах - дистилляторах.

Характеристики

Дистиллированная вода нормируется на основании ГОСТ 6709-72 «Вода дистиллированная».

Физические

Удельная электропроводность дистиллированной воды, как правило, менее 5 мкСм/см. Удельная электропроводность деионизованной воды может быть менее 0,05 мкСм/см.

Дистиллированная вода имеет pH =5,4- 6,6

Особенности

Будучи очень чистой, в отсутствие посторонних механических включений может быть перегрета выше точки кипения, или переохлаждена ниже точки замерзания без осуществления фазового перехода. Фазовый переход интенсивно происходит при введении механических примесей или встряхивании.

Использование

Дистиллированную воду используют для корректировки плотности электролита, безопасной эксплуатации аккумулятора, промывки системы охлаждения, разбавления концентратов охлаждающих жидкостей и для прочих бытовых нужд. Например, для корректировки температуры замерзания незамерзающей стеклоомывающей жидкости и при цветной фотопечати.

Вред здоровью человека

Постоянное потребление дистиллированной воды приносит непоправимый вред здоровью человека по причине создания дисбаланса водно-солевого баланса. Неуравновешенность возникает при несовпадении pH - водородного показателя крови человека и дистиллированной воды.

Важнейший для здоровья параметр питьевой воды

pH - водородный показатель

pH - это водородный показатель, (от латинских слов potentia hydrogeni - сила водорода) - мера активности (в случае разбавленных растворов отражает концентрацию) ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр: pH = -log. Т.е. рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды . (Моль - единица измерения количества вещества.) В дистиллированной воде рН Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания - наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда > говорят, что раствор является кислым, а при > - щелочным.
Организм балансирует рН внутренних жидкостей, поддерживая значения на определенном уровне. Кислотно-щелочной баланс организма - это определенное соотношение кислот и щелочей в нем, способствующее его нормальному функционированию. Кислотно-щелочной баланс зависит от сохранения относительно постоянных пропорций между межклеточными и внутриклеточными водами в тканях организма. Если кислотно-щелочное равновесие жидкостей в организме не будет поддерживаться постоянно, нормальное функционирование и сохранение жизни окажутся невозможными.
Оптимальный pH питьевой воды = от 7,0 до 8,0.
По данным японских исследователей питьевая вода с pH выше 7 увеличивает показатели продолжительности жизни населения на 20-30%.

Как определить качество дистиллированной воды? Каким образом выполняется анализ и контроль показателей? Понятие дистиллированной воды и её характеристики. Основные химические показатели данной жидкости. Нормативные документы для контроля качества такой воды. Свойства дистиллированной воды и её влияние на человеческий организм. Методы контроля качества в домашних и лабораторных условиях. Качество дистиллированной воды проверяется по остатку примесей. Анализ и контроль показателей напрямую связан с составом исходной жидкости, способом производства дистиллята, исправностью устройства по перегонке, а также условиями, в которых хранится такая вода.

Понятие и характеристики

Дистиллированная вода – это жидкость, очищенная от веществ неорганического и органического происхождения. Сюда относятся соединения минеральных солей, взвешенные вещества, патогенные микроорганизмы, продукты распада после различных живых организмов и т.п. Важно понимать, что не каждая жидкость, которая прошла процесс испарения и осела в конденсат, может считаться дистиллятом.

Дистиллированную жидкость применяют для лечения людей, поэтому её состав и качество очень важны. От этого зависит здоровье человека. В связи с этим качество дистиллированной воды регламентируется нормами, а именно ГОСТ 6709-72. Главные характеристики дистиллированной воды описываются в этих документах.

Базовые показатели по воде, прошедшей дистилляцию

Концентрация в мг на дм³	Название элемента
Не > 5	Остатки примесей после испарения
Не > 0,02	Количество элементов аммонийных солей и частиц аммиака
Не > 0,2	Доля нитратов
Не > 0,5	Присутствие в составе сульфатов
Не > 0,02	Уровень хлорирования
Не > 0,05	Наличие частиц алюминия
Не > 0,05	Остатки железа
Не > 0,8	Доля элементов кальция
Не > 0,02	Наличие частиц меди
Не > 0,05	Присутствие свинца
Не > 0,2	Наличие частиц цинка
Не > 0,08	Концентрация восстанавливающих элементов
5,4-6,6	Кислотность жидкости
5 х 10 в -4 степени	Удельная электропроводность состава

Дистиллированная вода бывает различной стадии очищения в зависимости от назначения жидкости. Анализ жидкости позволяет очень точно выявить степень её очистки и присутствие различных примесей в составе. Так, бывает апирогенная жидкость, которая отличает полным отсутствием пирогенных элементов в своём составе. К данным элементам относятся вещества органического происхождения, а также различные бактериальные компоненты. При этом данные составляющие в состоянии негативно влиять на человека, вызывая такие симптомы, как повышение температуры тела, нарушения в обмене веществ, изменения в системе кровообращения и тому подобное. Именно поэтому дистиллят, который предназначен для изготовления составов для инъекций, должен быть в обязательном порядке очищен от пирогенных веществ.

Свойства дистиллята

Очень важно отслеживать воздействие жидкости, прошедшей дистилляцию, на человеческий организм. Как мы уже говорили, дистиллят чаще всего используется для лечения человека. Именно поэтому в каждой аптеке должен вестись журнал анализа дистиллированной воды. Однако, несмотря на лечебные свойства такой жидкости, бесконтрольный приём её противопоказан, поскольку состав может оказывать негативное влияние на человеческий организм.

Если вы решите использовать дистиллированную воду вместо обычной питьевой, то рискуете нанести серьёзный вред своему здоровью, а именно:

Дистиллят способен очень быстро выводить из человеческого организма соединения хлоридов, что приведёт к стойкому дефициту этого микроэлемента.
Такая вода может приводить к нарушению объёмного и количественного равновесия меду жидкостными объёмами в теле человека.
Вода, прошедшая дистилляцию, плохо утоляет жажду, поэтому вы будете больше пить.
Данная жидкость вызывает учащённое мочеиспускание, что влечёт за собой потерю элементов калия, натрия и соединений хлоридов, и их нехватку в теле.
Концентрация гормонов, отвечающих за водно-солевой баланс, нарушается.

Контроль качества дистиллированной воды

Контролировать состав данной жидкости можно несколькими способами:

В домашних условиях, используя специально предназначенные для этого компактные приборы.
Контроль по количеству органики в составе воды, способной восстанавливать марганцовокислый калий.
Метод контроля по удельной электропроводности.

Рассмотрим каждый метод проверки подробнее.

В домашних условиях можно проверить качество дистиллированной воды, используя сразу несколько приборов. Так, для контроля жёсткости дистиллята используется прибор, называемый в народе, солемер (TDS-метр). Согласно ГОСТу номер 6702-72 допустимая концентрация солей в дистиллированной воде составляет 5 мг/л. Процент содержания хлоридов в такой воде определяют при помощи хлорметра. По ГОСТу этот показатель должен быть равен 0,02 мг/л. Кислотность воды измеряется рН-метром, который позволяет очень точно установить кислотно-щелочной баланс жидкости. Норма данного показателя должна быть в пределах 5,4-6,6 мг/л. Удельную электропроводность дистиллированной воды меряют кондуктометром. Показатель считается в пределах нормы, если прибор показывает значение 500.

Второй метод контроля можно проводить только в лабораторных условиях. Суть его состоит в том, что при обнаружении в дистиллированной воде веществ, способных восстанавливать перманганат калия в концентрации более 0,08 мг/дм³, вода считается некачественной. В такой ситуации требуется выполнить её повторную перегонку с добавлением необходимых растворов.

Довольно распространённым методом оценки качества дистиллированной воды является её проверка по удельной электропроводности. О растворе отличного качества говорит показатель равный не меньше 2 мкСм/см.

Вам необходимо оценить качество дистиллированной воды, но нужных приспособлений для самостоятельного проведения оценки у вас нет? Тогда обращайтесь в нашу лабораторию, где вам проведут все анализы, необходимые для контроля качества жидкости. Чтобы заказать анализ, вам достаточно связаться с нами по указанным телефонам. Стоимость наших услуг вы можете уточнить у менеджера при звонке.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ВОДА ДИСТИЛЛИРОВАННАЯ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ГОСТ 6709-72

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.74

Настоящий стандарт распространяется на дистиллированную воду, получаемую в перегонных аппаратах и применяемую для анализа химических реактивов и приготовления растворов реактивов. Дистиллированная вода представляет собой прозрачную, бесцветную жидкость, не имеющую запаха. Формула: Н 2 О. Молекулярная масса (по международным атомным массам 1971 г.) - 18,01.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. По физико-химическим показателям дистиллированная вода должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице.

Наименование показателя
1. Массовая концентрация остатка после выпаривания, мг/дм 3 , не более
2. Массовая концентрация аммиака и аммонийных солей (NH 4), мг/дм 3 , не более
3. Массовая концентрация нитратов (КО 3), мг/дм 3 , не более
4. Массовая концентрация сульфатов (SO 4), мг/дм 3 , не более
5. Массовая концентрация хлоридов (С l), мг/дм 3 , не более
6. Массовая концентрация алюминия (А l), мг/дм 3 , не более
7. Массовая концентрация железа (Fe), мг/дм 3 , не более
8. Массовая концентрация кальция (Сa), мг/дм 3 , не более
9. Массовая концентрация меди (С u), мг/дм 3 , не более
10. Массовая концентрация свинца (Р b), %, не более
11. Массовая концентрация цинка (Zn), мг/дм 3 , не более
12. Массовая концентрация веществ, восстанавливающих КМ n О 4 (O), мг/дм 3 , не более
13. рН воды
14. Удельная электрическая проводимость при 20 °С, См/м, не более

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

2.1. Правила приемки - по ГОСТ 3885. 2.2. Допускается изготовителю показатели с 1 по 12 определять периодически. Периодичность контроля устанавливает изготовитель. (Введен дополнительно, Изм. № 2).

3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА

3.1а. Общие указания по проведению анализа - по ГОСТ 27025. При взвешивании используют лабораторные весы общего назначения типов ВЛР-200 г и ВЛКТ-500 г-М или ВЛЭ-200 г. Допускается применение других средств измерения с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже указанных в настоящем стандарте. 3.1. Пробы отбирают по ГОСТ 3885. Объем средней пробы должен быть не менее 5 дм 3 . 3.1а, 3.1. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.2. (Исключен, Изм. № 1). 3.3. Определение массовой концентрации остатка после выпаривания Определение проводят по ГОСТ 27026. Для этого берут 500 см 3 анализируемой воды, отмеренные цилиндром 2-500 (ГОСТ 1770). Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если масса сухого остатка не будет превышать 2,5 мг. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.4. (Исключен, Изм. № 2). 3.5. Определение массовой концентрации аммиака и аммонийных солей (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.5.1. вода дистиллированная по настоящему стандарту; проверенная по п. 3.3; вода дистиллированная, не содержащая аммиака и аммонийных солей; готовят следующим образом: 500 см 3 дистиллированной воды помещают в круглодонную колбу прибора для отгонки, прибавляют 0,5 см 3 концентрированной серной кислоты, нагревают до кипения и отгоняют 400 см 3 жидкости, отбросив первые 100 см 3 дистиллята. Воду, не содержащую аммиак и аммонийные соли, хранят в колбе, закрытой пробкой с «гуськом», содержащим раствор серной кислоты; кислота серная по ГОСТ 4204, концентрированная и раствор 1:3; натрия гидроокись, раствор с массовой долей 20 %, не содержащий аммиака; готовят по ГОСТ 4517; реактив Несслера: готовят по ГОСТ 4517; раствор, содержащий NH 4 ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/дм 3 NH 4 ; прибор для отгонки, состоящий из круглодонной колбы вместимостью 1000 см 3 холодильника с брызгоуловителем и приемной колбы; пробирка плоскодонная из бесцветного стекла с пришлифованной пробкой диаметром 20 мм и вместимостью 120 см 3 ; пипетка 4(5)-2-1(2) и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; цилиндр 1(3)-100 и 1-500 по ГОСТ 1770. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.5.2. Проведение анализа 100 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в пробирку, прибавляют 2,5 см 3 раствора гидроокиси натрия и перемешивают. Затем прибавляют 1 см 3 реактива Несслера и снова перемешивают. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая через 20 мин по оси пробирки окраска анализируемого раствора не будет интенсивнее окраски раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме: 100 см 3 воды, не содержащей аммиака и аммонийных солей, 0,002 мг NH 4 , 2,5 см 3 раствора гидроокиси натрия и 1 см 3 реактива Несслера. 3.6. Определение массовой концентрации нитратов 3.5.2, 3.6. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.6.1. вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; индигокармин; раствор готовят по ГОСТ 10671.2; кислота серная по ГОСТ 4204, х.ч.; натрия гидроокись по ГОСТ 4328, х.ч., раствор концентрации с (NaOH) = 0, l моль/дм 3 (0,1 н.), готовят по ГОСТ 25794.1 без установления коэффициента поправки; натрий хлористый по ГОСТ 4233, раствор с массовой долей 0,25 %; раствор, содержащий NO 3 ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,01 мг/см 3 NO 3 ; колба Кн-1-50-14/23 ТХС или Кн-2-50-18 ТХС по ГОСТ 25336; пипетки 4(5)-2-1 и 6(7)-2-5(10, 25) по ГОСТ 29169-91; чашка выпарительная 2 по ГОСТ 9147 или чаша 50 по ГОСТ 19908; цилиндр 1(3)-25(50) по ГОСТ 1770. 3.6.2. Проведение анализа 25 см 3 анализируемой воды помещают пипеткой в чашку, прибавляют 0,05 см 3 раствора гидроокиси натрия, перемешивают и выпаривают досуха по п. 3.3. Чашку сразу же снимают с бани, к сухому остатку прибавляют 1 см 3 раствора хлористого натрия, 0,5 см 3 раствора индигокармина и осторожно при перемешивании добавляют 5 см 3 серной кислоты. Через 15 мин содержимое чашки количественно переносят в коническую колбу, чашку ополаскивают в два приема 25 см 3 дистиллированной воды, присоединяя ее к основному раствору, и содержимое колбы перемешивают. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если окраска анализируемого раствора не будет слабее окраски раствора сравнения, приготовленного следующим образом: в выпарительную чашку помещают 0,5 см 3 раствора, содержащего 0,005 мг NO 3 , 0,05 см 3 раствора гидроокиси натрия и выпаривают досуха на водяной бане. Чашку сразу же снимают с водяной бани; далее сухой остаток обрабатывают таким же образом одновременно с сухим остатком, полученным после выпаривания анализируемой воды, прибавляя такие же количества реактивов в том же порядке. 3.6.1, 3.6.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.7. Определение массовой концентрации сульфатов (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.7.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; барий хлористый по ГОСТ 4108, раствор с массовой долей 10 %; кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор концентрации с (НС1) = 1 моль/дм 3 (1 н.), готовят по ГОСТ 25794.1 без установления коэффициента поправки; раствор, содержащий SO 4 ; готовят по ГОСТ 4212 на анализируемой воде соответствующим разбавлением основного раствора той же водой получают раствор с концентрацией SO 4 0,01 мг/см 3 ; спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300; пипетки 4(5)-2-2 и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; стакан В-1-50 ТС по ГОСТ 25336; цилиндр 1(3)-50 по ГОСТ 1770. 3.7.2. Проведение анализа 40 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в стакан (с меткой на 10 см 3) и упаривают на электроплитке до метки. Затем охлаждают, прибавляют медленно при перемешивании 2 см 3 этилового спирта, 1 см 3 раствора соляной кислоты и 3 см 3 раствора хлористого бария, предварительно профильтрованного через обеззоленный фильтр «синяя лента». Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если опалесценция анализируемого раствора, наблюдаемая на темном фоне через 30 мин, не будет интенсивнее опалесценции раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего: 10 см 3 анализируемой воды, содержащей 0,015 мг SO 4 , 2 см 3 этилового спирта, 1 см 3 раствора соляной кислоты и 3 см 3 раствора хлористого бария. 3.7.1, 3.7.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.8. Определение массовой концентрации хлоридов 3.8.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; кислота азотная по ГОСТ 4461, растворы с массовой долей 25 и 1 %; готовят по ГОСТ 4517; натрий углекислый по ГОСТ 83, раствор с массовой долей 1 %; серебро азотнокислое по ГОСТ 1277; раствор с массовой долей около 1,7 %; раствор, содержащий С l ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/см 3 С l ; пробирка П4-15-14/23 ХС по ГОСТ 25336; пипетки 4(5)-2-1 и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; чашка выпарительная 3 по ГОСТ 9147 или чаша 100 по ГОСТ 19908; цилиндр 1(3)-50 по ГОСТ 1770. 3.8.2. Проведение анализа 50 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в выпарительную чашку, прибавляют 0,1 см 3 раствора углекислого натрия и выпаривают досуха по п. 3.3. Остаток растворяют в 3 см 3 воды, если раствор мутный, его фильтруют через обеззоленный фильтр «синяя лента», промытый горячим раствором азотной кислоты с массовой долей 1 %, и переносят в пробирку. Чашку смывают 2 см 3 воды, присоединяя промывные воды к раствору, прибавляют при перемешивании 0,5 см 3 раствора азотной кислоты с массовой долей 25 % и 0,5 см 3 раствора азотнокислого серебра. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая через 20 мин на темном фоне опалесценция анализируемого раствора не будет интенсивнее опалесценции раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме: 0,001 мг С l , 0,1 см 3 раствора углекислого натрия, 0,5 см 3 раствора азотной кислоты с массовой долей 25 % и 0,5 см 3 раствора азотнокислого серебра. 3.8.1, 3.8.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.9. Определение массовой концентрации алюминия с применением стильбазо (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.9.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; аскорбиновая кислота (витамин С) раствор с массовой долей 5 %, свежеприготовленный; ацетатный буферный раствор рН 5,4; готовят по ГОСТ 4919.2; кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор концентрации с (НС l) = 0,1 моль/дм 3 (0,1 н.); готовят по ГОСТ 25794.1 без установления коэффициента поправки; раствор, содержащий А l ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/см 3 А l ; стильбазо, раствор с массовой долей 0,02 %; годен в течение двух месяцев; пипетки 4(5)-2-1(2) и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; пробирка П4-15-14/23 ХС по ГОСТ 25336; чашка выпарительная № 2 по ГОСТ 9147 или чаша 40(50) по ГОСТ 19908; цилиндр 1(3)-25(50) по ГОСТ 1770. 3.9.2. Проведение анализа 20 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в выпарительную чашку и выпаривают досуха по п. 3.3. К остатку прибавляют 0,25 см 3 раствора соляной кислоты, количественно переносят 2,25 см 3 воды в пробирку, прибавляют при перемешивании 0,15 см 3 раствора аскорбиновой кислоты, 0,5 см 3 раствора стильбазо и 5 см 3 ацетатного буферного раствора. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если окраска анализируемого раствора через 10 мин не будет интенсивнее окраски раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме: 0,001 мг А l , 0,25 см 3 раствора соляной кислоты, 0,15 см 3 раствора аскорбиновой кислоты, 0,5 см 3 раствора стильбазо и 5 см 3 буферного раствора. 3.9.1, 3.9.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.9а. Определение массовой концентрации алюминия с применением ксиленолового оранжевого 3.9а.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; раствор ацетатный буферный рН 3,4; готовят по ГОСТ 4919.2; кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч., раствор концентрации с (НС l) = 0,1 моль/дм 3 (0,1 н.); готовят по ГОСТ 25794.1 без установления коэффициента поправки; ксиленоловый оранжевый, раствор с массовой долей 0,1 %; готовят по ГОСТ 4919.1; раствор, содержащий А l ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/см 3 А l ; колба Кн-1-50-14/23 ТХС или Кн-2-50-18 ТХС по ГОСТ 25336; пипетки 4(5)-2-1 и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; чашка выпарительная № 3 по ГОСТ 9147 или чаша 100 по ГОСТ 19908; цилиндр 1(3)-100 по ГОСТ 1770. 3.9а.2. Проведение анализа 60 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в выпарительную чашку и выпаривают досуха по п. 3.3. Остаток растворяют в 0,25 см 3 раствора соляной кислоты, 2 см 3 воды и количественно переносят 8 см 3 воды в коническую колбу. Затем к раствору прибавляют 10 см 3 ацетатного буферного раствора, 1 см 3 раствора ксиленолового оранжевого, колбу помещают в водяную баню (80 °С) на 5 мин и охлаждают. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая в проходящем свете на фоне молочного стекла розовато-оранжевая окраска по розовому оттенку будет не интенсивнее окраски раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме воды 0,003 мг А l , 0,25 см 3 раствора соляной кислоты, 10 см 3 ацетатного буферного раствора и 1 см 3 раствора ксиленолового оранжевого. 3.9а. - 3.9а.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.10. Определение массовой концентрации железа (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.10.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; аммоний надсернокислый по ГОСТ 20478, раствор с массовой долей 5 %, свежеприготовленный; аммоний роданистый по ГОСТ 27067, раствор с массовой долей 30 %, очищенный от железа экстракцией изоамиловым спиртом (экстракцию проводят после подкисления раствора раствором серной кислоты до обесцвечивания спиртового слоя); кислота серная по ГОСТ 4204, х.ч., раствор с массовой долей 20 %; раствор, содержащий Fe ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/см 3 Fe ; спирт изоамиловый по ГОСТ 5830; пипетки 4(5)-2-1(2) и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; пробирка из бесцветного стекла с пришлифованной пробкой вместимостью 100 см 3 и диаметром 20 мм; цилиндр 1(3)-50(100) по ГОСТ 1770. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.10.2. Проведение анализа 40 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в пробирку, прибавляют 0,5 см 3 раствора серной кислоты, 1 см 3 раствора надсернокислого аммония, 3 см 3 раствора роданистого аммония, перемешивают, прибавляют 3,7 см 3 изоамилового спирта, тщательно перемешивают и выдерживают до расслоения раствора. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая окраска спиртового слоя анализируемого раствора не будет интенсивнее окраски спиртового слоя раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым таким же образом и содержащего: 20 см 3 анализируемой воды, 0,001 мг Fe , 0,25 см 3 раствора серной кислоты, 1 см 3 раствора надсернокислого аммония, 1,5 см 3 раствора роданистого аммония и 3 см 3 изоамилового спирта. 3.11. Определение массовой концентрации кальция 3.10.2, 3.11. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.11.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор с массовой долей 10 %; готовят по ГОСТ 4517; мурексид (аммонийная соль пурпуровой кислоты), раствор с массовой долей 0,05 %; годен в течение двух суток; натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор концентрации с (NaOH) = 1 моль/дм 3 (1 н.), готовят по ГОСТ 25794.1 без установления коэффициента поправки; раствор, содержащий Ca ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,01 мг/см 3 Ca ; пробирки П4-15-14/23 ХС по ГОСТ 25336; пипетки 4(5)-2-1 и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; чашка выпарительная 1 по ГОСТ 9147 или чаша 20 по ГОСТ 19908; цилиндр 1(3)-25(50) по ГОСТ 1770. 3.11.2. Проведение анализа 10 см 2 анализируемой воды помещают цилиндром в выпарительную чашку и выпаривают досуха по п. 3.3. Сухой остаток обрабатывают 0,2 см 3 раствора соляной кислоты и количественно переносят 5 см 3 воды в пробирку. Затем прибавляют 1 см 3 раствора гидроокиси натрия, 0,5 см 3 раствора мурексида и перемешивают. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая через 5 мин розовато-фиолетовая окраска анализируемого раствора по розовому оттенку не будет интенсивнее окраски раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме: 0,008 мг Ca , 0,2 см 3 раствора соляной кислоты, 1 см 3 раствора гидроокиси натрия и 0,5 см 3 раствора мурексида. 3.11.1, 3.11.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.12. Определение массовой концентрации меди (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.12.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; натрия N , N -диэтилдитиокарбамат 3-водный по ГОСТ 8864, раствор с массовой долей 0,1 %; свежеприготовленный; кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор с массовой долей 25 %; готовят по ГОСТ 4517; раствор, содержащий Cu ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/см 3 Cu ; спирт изоамиловый по ГОСТ 5830; пробирка из бесцветного стекла с пришлифованной пробкой вместимостью 100 см 3 и диаметром 20 мм или цилиндр 2(4)-100 по ГОСТ 1770; пипетка 4(5)-2-1(2) и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; цилиндр 1(3)-50(100) по ГОСТ 1770. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.12.2. Проведение анализа 50 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в пробирку, прибавляют 1 см 3 раствора соляной кислоты, перемешивают, прибавляют 3,8 см 3 изоамилового спирта и дважды по 1 см 3 раствора 3-водного N , N -диэтилдитиокарбамата натрия, перемешивая немедленно после прибавления каждой порции раствора 3-водного N , N -диэтилдитиокарбамата натрия в течение 1 мин и выдерживают до расслоения. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если наблюдаемая окраска спиртового слоя анализируемого раствора не будет интенсивнее окраски спиртового слоя раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым таким же образом и содержащего: 25 см 3 анализируемой воды, 0,0005 мг Cu , 1 см 3 раствора соляной кислоты, 3 см 3 изоамилового спирта и 2 см 3 раствора 3-водного N , N -диэтилдитиокарбамата натрия. 3.13. Определение массовой концентрации свинца 3.12.2, 3.13. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.13.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; кислота уксусная по ГОСТ 61, х.ч., раствор с массовой долей 10%; калий железистосинеродистый 3-водный по ГОСТ 4207, раствор с массовой долей 1 %, свежеприготовленный; натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, раствор концентрации с (Na 2 B 4 O 7 ·10 H 2 O) = 0,05 моль/дм 3 ; раствор, содержащий Pb ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/см 3 Pb ; сульфарсазен (индикатор), раствор готовят по ГОСТ 4919.1; пипетки 4(5)-2-1(2) и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; пробирка П4-15-14/23 ХС по ГОСТ 25336; чашка выпарительная 2 по ГОСТ 9147 или чаша 50 по ГОСТ 19908; цилиндр 1(3)-25(50) по ГОСТ 1770. 3.13.2. Проведение анализа 20 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в выпарительную чашку и выпаривают досуха по п. 3.3. Сухой остаток обрабатывают 1 см 3 раствора уксусной кислоты и снова выпаривают досуха. Затем чашку охлаждают, остаток смачивают 0,1 см 3 раствора уксусной кислоты, количественно переносят 3 см 3 воды в пробирку, прибавляют 0,2 см 3 раствора железистосинеродистого калия, 0,25 см 3 раствора сульфарсазена, перемешивают, прибавляют 2 см 3 раствора тетраборнокислого натрия и снова перемешивают. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если окраска анализируемого раствора, наблюдаемая по оси пробирки в проходящем свете на белом фоне, не будет интенсивнее окраски раствора сравнения, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме: 0,001 мг Р b , 0,1 см 3 раствора уксусной кислоты, 0,2 см 3 раствора железистосинеродистого калия, 0,25 см 3 раствора сульфарсазена и 2 см 3 раствора тетраборнокислого натрия. 3.13.1, 3.13.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.14. Определение массовой концентрации цинка (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.14.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; аммиак водный по ГОСТ 3760, раствор с массовой долей 5 %, свежеприготовленный; кислота винная по ГОСТ 5817, раствор с массовой долей 10 %; кислота лимонная моногидрат и безводная по ГОСТ 3652, раствор с массовой долей 10 %; раствор, содержащий Zn ; готовят по ГОСТ 4212; соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,001 мг/см 3 Zn ; сульфарсазен, раствор с массовой долей 0,02 %; готовят следующим образом: 0,02 г сульфарсазена растворяют в 100 см 3 воды и добавляют 1 - 2 капли раствора аммиака; пипетки 4(5)-2-1(2) и 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169; пробирка П4-15-14/23 ХС по ГОСТ 25336; чашка выпарительная 1 по ГОСТ 9147 или чаша 20 по ГОСТ 19908; цилиндр 1-10 по ГОСТ 1770 или пипетка 6(7)-2-5(10) по ГОСТ 29169. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.14.2. Проведение анализа 5 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром или пипеткой в выпарительную чашку и выпаривают досуха по п. 3.3. Чашку охлаждают, сухой остаток количественно переносят 3 см 3 воды в пробирку, прибавляют при перемешивании 0,8 см 3 раствора винной кислоты, 0,2 см 3 раствора лимонной кислоты, 0,8 см 3 раствора аммиака и 0,5 см 3 раствора сульфарсазена. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если окраска анализируемого раствора, наблюдаемая по оси пробирки, в проходящем свете на белом фоне не будет интенсивнее окраски стандартного раствора, приготовленного одновременно с анализируемым и содержащего в таком же объеме: 0,001 мг Zn , 0,8 см 3 раствора винной кислоты, 0,2 см 3 раствора лимонной кислоты, 0,8 см 3 раствора аммиака и 0,5 см 3 раствора сульфарсазена. 3.15. Определение массовой концентрации веществ, восстанавливающих марганцовокислый калий 3.14.2, 3.15. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.15.1. Реактивы, растворы и аппаратура: вода дистиллированная по настоящему стандарту, проверенная по п. 3.3; калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор концентрации с (1/5 КМ n О 4) = 0,01 моль/дм 3 (0,01 н.), свежеприготовленный, готовят по ГОСТ 25794.2; кислота серная по ГОСТ 4204, раствор с массовой долей 20 %, готовят по ГОСТ 4517; колба Кн-1-500-24/29 ТХС или Кн-2-500-34 ТХС по ГОСТ 25336; пипетки 4(5)-2-1 и 6(7)-2-5 по ГОСТ 29169; цилиндр 1(3)-250 по ГОСТ 1770. 3.15.2. Проведение анализа 250 см 3 анализируемой воды помещают цилиндром в колбу, прибавляют 2 см 3 раствора серной кислоты и 0,25 см 3 раствора марганцовокислого калия и кипятят в течение 3 мин. Воду считают соответствующей требованиям настоящего стандарта, если при наблюдении в проходящем свете на белом фоне в анализируемом растворе будет заметна розовая окраска, при сравнении с равным объемом той же воды, к которой не прибавлены названные выше реактивы. 1 см 3 раствора марганцовокислого калия, концентрации точно с (КМ n О 4) = 0,01 моль/дм 3 соответствует 0,08 мг кислорода. 3.15.1, 3.15.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2). 3.16. Определение рН воды проводят на универсальном иономере ЭВ-74 со стеклянным электродом при 20 °С. (Измененная редакция, Изм. № 2). 3.17. Удельную электрическую проводимость определяют на кондуктометре любого типа при 20 °С.

4. ХРАНЕНИЕ

4.1. Воду хранят в герметически закрытых полиэтиленовых и фторопластовых бутылках или другой таре, обеспечивающей стабильное качество воды. (Измененная редакция, Изм. № 2).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

Электропроводность - это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. Природные воды представляют в основном растворы смесей сильных электролитов. Минеральную часть воды составляют ионы Na+, K+, Ca2+, Cl-, SO42-, HCO3-. Этими ионами и обуславливается электропроводность природных вод. Присутствие других ионов, например, Fe3+, Fe2+, Mn2+, Al3+, NO3-, HPO4-, H2PO4- не сильно влияет на электропроводность, если эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах. На достоверность оценки содержания минеральных солей по удельной электропроводности в большой степени влияют температура и неодинаковая электропроводимость различных солей.
Нормируемые величины минерализации приблизительно соответствуют удельной электропроводности 2 мСм/см (1000 мг/дм3) и 3 мСм/см (1500 мг/дм3) в случае как хлоридной (в пересчете на NaCl), так и карбонатной (в пересчете на CaCO3) минерализации.

"Значение S измеряется в Сименсах (См), миллиСименсах (мСм) или микроСименсах (мкСм), а λ - в мкСм/см (микроСименсы на сантиметр). Для приблизительной оценки минерализации можно придерживаться такого эмпирически найденного соотношения:
Содержание солей (мг/л) = 0.65 мкСм/ c м
То есть, для определения содержания солей измеренную величину проводимости умножают на коэффициент 0,65. Вообще-то величина этого коэффициента колеблется в зависимости от типа вод в диапазоне 0.55-0.75.
Растворы хлористого натрия проводят ток лучше:
Содержание NaCl (мг/л) = 0.53 мкСм/cм
или 1 мг/л NaCl обеспечивает электропроводность в 1.9 мкСм/cм. "

УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ВОДЫ

– инструментально определяемая косвенная характеристика минерализации пресной воды (солености морской воды) (см. электропроводность воды). У.э.в. измеряется при помощи платиновых или стальных электродов, погружаемых в воду, через которые пропускается переменный ток частотой от 50 Гц (в маломинерализованной воде) до 2000 Гц и более (в соленой воде), путем измерения электрического сопротивления. Для исключения влияния температуры измерения производятся при постоянной температуре 15оС (в океанологии), 18оС (в России, но в некоторых зарубежных странах - при 20о или 25оС), либо приводятся к ней с использованием эмпирических формул. Расчет У.э.в. ведется по формуле k = C{K} T / R, где C - капацитет датчика прибора, зависящий от материала и размеров электродов и имеющий размерность см–1, определяется при тарировке прибора по растворам хлористого калия с известной величиной У.э.в.; K T - температурный коэффициент для приведения измеренной величины при любой температуре к принятому постоянному ее значению; R - измеренное электрическое сопротивление воды прибором, в Омах. У.э.в. соленой воды принято выражать в См/м (См - Сименс, величина, обратная Ому), пресной воды - в микросименсах (мкСм/см). У.э.в. дистиллированной воды равна 2-5 мкСм/см, атмосферных осадков - от 6 до 30 мкСм/см и более, в районах с сильно загрязненной воздушной средой, речных и пресных озерных вод 20-800 мкСм/см."

Способность одного кубического сантиметра вещества проводить определенный электрический заряд называется удельной электрической проводимостью, или удельной электропроводностью, этого вещества. Электропроводность - явление обратное электрическому сопротивлению и измеряется единицами, называемыми мо. (Это слово представляет собой обратное написание единицы сопротивления ом.) Поскольку мо - слишком большая единица для измерения

Электропроводности пресной воды и подземных вод, для этой цели используют миллионные доли мо, микромо.

Рис. 3.7. Диаграмма Стиффа для изображения состава воды в продольных координатах.

Оконтуренные площади помогают быстро сравнивать результаты анализов. На диаграмме а приведены результаты анализа, показанные на рис. 3.4, а.

Рис. 3.8. График с двумя координатными осями, показывающий общую минерализацию и содержание хлоридов в подземных водах. Представлены результаты 100 анализов, взятых из различных работ. Видно, что по мере увеличения минерализации большинства подземных вод содержание NaCl в них увеличивается.

Рис. 3.9. Трехлинейная диаграмма, предложенная Пайпером. Показана химическая характеристика морской воды (А) и питьевой подземной воды (В) в процент-эквивалентах. Результаты каждого анализа представлены тремя точками:

двумя на треугольных полях и одной на суммирующем поле-ромбе.

Удельная электрическая проводимость воды зависит от температуры, характера ионов и их концентрации (рис. 3.10). Обычно удельная электрическая проводимость воды дается для 25° С, так что она зависит только от концентрации и характера растворенных компонентов. Поскольку удельная электрическая проводимость измеряется очень быстро, по ней можно легко определить химический состав воды.

Среди распространенных типов природных вод при данной общей минерализации воды, содержащие бикарбонат и сульфат кальция, обычно имеют самую низкую проводимость, а воды, содержащие хлористый натрий, обладают наибольшей проводимостью. Общую минерализацию пресной воды в частях на миллион можно приблизительно определить, если величину ее удельной электрической проводимости в микромо умножить на 0,7. Однако наблюдается более точная зависимость между формой выражения минерализации воды в экв/млн и ее электропроводностью, выраженной в микромо. Для почти чистой воды, если разделить величину удельной электрической проводимости на 100, получим общую минерализацию воды в эквивалентах на 1 млн. с точностью до 5%. Для воды с минерализацией от 1 до 10 экв/млн точность полученной величины составляет около 15%. Логан считает, что обшая минерализация воды В, выраженная в эквивалентах на 1 млн., и ее удельная электрическая проводимость С связаны следующими эмпирическими зависимостями:

С = 100 В , (3.2)

Когда В
С= 12,27 + 86,38 В + 0,835 В 2 , (3.3)

Когда В = 1 - 3;

C = B(95,5-5,54 lg B) , (3.4)

Когда В = 3 - 10;

С = 90 В , (3.5)

Когда В > 10 с преобладанием аниона НСО - 3 ;

С = 123 В, 0,939 (3.6)

Когда В>10 с пресблгданием анисна Сl - ;

С = 101 В, 0,949 (3.7)

Когда В > 10 с преобладанием аниона SO 2- 4

Рис. 3.10. Удельная электрическая проводимость водных растворов различных соединений. Влияние температуры на удельную электрическую проводимость воды особенно видно на примере, содержания NaCl.

Поскольку сумма эквивалентов анионов обычно несколько отличается от суммы эквивалентов катионов, величина В принимается как средняя из этих сумм. Приведенные зависимости верны только для значений В менее 1000 экв/млн.

Чистая вода имеет удельную электрическую проводимость 0,055 микромо при 25° G, лабораторная дистиллированная вода - от 0,5 до 5, дождевая обычно - от 5 до 30, подземная вода, годная для питья,- от 30 до 2000, океаническая - от 45 000 до 55 000, рассолы нефтяных месторождений - более 100 000 микромо.

Электрические свойства воды .

вода состоит из трёх атомов,
молярная масса воды 18 10 -3 кг/моль,
входит в состав всех организмов,
занимает 71% поверхности планеты,
молекулы воды не образуют кристаллической решётки,
вода является наиболее часто применяемым растворителем.

Вода - самое распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей реки и озера, океаны, моря. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах.

В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы.

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.

Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1%. Морская вода содержит 3,5% растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия. Вода, содержащая большое количество солей кальция и магния, называется жесткой и в отличие от мягкой воды , к примеру, дождевой, жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов после кипячения образует накипь.

Водная среда включает поверхностные и подземные воды . Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. км 3 - около 98 % всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. км 2 . Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. км 3) сохраняет постоянную соленость около 3,5 % и температуру, примерно равную 3,7 °С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды , а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 м.

Можно сказать, что все живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек, например, мог бы прожить не более 2-3 дней, без питательных же веществ он может жить несколько недель. Для обеспечения нормального существования человек должен вводить в организм воды примерно в 2 раза больше по весу, чем питательных веществ. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти. В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды , в теле медузы ее до 96, в водорослях 95...99, в спорах и семенах от 7 до 15 %, В почве находится не менее 20 % воды , в организме же человека вода составляет около 65 % (в теле новорожденного до 75, у взрослого 60 %). Разные части человеческого организма содержат неодинаковое количество воды : стекловидное тело глаза состоит из воды на 99 %, в крови ее содержится 83, в жировой ткани 29, в скелете 22 и даже в зубной эмали 0,2 %.

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. В составе обычной воды Н 2 О имеется небольшое количество тяжелой воды D 2 O и совсем небольшое количество сверхтяжелой воды Т 2 О. В молекулу тяжелой воды вместо обыкновенного водорода Н - протия – входит его тяжелый изотоп D - дейтерий, в состав молекулы сверхтяжелой воды входит еще более тяжелый изотоп водорода Т - тритий. В природной воде на 1 000 молекул Н 2 О приходится две молекулы D 2 O и на одну молекулу Т 2 О -1019 молекул Н 2 О.

Тяжелая вода D 2 O бесцветна, не имеет ни запаха, ни вкуса и живыми организмами не усваивается. Температура ее замерзания 3,8 °С, температура кипения 101,42 °С и температура наибольшей плотности 11,6 °С. По гигроскопичности тяжелая вода близка к серной кислоте. Ее плотность на 10 % больше плотности природной воды , а вязкость превышает вязкость природной воды на 20 %. Растворимость солей в тяжелой воде примерно на 10 % меньше, чем в обычной воде. Поскольку D 2 O испаряется медленнее легкой воды , в тропических морях и озерах ее больше, чем в водоемах полярных широт.

В природе существует шесть изотопов кислорода. Три из них радиоактивны. Стабильными изотопами являются О 16 , О 17 и О 18 . При испарении в водяной пар в основном переходит изотоп О 16 , неиспарившаяся же вода обогащается изотопами О 17 и О 18 . В водах морей и океанов отношение О 18 к О 16 больше, чем в водах рек. В раковинах животных тяжелые изотопы кислорода встречаются чаще, чем в воде. Содержание изотопа О 18 в атмосферном воздухе зависит от температуры. Чем выше температура воздуха, тем больше воды испаряется и тем большее количество O 18 переходит в атмосферу. В период оледенений планеты содержание изотопа О 18 в атмосфере было минимальным.

Всего можно получить 36 разновидностей воды . В природе чаще встречаются молекулы воды , построенные из наиболее распространенных изотопов. Молекул Н 2 О 16 в природной воде содержится 99,73 %, молекул Н 2 О 18 - 0,2 % и молекул Н 2 О 17 - 0,04 %.

При электролизе обычной воды , содержащей наряду с молекулами Н 2 О также небольшое количество молекул D 2 O, образованных тяжелым изотопом водорода, разложению подвергаются преимущественно молекулы Н 2 О. Поэтому при длительном электролизе воды остаток постепенно обогащается молекулами D 2 O. Из такого остатка после многократного повторения электролиза в 1933 г. впервые удалось выделить небольшое количество воды , состоящей почти на 100 % из молекул D 2 0 и получившей название тяжелой воды .

По своим свойствам тяжелая вода заметно отличается от обычной воды . Реакции с тяжелой водой протекают медленнее, чем с обычной. Тяжелую воду применяют в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах.

Зная физические свойства воды и льда, человек давно использует их в своей практической деятельности. Так, например, иногда применяется прокладка голых электрических проводов прямо по льду, так как электропроводность сухого льда и снега весьма мала. Она во много раз меньше электропроводности воды . Различные примеси оказывают большое влияние на электропроводность воды и почти не изменяют электропроводности льда. Электропроводность химически чистой воды обусловлена частичной диссоциацией молекулы воды на ионы Н + и ОН –. Основное значение для электропроводности и воды и льда имеют перемещения ионов Н + («протонные перескоки»). Электропроводность химически чистой воды при 18°С равна 3,8 -10 –8 Ом -1 см –1 а электропроводность морской воды около 5-10 –2 Ом -1 см –1 . Электропроводность пресной природной воды может быть 1 000 раз меньше, чем морской . Это объясняется тем, что в воде морей и океанов растворено большее количество солей, чем в речной воде.

Существенную характеристику электрических свойств вещества дает относительная диэлектрическая проницаемость. У воды она имеет величину в пределах 79. ..81, у льда 3,26, у водяного пара 1,00705.

Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение , модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Исходная величина

Преобразованная величина

Подробнее об удельной электрической проводимости

Введение и определения

Удельная проводимость связана с проводимостью следующей формулой:

G = σ(A/l)

Удельная электрическая проводимость электролитов и ее измерение

Теоретическая постоянная датчика: слева - K = 0,01 см⁻¹ , справа - K = 1 см⁻¹

Для получения удельной проводимости из измеренной проводимости используется следующая формула:

σ = K ∙ G

σ - удельная проводимость раствора в См/см;

K - постоянная датчика в см⁻¹;

G - проводимость датчика в сименсах.

Постоянную датчика обычно не рассчитывают по его геометрическим размерам, а измеряют в конкретном измерительном устройстве или в конкретной измерительной установке с использованием раствора с известной проводимостью. Эта измеренная величина и вводится в прибор для измерения удельной проводимости, который автоматически рассчитывает удельную проводимость по измеренным значениям проводимости или сопротивления раствора. В связи с тем, что удельная проводимость зависит от температуры раствора, устройства для ее измерения часто содержат датчик температуры, который измеряет температуру и обеспечивает автоматическую температурную компенсацию измерений, то есть, приведение результатов к стандартной температуре 25°C.

Однако не все так просто, как описано выше - при измерении проводимости имеется много проблем. Если используется постоянный ток , ионы собираются у поверхностей электродов. Также у поверхностей электродов может возникнуть химическая реакция . Это приводит к увеличению поляризационного сопротивления на поверхностях электродов, что, в свою очередь, приводит к получению ошибочных результатов. Если попробовать измерить обычным тестером сопротивление, например, раствора хлористого натрия, будет хорошо видно, как показания на дисплее цифрового прибора довольно быстро изменяются в сторону увеличения сопротивления. Чтобы исключить влияние поляризации, часто используют конструкцию датчика из четырех электродов.

Поляризацию также можно предотвратить или, во всяком случае, уменьшить, если использовать при измерении вместо постоянного, да еще и подстраивать частоту в зависимости от проводимости. Низкие частоты используются для измерения низкой удельной проводимости, при которой влияние поляризации невелико. Более высокие частоты используются для измерения высоких проводимостей. Обычно частота подстраивается в процессе измерения автоматически, с учетом полученных значений проводимости раствора. Современные цифровые двухэлектродные измерители проводимости обычно используют переменный ток сложной формы и температурную компенсацию. Они откалиброваны на заводе-изготовителе, однако в процессе эксплуатации часто требуется повторная калибровка, так как постоянная измерительной ячейки (датчика) изменяется со временем. Например, она может измениться при загрязнении датчики или при физико-химических изменениях электродов.

Общая минерализация

Устройства для измерения удельной электрической проводимости часто используют для определения общей минерализации или содержания твёрдых веществ (англ. total dissolved solids, TDS). Это мера общего количества органических и неорганических веществ , содержащихся в жидкости в различных формах: ионизированной, молекулярной (растворенной), коллоидной и в виде суспензии (нерастворенной). К растворенным веществам относятся любые неорганические соли. Главным образом, это хлориды, бикарбонаты и сульфаты кальция, калия, магния, натрия, а также некоторые органические вещества, растворенные в воде. Чтобы относиться к общей минерализации, вещества должны быть или растворенными, или в форме очень мелких частиц, которые проходят сквозь фильтры с диаметром пор менее 2 микрометров. Вещества, которые постоянно находятся в растворе во взвешенном состоянии, но не могут пройти сквозь такой фильтр, называется взвешенными твердыми веществами (англ. total suspended solids, TSS). Общее количество взвешенных веществ обычно измеряется для определения качества воды.

Второй метод не такой точный, как гравиметрический анализ. Однако он очень удобен, широко распространен и является наиболее быстрым методом , так как представляет собой простое измерение проводимости и температуры, выполняемое за несколько секунд недорогим измерительным прибором. Метод измерения удельной электропроводности можно использовать в связи с тем, что удельная проводимость воды прямо зависит от количества растворенных в ней ионизированных веществ. Данный метод особенно удобен для контроля качества питьевой воды или оценки общего количества ионов в растворе.

Измеренная проводимость зависит от температуры раствора. То есть, чем выше температура, тем выше проводимость, так как ионы в растворе при повышении температуры движутся быстрее. Для получения измерений, независимых от температуры, используется концепция стандартной (опорной) температуры, к которой приводятся результаты измерения. Опорная температура позволяет сравнить результаты, полученные при разных температурах . Таким образом, измеритель удельной проводимости может измерять реальную проводимость, а затем использовать корректирующую функцию, которая автоматически приведет результат к опорной температуре 20 или 25°C. Если необходима очень высокая точность, образец можно поместить в термостат, затем откалибровать измерительный прибор при той же температуре, которая будет использоваться при измерениях.

Эксперимент: измерение общей минерализации и проводимости

1,0 мСм/см x 700 дает 700 ppm

Шкала 640 использует коэффициент преобразования 640 для преобразования мСм в ppm:

1,0 мСм/см x 640 дает 640 ppm

K = σ/G = 2 мСм/см x 2,5 кОм = 5 см⁻¹

D = 0,5 см - расстояние между электродами;
W = 0,14 см - ширина электродов
L = 1,1 см - длина электродов

Из курса физики Вы помните, что электрическое сопротивление любого проводника может быть рассчитано по формуле:

где R - сопротивление в Ом;

l - длина проводника, см;

S - площадь поперечного сечения, см 2 ;

r - удельное сопротивление , т.е. сопротивление проводника длиной 1 см с площадью поперечного сечения 1 см 2 .

В электрохимии принято пользоваться величинами, обратными указанным:

Величина L называется электрической проводимостью и измеряется в Сименсах (См) См = Ом -1 .

Величина À называется удельной электрической проводимостью. Нетрудно вывести, что величина À измеряется в См×см -1 . На рис.3.1. представлена кондуктометрическая ячейка, применяемая для измерения электрической проводимости. Она представляет собой сосуд 1, без дна, в который вставлены два платиновых электрода 2, помещаемые в исследуемый раствор 3.

Величину К определяют экспериментально. Для этого необходимо измерить электрическую проводимость L раствора, для которого À известна. Обычно для этого используют растворы хлорида калия известной концентрации (0,1; 0,05; 0,01 моль/дм 3), величины À которых имеются в таблицах.

Из уравнения (3.5.) следует, что

удельная проводимость - это электрическая проводимость раствора, помещенного между двумя электродами площадью 1 см 2 , находящимися на расстоянии 1 см.

больше ионов-носителей электричества. В разбавленных растворах как сильных так и слабых электролитов увеличение концентрации приводит к повышению проводимости, что связано с увеличением количества ионов. В области высоких концентраций наблюдается уменьшение À. Для сильных электролитов это связано с увеличением вязкости растворов и усилением электростатического взаимодействия между ионами. Для слабых электролитов указанный эффект связан с уменьшением степени диссоциации и, следовательно, уменьшением количества ионов.

При повышении температуры удельная проводимость электролитов увеличивается:

À 2 = À 1 [ 1 + a(T 2 - T 1)] (3.7.)

В этом уравнении À 1 и À 2 – удельная проводимость при температурах Т 1 и Т 2 , а a – температурный коэффициент проводимости. Например, для солей a » 0,02. Это означает, что повышение температуры на один градус приводит к увеличению проводимости приблизительно на 2%. Связано это с тем, что при повышении температуры уменьшается степень гидратации и вязкость растворов.

Следует отметить, что в отличие от электролитов, электричес-кая проводимость металлов при повышении температуры уменьшается.

Молярная электрическая проводимость

Молярная проводимость l связана с удельной проводимостью формулой:

l = À×1000/с (3.8.)

В этом выражении с - молярная концентрация раствора, моль×дм -3 . Молярная проводимость выражена в См×см 2 ×моль -1 . Итак,

молярная проводимость - это проводимость раствора, содержащего 1 моль вещества при расстоянии между электродами, равном 1 см.

Молярная электрическая проводимость как сильных так и слабых электролитов с увеличением концентрации понижается. Характер зависимости l от с для сильных и слабых электролитов различен, т.к. влияние концентрации обусловлено различными причинами.

Сильные электролиты . При небольших концентрациях зависимость молярной проводимости от концентрации выражается эмпирическим уравнением Кольрауша:

l = l 0 –bÖс (3.9.)

где b – определяемая опытным путем постоянная,

а l 0 – молярная электрическая проводимость при бесконечном разбавлении или предельная молярная проводимость .

Таким образом,

liml C ® 0 = l 0 (3.10.)

Приготовить раствор, концентрация которого равна нулю, невозможно. Величину l 0 для сильных электролитов можно определить графически. Из уравнения (3.9.) следует, что график зависимости l = f(Öc) для сильных электролитов представляет собой прямую линию (рис.3.3.,линия 1).

Если приготовить ряд растворов различной концентрации, измерить их проводимость L,рассчитать и построить график l = f(Öс), то экстраполируя полученную прямую на ось ординат (с = 0), можно определить l 0 . Если учесть, что сильные электролиты, независимо от концентрации раствора полностью диссоциированы, то приходим к выводу, что количество ионов, образуемых из 1 моль вещества, всегда одно и то же. Значит, от концентрации раствора зависит скорость движения ионов, с увеличением концентрации усиливается торможение ионов . Это явление, связано с образованием вокруг каждого иона в растворе ионной атмосферы , состоящей преимущественно из ионов противоположного знака. С увеличением концентрации также увеличивается вязкость раствора. Существуют и другие причины замедления движения ионов в электрическом поле, на которых мы останавливаться не будем.

Если экспериментально определить величину l для раствора данной концентрации и графически найти l 0 можно рассчитать величину коэффициента электропроводности f :

f = l / l 0 (3.11.)

Коэффициент f характеризует степень торможения ионов и при разбавлении раствора стремится к единице.

Слабые электролиты . Молярная проводимость слабых электролитов значительно меньше, чем для растворов сильных электролитов (рис.3.3, линия 2). Это связано с тем, что даже при низких концентрациях степень диссоциации слабых электролитов мала. Повышение молярной проводимости слабых электролитов при разбавлении растворов связано с увеличением степени диссоциации в соответствии с законом разбавления Оствальда. С.Аррениус высказал предположение, что молярная проводимость слабого электролита связана с его степенью диссоциации выражением:

a = l / l 0 (3.12.)

Таким образом, степень диссоциации слабого электролита можно рассчитать, если известна его предельная молярная проводимость l 0 . Однако определить l 0 графически путем экстраполяции графика l= f(Öс) нельзя, т.к. кривая (рис.3.3., линия 2) при уменьшении концентрации асимптотически приближается к оси ординат.

Величину l 0 можно определить с помощью закона независимости движения ионов Кольрауша :

Молярная электрическая проводимость электролита при бесконечном разбавлении раствора равна сумме предельных подвижностей катионов и анионов.

l 0 =l 0,+ + l 0,– (3.13.)

Подвижности катиона и аниона пропорциональны абсолютным скоростям движения ионов (см.табл. 3.1.).

l 0,+ = F×U + ; l 0,– = F×U – (3.14.)

В этих формулах F - единица количества электричества, называемая Фарадеем, равная 96494 Кулонов (Кл). В табл.3.2. приведены предельные подвижности некоторых ионов.

Следует отметить, что закон независимости движения ионов справедлив как для слабых, так и для сильных электролитов.

Таблица 3.2.

Предельные подвижности ионов (см 2 ×См×моль -1) при 25 0 С

Катион	l 0,+	Анион	l 0,–
Н + К + Na + Li + Ag + Ba 2+ Ca 2+ Mg 2+	349,8 73,5 50,1 38,7 61,9 127,2 119,0 106,1	ОН - I - Br - Cl - NO 3 - CH 3 COO - SO 4 2-	76,8 78,4 76,3 71,4 40,9 160,0

Применение измерений проводимости

Метод исследования основанный на измерении электрической проводимости, называется кондуктометрией . Этот метод широко используется в лабораторной практике. Прибор для измерения электрической проводимости называется кондуктометром . В частности, кондуктометрический метод позволяет определять константы диссоциации слабых электролитов.

Пример. Определение константы диссоциации уксусной кислоты.

а)Для нахождения постоянной кондуктометрической ячейки приготовили растворы хлорида калия с молярными концентрациями 0,1 и 0,02 моль×дм -3 и измерили их проводимость.Она оказалась равной соответственно L 1 = 0,307 См и L 2 = 0,0645 См. По таблице находим значения удельной проводимости растворов хлорида калия указанных концентраций:

À 1 = 1,29×10 -1 См×см -1 ; À 2 = 2,58×10 -2 См×см -1

По уравнению 3.6. рассчитываем постоянную ячейки:

К 1 = À 1 /L 1 = 0,42 см -1

К 2 = À 2 /L 2 = 0,40 см -1

Среднее значение К = 0,41 см -1

б)Приготовили два раствора уксусной кислоты с концентрациями c 1 =0,02моль×дм -3 и c 2 = 1×10 -3 моль×дм -3 . С помощью кондуктометра измерили их электрическую проводимость:

L 1 = 5,8×10 -4 См; L 2 = 1,3×10 -4 См.

в) Рассчитываем удельную проводимость:

À 1 = L 1 ×K = 5,8×10 -4 ×0,41 = 2,378×10 -4 Cм×см -1

À 2 = L 2 ×К = 1,2×10 -4 ×0,41 = 0,492×10 -4 См×см -1

г) По формуле (3.8.) находим молярную электрическую проводимость l 1 =11,89См×см 2 ×моль -1 ; l 2 = 49,2 См×см 2 ×моль -1

д) Находим, пользуясь табл.3.2. величину предельной молярной прово-димости уксусной кислоты: l 0 = 349,8 +40,9 = 390,7 См×см 2 ×моль -1 .

е) Наконец, рассчитываем для каждого раствора степень диссоциации (уравнение 3.12.) и константу диссоциации

a 1 = 3,04×10 -2 ; a 2 = 1,26×10 -1

К 1 = 1,91×10 -5 ; К 2 = 1,82×10 -5

Среднее значение К = 1,86×10 -5

Техническая реализация этой задачи позволит человечеству не платить непомерную дань за использование самого удобного вида энергии - в виде тепловых потерь при генерации, трансформации и передаче электроэнергии. Косвенным эффектом освоения сверхпроводимости стало бы и существенное улучшение экологии окружающей среды из-за снижения уровня выбросов вредных продуктов горения угля, мазута и газа тепловыми электростанциями, и прекращение бесполезного подогрева атмосферы Земли, и сокращение выбросов парниковых газов.

Проводимость, наравне с сопротивлением, играет большую роль в электротехнике и других технических науках. Её физический смысл интуитивно понятен из ее гидравлического аналога - все понимают, что у широкого шланга сопротивление потоку воды ниже, и, соответственно, он лучше пропускает воду, чем тонкий. Также и с электропроводимостью - материя с более низким сопротивлением лучше проводит электричество.

Единица электропроводности названа в честь известного немецкого инженера, изобретателя, учёного и промышленника - основателя фирмы Siemens - Эрнста Вернера фон Сименса (Werner Ernst von Siemens). Между прочим, именно он предложил ртутную единицу сопротивления, которая несколько отличается от современного ома. Сименс определил единицу сопротивления как сопротивление столба ртути высотой 100 см с поперечным сечением 1 мм² при температуре 0° С.

Физика явлений

твёрдым , жидким или газообразным плазмой

кристаллические и аморфные .

Эти зоны называются валентными зону проводимости запрещенной зоной

Электропроводность металлов

Ещё задолго до открытия электронов было экспериментально показано, что прохождение тока в металлах не связано, в отличие от тока в жидких электролитах, с переносом вещества. Изящный по своей простоте эксперимент, который выполнил немецкий физик Карл Виктор Эдуард Рикке (Carl Viktor Eduard Riecke) в 1901 году, убедительно доказал, что носителями тока в металлах является некая субстанция, на тот момент неизвестная. Он в течение года пропускал электрический ток через своеобразный «сэндвич» из разнородных металлов (медь-алюминий-медь) и, по завершению эксперимента, обнаружил отсутствие смешивания металлов. Позднее, трудами датского учёного Нильса Бора была создана и блестяще подтверждена теория планетарного устройства атома, состоящего из положительного ядра, включающего в себя частицы, которые мы сейчас называем нуклонами - это протоны и нейтроны - и внешних оболочек из отрицательно заряженных электронов. Этой теорией до сих пор пользуются физики, правда, привнеся в неё некоторые коррективы.

Электропроводность собственно полупроводников носит электронный характер и сильно зависит от примесей. Техническое использование этого свойства нашло применение в создании усилительных и ключевых элементов современной электроники. Характерными полупроводниками являются четырёхвалентные германий (Ge) и кремний (Si), образующие кристаллическую структуру из атомов, связанных между собой ковалентными связями из электронных пар внешней оболочки атомов. Привнесение примесей резко меняет проводимость этих полупроводников. Например, при добавлении пятивалентных атомов галлия(Ga) или мышьяка (As), в полупроводнике образуется избыток валентных электронов, которые становятся общим достоянием образца полупроводника, в этом случае говорят о проводимости n-типа. Если к полупроводнику добавляется трёхвалентный индий (In), то образуется недостаток валентных электронов, в этом случае говорят о «дырочной» проводимости р-типа.

Электропроводность полупроводников сильно зависит от приложения внешних факторов, как-то: электрического или магнитного поля, освещения светом различной интенсивности и спектра или воздействия разного рода облучений вплоть до гамма-квантов. Слово «кванты» в английской терминологии не используется. Это свойство легированных полупроводников нашло широкое применение в современных технологиях . Уникальным свойством односторонней проводимости обладает сочетание полупроводников с различными видами проводимости, так называемый p-n переход, ставший основой современной электроники.

катионы и анионы

Электропроводность газов

фотохимическая ионизация ударная ионизация

Электропроводность в биологии

Сверхпроводимость

Если термин «электрическая проводимость» знаком, в основном, специалистам по физике и электротехнике, то о сверхпроводниках, стараниями журналистов, слышал почти каждый. Наряду с освоением термоядерной энергии, создание сверхпроводящих материалов, работающих при нормальных земных значениях температур, является мечтой и философским камнем физики 21-го века.

Помимо этого, внедрение сверхпроводников в различные отрасли промышленности и транспорта, привело бы к новой технической революции, плодами которой могло бы пользоваться всё население Земли. Все электрические машины - генераторы, трансформаторы, двигатели - уменьшились бы в размерах, а мощность их возросла бы; применение электромагнитов на основе сверхпроводимости существенно приблизило бы решение проблемы термоядерного синтеза, а сверхскоростные поезда стали бы реальностью.

Исходя из этого, понятен интерес к проблеме сверхпроводимости со стороны учёных и инженеров всего мира, и уже появляются первые материалы, способные реализовать практическую сверхпроводимость. Главным направлением усилий исследователей стали в последнее время графен и графеноподобные материалы, являющиеся по сути дела двумерными структурами с уникальной проводимостью.

Определение и единицы измерения электрической проводимости

Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток. Электрическая проводимость или, иначе, электропроводность является обратной величиной по отношению к сопротивлению. Обозначается проводимость буквой G.

В системе СИ электропроводность измеряется в сименсах (1 См = 1 Ом⁻¹). В гауссовой системе и в СГСЭ используют статсименс, а СГСМ - абсименс.

Физика явлений

Сама по себе электропроводность какого-либо материала определяется, прежде всего, его физическим состоянием: вещество может быть твёрдым , жидким или газообразным . Существует также четвёртое состояние вещества, называемое плазмой , из которого состоят верхние слои нашего Солнца.

При рассмотрении явлений электропроводности в твёрдых телах не обойтись без современных представлений физики твёрдого тела и зонной теории проводимости. С точки зрения структуры твёрдые тела подразделяются на кристаллические и аморфные .

Кристаллические вещества имеют упорядоченную геометрическую структуру; атомы или молекулы вещества образуют своеобразную объёмную или плоскую решётку; к таким материалам относятся металлы, их сплавы и полупроводники. Аморфные вещества кристаллической решётки не имеют.

Из валентных электронов атомов внутри кристалла образуются ассоциации электронов, не принадлежащих конкретному атому. Точно так же, как состояния электронов в изолированном атоме ограничены дискретными энергетическими уровнями, состояния электронов в твердом теле ограничены дискретными энергетическими зонами . Эти зоны называются валентными или заполненными зонами. Кроме валентной зоны, кристалл имеет зону проводимости , которая расположена, как правило, выше валентной. Эти две зоны в диэлектриках и полупроводниках разделены запрещенной зоной , т. е. энергетической зоной, в которой не может находиться ни один электрон.

Диэлектрики, полупроводники и металлы с точки зрения зонной теории различаются только шириной запрещенной зоны. Диэлектрики имеют самую широкую запрещенную зону, иногда достигающую 15 эВ. При температуре абсолютного нуля электронов в зоне проводимости не имеется, но при комнатной температуре в ней уже будет некоторое количество электронов, выбитых из валентной зоны за счет тепловой энергии. В проводниках (металлах) зона проводимости и валентная зона перекрываются, поэтому при температуре абсолютного нуля в этой перекрытой зоне имеется достаточно большое количество электронов проводимости, которые могут двигаться и образовывать ток. Полупроводники имеют небольшие запрещенные зоны, и их электропроводность сильно зависит от температуры и других факторов, а также наличия примесей.

Электропроводность металлов

Проводимость металлов обусловлена наличием большого числа валентных электронов с внешних оболочек атомов металлов, которые не принадлежат конкретному атому, но стают достоянием всего ансамбля атомов образца. Совершенно естественно, что атомы металлов, имеющие на внешней оболочке большее число электронов, имеют и более высокую электропроводность - сюда относятся медь (Cu), серебро (Ag) и золото (Au), что всегда отличало ценность этих металлов для электротехники и электроники.

Электропроводность полупроводников

Электропроводность полупроводников сильно зависит от приложения внешних факторов, как-то: электрического или магнитного поля, освещения светом различной интенсивности и спектра или воздействия разного рода облучений вплоть до гамма-квантов. Слово «кванты» в английской терминологии не используется. Это свойство легированных полупроводников нашло широкое применение в современных технологиях. Уникальным свойством односторонней проводимости обладает сочетание полупроводников с различными видами проводимости, так называемый p-n переход, ставший основой современной электроники.

Электропроводность электролитов

Электропроводность электролитов - это способность растворов веществ проводить электрический ток при приложении электрического напряжения. Носителями тока в них являются положительно и отрицательно заряженные ионы - катионы и анионы , которые существуют в растворе вследствие электролитической диссоциации. Ионная электропроводность электролитов, в отличие от электронной, характерной для металлов, сопровождается переносом вещества к электродам с образованием вблизи них новых химических соединений.

Общая (суммарная) проводимость состоит из проводимости катионов и анионов, которые под действием внешнего электрического поля движутся в противоположных направлениях. Она связана с подвижностью ионов - характеристикой, зависящей от размеров и заряда имеющихся катионов и анионов. Как было доказано, уникальная подвижность ионов воды - атома водорода катиона Н+ и аниона гидроксильной группы ОН-, обусловлена строением воды, образующей ассоциации молекул с определённым зарядом. Механизм передачи заряда в таких ассоциациях называется крокетным и напоминает по своей сути механизм передачи энергии в бильярде – когда вы наносите удар битком в серию последовательно стоящих шаров, из этой ассоциации вылетает последний дальний шар.

Электропроводность воды, этого самого универсального растворителя на Земле, сильно зависит от примесей растворяемых веществ, именно поэтому электропроводность морской или океанической воды резко отличается от электропроводности пресной воды рек и озёр (мы также пользуемся лечебными свойствами минеральных вод, и отсюда проистекают легенды о живой и мёртвой воде).

Количественно электропроводность электролитов характеризуют эквивалентной электропроводностью - проводящей способностью всех ионов, образующихся в 1 грамм-эквиваленте электролита.

Электропроводность газов

Электропроводность газов обусловлена наличием в них свободных электронов и ионов, поэтому и называется электронно-ионной проводимостью. Для газов, в силу их разрежённости, характерна большая длина пробега до столкновения молекул и ионов; из-за этого их электропроводность в нормальных условиях невысока. То же самое можно утверждать относительно смесей газов. Природной смесью газов является атмосферный воздух, который в электротехнике считается хорошим изолятором. Электропроводность газов очень сильно зависит от различных физических факторов, как-то: давления, температуры, состава смеси. Помимо этого, действие оказывают различного рода ионизирующие излучения. Так, например, будучи освещенными ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, или находясь под действием частиц, испускаемых радиоактивными веществами, или, наконец, под действием высокой температуры, газы приобретают свойство проводить электрический ток.

Этот процесс носит название ионизации. Механизмы её действия различны: в верхних слоях атмосферы Земли преобладает фотохимическая ионизация за счёт захвата нейтральной молекулой фотона ультрафиолетового излучения или кванта рентгеновского излучения, с испусканием отрицательного электрона и превращением молекулы в положительно заряженный ион. В свою очередь, свободный электрон, присоединяясь к нейтральной молекуле, превращает её в отрицательно заряженный ион. В нижних слоях атмосферы преобладает ударная ионизация за счёт столкновения молекул газа с корпускулярными частицами солнечного и космического излучений.

Необходимо заметить, что число положительных и отрицательных ионов в атмосферном воздухе при обычных условиях очень малó по сравнению с полным числом его молекул. В 1 кубическом сантиметре газа при обычных условиях давления и температуры содержится около 30 * 10¹⁸ молекул. В то же время в том же объёме количество ионов обоих типов равно в среднем 800–1000. Это количество ионов варьирует в полном соответствии с временем года и временем суток, зависит от геологических, топографических и метеорологических условий и от погоды: так, например, летом число ионов значительно больше, чем зимой, в ясную и сухую погоду больше, чем в дождливую и облачную, при тумане ионизация приземной атмосферы сводится практически к нулю.

Электропроводность в биологии

Знание электропроводности биологических объектов даёт в руки биологов и медиков мощный метод исследования, диагностики и даже лечения. Учитывая то обстоятельство, что земная жизнь зародилась в морской воде, по сути дела являющейся электролитом, все биологические объекты в той или иной степени с точки зрения электрохимии представляют собой электролит, вне зависимости от особенностей структуры данного объекта.

Но, при рассмотрении протекания тока через биологические объекты, надо учитывать их клеточное строение, существенным элементом которого является клеточная мембрана - внешняя оболочка, ограждающая клетку от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды за счёт свойств селективности. По своим физическим свойствам клеточная мембрана представляет собой параллельное соединение конденсатора и сопротивления, что предопределяет зависимость электропроводности биологического материала от частоты прилагаемого напряжения и формы его колебаний.

В общем случае, биологическая ткань представляет собой конгломерат из клеток собственно органа, межклеточной жидкости (лимфы), кровеносных сосудов и нервных клеток. Поскольку последние в ответ на воздействие электрического тока отвечают возбуждением, протекание тока в биологической ткани, а значит и её электропроводность носит нелинейный характер.

При низких частотах воздействующего тока (до 1 кГц), электропроводность биологических объектов определяется свойствами электропроводности лимфы и каналов кровоснабжения, при больших частотах (свыше 100 кГц) электропроводность биологических объектов пропорциональна общему количеству электролитов, содержащихся в ткани между электродами.

Знание характерных значений удельной электропроводности биологических тканей и характеристик клеточных мембран позволяет создавать приборы объективного контроля процессов, происходящих в клетках организма. Эта информация также помогает при диагностике заболеваний, и создании устройств, применяемых для лечения (электрофорез).

К сожалению, скорость протекания электрохимических реакций невысока, поэтому мы ухитряемся получить ожог раньше, чем отдёрнем руку от чего-то очень горячего - не успевают нервы передать сигнал опасности в мозг, а тот, в свою очередь, отреагировать немедленно – скорость реакции на внешние раздражители у нас составляет сотни миллисекунд. Именно поэтому службы управления движением запрещают нам садиться за руль в состоянии алкогольного или наркотического опьянения, из-за дополнительного снижения скорости реакции.

Сверхпроводимость

Открытое Камерлинг-Онессом в 1911 году явление сверхпроводимости (нулевого сопротивления протеканию тока) для ртути, охлаждённой до –270 градусов Цельсия, произвело переворот во взглядах физиков, обратив их внимание на квантовые процессы, обусловливающие такое состояние вещества.

С тех пор ученые включились в гонку температур, поднимая планку сверхпроводимости веществ всё выше и выше. Разработанные ими соединения, сплавы и керамики (фторированная HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ или Hg−1223) подняли температуру сверхпроводимости до 138 Кельвинов, что ненамного ниже минимальной температуры на Земле. Последней волшебной палочкой, позволяющей достичь вековой мечты, стали новые материалы с фантастическими свойствами - графен и графеноподобные материалы.

В первом приближении (достаточно грубом) сверхпроводимость металлов может быть объяснена отсутствием колебаний атомов кристаллической решётки, что уменьшает вероятность соударений с ними электронов.

Остановимся на нескольких аспектах практического применения сверхпроводимости. Первая коммерческая сверхпроводящая линия электропередачи была запущена в эксплуатацию фирмой American Superconductor на Лонг-Айленде в Нью-Йорке в конце июня 2008 года. Южнокорейская компания LS Cable собирается создать в Сеуле и других городах сверхпроводящие линии электропередач с общей длиной сверхпроводящего кабеля в 3000 км. А трёхфазный концентрический кабель на 10 000 вольт проекта AmpaCity, разработанный и внедрённый в Германии, рассчитан на передачу 40 мегаватт мощности. По сравнению с медным кабелем такого же размера, сверхпроводящий кабель может передавать в пять раз больше энергии, несмотря на толстую охлаждающую рубашку. Проект запущен в работу в г. Эссен, Германия в 2014 году.

Также заслуживает внимания проект транспортировки электроэнергии (и водорода) из пустыни Сахара. По оценкам специалистов, существующие технологии способны обеспечить нужды всего человечества всего лишь 300-ми квадратными километрами солнечных батарей, размещёнными в пустыне Сахара. А для нужд всей Европы требуется только 50 квадратных километров. Но вопрос упирается в транспортировку этой энергии. Из-за потерь на передачу уйдёт 100% всей произведённой энергии. Был предложен весьма оригинальный способ передачи её без потерь через трубки из диборида магния (MgB₂), охлаждаемые изнутри потоком жидкого водорода. В результате имеем передачу электроэнергии через сверхпроводник без потерь плюс экологически чистое топливо - водород, производящийся на месте.

И, кроме того, использование солнечной энергии для производства электроэнергии и водорода таким способом, не будет нарушать экологического и теплового баланса Земли, что не присуще современным способам получения электроэнергии за счёт ископаемого топлива, будь то нефть или газ или уголь. Ведь их использование означает введение в атмосферу дополнительной солнечной энергии, ранее аккумулированной самой природой в этих источниках.

Отдельным вопросом применения сверхпроводимости на практике является применение магнитной левитации для наземного транспорта (поезда на магнитной подушке). Исследования показали, что этот вид транспорта будет в три раза эффективнее автомобильного транспорта и в пять раз эффективнее самолётов.

102.50 Кб

Электропроводность.

Электрическая проводимость (электропроводность, проводимость) - это способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению. В системе СИ единицей измерения электрической проводимости является См. О способности отдельных веществ проводить электрический ток можно судить по их удельному электрическому сопротивлению ρ . Для суждения об электропроводности материалов пользуются также понятием удельная электрическая проводимость

Удельная электрическая проводимость измеряется в сименсах на метр (См/м).

Согласно закону Ома в линейном изотропном веществе удельная проводимость является коэффициентом пропорциональности между плотностью возникающего тока и величиной электрического поля в среде:

где γ - удельная проводимость,

J - вектор плотности тока,

E - вектор напряжённости электрического поля.

Электрическая проводимость G проводника может быть выражена следующими формулами:

G = 1/R = S/(ρl) = γS/l = I/U

где ρ - удельное сопротивление,
S - площадь поперечного сечения проводника,
l - длина проводника,
γ = 1/ρ - удельная проводимость,
U - напряжение на участке,
I - ток на участке.

Измеряется электрическая проводимость в сименсах: [G] = 1/1 Ом = 1 См.

В веществах имеется два типа носителей зарядов: электроны или ионы. Движение этих зарядов создает электрический ток.

Электропроводность различных веществ зависит от концентрации свободных электрически заряженных частиц. Чем больше концентрация этих частиц, тем больше электропроводность данного вещества. Все вещества в зависимости от электропроводности делят на три группы: проводники, диэлектрики и полупроводники.

В зависимости от вида носителей тока различают:

- электронную проводимость в металлах и полупроводниках (передвижение в веществе свободных электронов как основных носителей зарядов)

- ионную проводимость в электролитах (упорядоченное передвижение в веществе ионов)

- смешанную электронно-ионную проводимость в плазме

Вода. Лед. Пар.

Вода (оксид водорода)- химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета (в малом объёме), запаха и вкуса (при нормальных условиях). Химическая формула: Н2O. В твёрдом состоянии вода называется льдом или снегом, а в газообразном - водяным паром. Вода является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы).

В отдельно рассматриваемой молекуле воды атомы водорода и кислорода, точнее их ядра, расположены так, что образуют равнобедренный треугольник. В вершине его – сравнительно крупное кислородное ядро, в углах, прилегающих к основанию, – по одному ядру водорода.

Молекула воды представляет собой маленький диполь, содержащий положительный и отрицательный заряды на полюсах. Так как масса и заряд ядра кислорода больше чем у ядер водорода, то электронное облако стягивается в сторону кислородного ядра. При этом ядра водорода “оголяются”. Таким образом, электронное облако имеет неоднородную плотность. Около ядер водорода имеется недостаток электронной плотности, а на противоположной стороне молекулы, около ядра кислорода, наблюдается избыток электронной плотности. Именно такая структура и определяет полярность молекулы воды. Если соединить прямыми линиями эпицентры положительных и отрицательных зарядов получится объемная геометрическая фигура - правильный тетраэдр.

Благодаря наличию водородных связей каждая молекула воды образует водородную связь с 4-мя соседними молекулами, образуя ажурный сетчатый каркас в молекуле льда. Однако, в жидком состоянии вода – неупорядоченная жидкость; эти водородные связи - спонтанные, короткоживущие, быстро рвутся и образуются вновь. Всё это приводит к неоднородности в структуре воды.

То, что вода неоднородна по своему составу, было установлено давно. Лёд плавает на поверхности воды, то есть плотность кристаллического льда меньше, чем плотность жидкости.

Почти у всех остальных веществ кристалл плотнее жидкой фазы. К тому же и после плавления при повышении температуры плотность воды продолжает увеличиваться и достигает максимума при 4°C. Менее известна аномалия сжимаемости воды: при нагреве от точки плавления вплоть до 40°C она уменьшается, а потом увеличивается. Теплоёмкость воды тоже зависит от температуры немонотонно.

Кроме того, при температуре ниже 30°C с увеличением давления от атмосферного до 0,2 ГПа вязкость воды уменьшается, а коэффициент самодиффузии - параметр, который определяет скорость перемещения молекул воды относительно друг друга растёт.

Каждая молекула воды в кристаллической структуре льда участвует в 4 водородных связях, направленных к вершинам тетраэдра. В центре этого тетраэдра находится атом кислорода, в двух вершинах - по атому водорода, электроны которых задействованы в образовании ковалентной связи с кислородом. Две оставшиеся вершины занимают пары валентных электронов кислорода, которые не участвуют в образовании внутримолекулярных связей. При взаимодействии протона одной молекулы с парой неподеленных электронов кислорода другой молекулы возникает водородная связь, менее сильная, чем связь внутримолекулярная, но достаточно могущественная, чтобы удерживать рядом соседние молекулы воды. Каждая молекула может одновременно образовывать четыре водородные связи с другими молекулами под строго определенными углами, равными 109°28", направленных к вершинам тетраэдра, которые не позволяют при замерзании создавать плотную структуру.

Водяной пар - газообразное состояние воды в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами. Он не имеет цвета, вкуса и запаха, образуется молекулами воды при ее испарении. Пар характеризуется очень слабыми связями между молекулами воды, а также их большой подвижностью. Его частицы почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения. Свойства насыщенного пара (плотность, удельная теплоемкость и др.) определяются только давлением.

Электрическая проводимость воды

Чистая вода является плохими проводником электричества. Но тем не менее, хоть и очень мало, но она может проводить электрический ток из-за частичной диссоциации молекул воды на ионы H+ и OH–. Основное значение для электропроводности и воды и льда имеют перемещения ионов H+, так называемые «протонные перескоки». Малая, почти отсутствующая проводимость обусловлена тем, что вода состоит из электрически нейтральных атомов и молекул, движение которых не может осуществить электрический ток. Однако растворы солей, кислот и щелочей в воде и некоторых других жидкостях хорошо проводят ток, причем чем больше растворенного вещества, тем большая его часть распадается на ионы, и тем выше проводимость раствора.

Концентрация ионов это первый фактор, влияющий на проводимость. Если при растворении не происходит диссоциации молекул, то раствор не является проводником электричества.

Остальные факторы: заряд иона (ион с зарядом +3 переносит в три раза больше ток, чем с зарядом +1); подвижность иона (тяжелые ионы движутся медленнее, чем легкие), а также температура. Раствор, проводящий электрический ток, называется электролитом.

Минерализация воды резко понижает ее удельное электрическое сопротивление, а значит увеличивает ее удельную проводимость. Так, у дистиллированной воды оно составляет примерно 10ˉ 5 См/м, а у морской - порядка 3,33 См/м (для сравнения: бумага - 10ˉ 15 , медь - 0,5·10 8 См/м). Электрическая проводимость воды может служить показателем ее загрязнения.

Электропроводность льда

Электрическая проводимость льда весьма мала и во много раз меньше электрической проводимости воды, особенно если вода хотя бы немного минерализована. Например, удельная электропроводность пресноводного льда при температуре 0°С равна 0,27·10ˉ 7 См/м, а при -20°С равна 0,52·10ˉ 7 См/м, тогда как дистиллированная вода, из которой был получен этот лед, имела проводимость порядка 10ˉ 6 См/м.

Низкая проводимость льда обусловлена тем, что в обычных условиях в нем практически не содержится ни свободных носителей заряда, ни атомов, которым не хватает электрона (так называемых «дырок»).

Сухой снег, прежде всего, характеризуется малой электрической проводимостью, что позволяет располагать на его поверхности даже не изолированные провода. Его проводимость при температуре от -2 до -16 °С примерно 0,35*10ˉ 5 - 0,38·10ˉ 7 См/м и близка к удельной проводимости сухого льда. Влажный снег, напротив, обладает большой электрической проводимостью доходящей до 0,1 См/м.

Повысить проводимость льда можно при помощи минерализации (насыщения ионами) исходной воды кислотами, солями и основаниями. Тогда ионы будут оттягивать на себя электроны от соседнего атома, а те в свою очередь становиться ионами. Так, путем последовательного оттягивания будет перемещаться положительный заряд.

Проводимость водяного пара

Сам по себе пар, являясь газом в котором отсутствуют заряженные частицы и не является проводником электричества. Однако, повысить проводимость можно, если создать в нем заряженные частицы – молекулы, под воздействием различных внешних взаимодействий. Наибольшее влияние оказывают такие внешние агенты как рентгеновские лучи, лучи радия, сильный нагрев газа. Вызывают ионизацию, например приборы, называемые ионизаторами.

Механизм ионизации в газах заключается в следующем: нейтральные атомы и молекулы содержат одинаковое количество положительного электричества в виде центральных ядер и отрицательного – в виде электронов, окружающих эти ядра. Под воздействием различных причин электрон может быть вырван, и молекула, которая остаётся, приобретает положительный заряд. А вырванный электрон не остаётся свободным, он захватывается одной или несколькими нейтральными молекулами и сообщает им отрицательный заряд. В итоге получается пара противоположно заряженных ионов. Для того, чтобы электрон оторвался от атома ему необходимо затратить определённую энергию – энергию ионизации. Эта энергия различна для разных веществ и зависит от строения атома.

Каждый молекулярный ион, который образовался, притягивает нейтральные молекулы, и тем самым образует целый ионный комплекс. Ионы противоположных знаков, при столкновении друг с другом, нейтрализуют друг друга, в результате чего опять получаются исходные нейтральные молекулы –такой процесс называется рекомбинацией. При рекомбинации электрона и положительного иона высвобождается определённая энергия, которая равна энергии, затраченной на ионизацию.

После того, как прекращается действие ионизатора количество ионов в газе с течением времени становится всё меньше, и в конце концов практически сводится к нулю. Это объясняется тем, что электроны и ионы принимают участие в тепловом движении и поэтому соударяются друг с другом. В результате столкновения электрона и положительного иона они воссоединяются в нейтральный атом. А когда сталкиваются положительный и отрицательные ионы, последний в свою очередь может отдать положительному иону свой собственный избыточный электрон и оба иона станут нейтральными молекулами.

Из этого следует, что проводимость пара - явление временное. Стоит только прекратить ионизацию газа, как он перестанет быть проводящим, тогда как жидкость всегда остается проводником электрического тока.

Список использованной литературы:

Вукалович М. П., Новиков И. И., Техническая термодинамика, 4 изд., М., 1968;
Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. М., 1987
А.Н. Матвеев. Электричество и магнетизм.
http://ru.wikipedia.org/wiki/
http://www.o8ode.ru/article/ water/
http://provodu.kiev.ua/smelye- teorii/led

Описание работы

Как измерить сопротивление воды? Такой вопрос могут задавать себе люди в разных ситуациях. В этой статье пойдет речь о том, как это сделать в гаражно-домашних условиях.

Возможно, кому-то вопрос покажется банальным. Что, мол, такого - взял омметр, тестер (или мультиметр с функцией измерения сопротивления), засунул электроды в воду и (что-то там) измерил.

Кстати, по ГОСТ-6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия" удельная электропроводность дистиллированной воды составляет не более 5*10 -4 См/м = 5*10 -4 (Oм*м) -1 . Иногда ее измеряют в мкСм/см: 5 мкСм/см .

Надо сказать, что какие-то показания, без сомнения, омметр выдаст. Но вот будут ли они отражать фактическую величину сопротивления воды - это большой вопрос. Скорее всего, это будет просто ничего не значащая совокупность цифр на экране мультиметра (тестера).

Некоторые путают дистиллированную воду и химически чистую воду (дистиллят высокой степени чистоты). Так вот, это, вообще говоря, немного разные вещи . В самом деле, вспомним, как получают так называемую "дистиллированную воду"? Правильно - при помощи дистиллятора. Скажем, обычный бытовой дистиллятор попросту НЕСПОСОБЕН выдать химически чистую воду. Для получения последней необходимо дорогостоящее оборудование или специальные методы очистки. Иногда дистиллированную воду условно называют химически чистой.
"Обычная" дистиллированная вода является проводником электрического тока (правда, имеющим довольно высокое электрическое сопротивление). Тогда как химически чистая вода - это (впрочем, если судить по величине ее удельного электрического сопротивления, то ее следовало бы отнести, пожалуй, к полупроводникам). Если точнее, она тоже способна проводить электрический ток про причине наличия в ней ионов ОН - , а также H + (точнее, Н 3 O + - так называемые ионы гидроксония), так как ее молекулы, все-таки, способны диссоциировать. Но ее электрическое сопротивление будет более высоким по сравнению с сопротивлением "обычной" (например, полученной на бытовом дистилляторе, пусть и промышленного производства) дистиллированной воды. Ибо доля диссоциировавших молекул в химически чистой воде весьма мала, по крайней мере, при комнатной температуре. Поэтому российский ГОСТ-6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия" имеет отношение именно к "обычной" дистиллированной воде. А не химически чистой.

Зачем в домашних условиях может возникать потребность в измерении сопротивления воды?

Дело в том, что в настоящее время немало людей склонны заботиться о своем здоровье. Они стараются поменьше разговаривать по сотовым телефонам (а если и разговаривать, то уж, однозначно, ТОЛЬКО через hands-free, никаких там блютусов, если, конечно, разговор не представляет собой вопрос жизни и/или смерти, когда без вреда организму, в частности, мозгу и глазам, уж никак не обойтись - например, срочный звонок по 02, 03 и т.п. - когда рядом hands-free нет), держатся подальше от работающих СВЧ-печей, употребляют правильную (кошерную) еду, проживают в безопасных (необязательно комфортных, а, именно - безопасных) местах, занимаются спортом и т.д. Всевечные " " (а также просто… как бы это сказать) иной раз относятся с "юмором" (точнее, с глупостью, если выразиться более конкретно) к такому положению вещей. Однако, вне всякого сомнения, это - личное дело "оптимистов" (или же "пессимистов"). Мы же поведем разговор для тех, кто является сторонником здорового образа жизни (и только для них; болтуны разного калибра могут совершенно спокойно пропустить данный материал).

В частности, речь идет о чистой питьевой воде. Ведь не секрет, что за последние 20-30 лет питьевая вода во многих местах испорчена. К примеру, у нас в г. Уфе "вклад" в это дело (для южного водопровода города) дает небезызвестный завод "Кроношпан". И не у всех есть возможность возить воду из благоприятных мест.

А, может купить воду?...

Некоторые предпочитают покупать воду… Однако, где гарантия, что купленная вода в самом деле удовлетворяет напечатанному (на бумаге или полиэтиленовой пленке… а то и на заборе) "сертификату качества"? Нам, к примеру, встречалась в продаже в г. Уфе "дистиллированная" (судя по надписи на этикетке бутылки) вода, предназначенная для заливки в автомобильные аккумуляторы, имеющая сопротивление… в 4 с лишним(!!) раза меньше, чем регламентировано по ГОСТ.

Ну, Вы же отлично понимаете, ЧТО стало потом с теми аккумуляторами, владельцы которых залили в них такую воду (я-то ее просто вылил в канализацию)… И сколько потом в интернете на разных автомобильных форумах было вылито горестных (а то и злобных) слов о том, что, мол, какие в настоящее время аккумуляторы "некачественные" делают. Но, ладно, что там - аккумулятор. Ну, подумаешь, потихоньку вышел он из строя в результате заливки такой вот "дистиллированной" воды. Это не столь страшно: стоит заплатить 3…15 тыс. руб. (по ценам конца 2016 г.) и - новый аккумулятор у Вас в руках (если вести речь об обычном аккумуляторе легкового автомобиля). Это ерунда. А вот здоровье человека - гораздо важнее. Здоровье - это отнюдь не аккумулятор автомобиля, который, по сути, является обычной железкой.

Или купить дистиллятор?...

Поэтому, кое-что понимающие люди покупают себе дистилляторы. Да, для того, чтобы у себя дома производить питьевую воду для своей семьи. Причем, не те, что представляют собой бачок (стоящий на газовой плите) с трубочками и змеевиком… - это уже прошлый век. А - серьезные, фабричного изготовления, с электронным управлением, охлаждением и т.п. Например, имеется благополучный опыт приобретения и эксплуатации дистиллятора Durastil (кстати, хороший сайт; как метко замечает его автор, пока люди спорят о том, полезна или нет дистиллированная вода для питья, мало или много в ней кислорода и др., он попросту пьет ее уже много лет и чувствует себя отлично, чего и всем остальным желает от чистого сердца). Только не подумайте, пожалуйста, что мы здесь рекламируем бытовые дистилляторы. Нет, это не реклама.

Как измерить сопротивление воды

Так вот, если человек задается целью: пить только хорошую, чистую (дистиллированную) воду, сразу возникает вопрос: а как проконтролировать степень этой самой чистоты? Как убедиться, что вода действительно дистиллированная, а не, скажем, поддельная? Например, это можно сделать путем измерения электрического ее сопротивления. Конечно, в идеале необходим химический, а то и масс-спектрометрический анализ, но уж ладно. Ибо, чем выше электрическое сопротивление, тем меньше примесей содержится в воде.

Тут, конечно, можно пойти двумя путями. Первый - это приобрести фабричный измеритель сопротивления жидкостей . Который, кстати, может оказать неплохую услугу, если Вы покупаете (или производите) дистиллированную (или очищенную) воду постоянно, т.е. есть надобность в частых измерениях. Однако, во-первых, это - финансовые затраты. Во-вторых, лишнее место, которое будет занимать этот прибор, лежа где-нибудь на полке или в шкафу в квартире. В-третьих, этот прибор, как и любой другой, необходимо периодически поверять (чтобы быть уверенным, что он показывает реальное, фактическое сопротивление воды, а не несет всякую ахинею). Поверьте на слово, что разного рода «китайские» приборы даже в новом состоянии способны показывать весьма фантастические результаты измерений (в виде технического юмора). Не говоря уже о тех, что были в употреблении. Например, в интернете полно информации о том, как люди покупали эти "китайские" приборы для , что-то там измеряли и потом, после публикования результатов, являлись хорошим источником юмора для окружающих. Поэтому мы, честно говоря, относимся с серьезным предубеждением к таким приборам. Надежнее и точнее будет - изготовить свой, самодельный. По крайней мере, будете знать, ЧТО меряете и ЧЕМУ соответствуют результаты измерений.

Второй путь гораздо проще: можно измерить сопротивление воды, используя, буквально, подручные материалы и имеющийся, наверное, у каждого уважающего себя человека, прибор типа тестера или омметра (ну, конечно, арабским шейхам, Биллу Гейтсу там… такой прибор иметь необязательно… таким вполне достаточно жить во дворцах с массивными изумрудными колоннами, обрамленными золотом, пить самую чистую воду, какая есть на земле и т.д.; но речь не о них, а обо всех остальных). Правда, следует чуть-чуть понимать, что делаешь. Но - это очень несложно.

Немного теории об электрическом сопротивлении жидкости

Итак - как измерить сопротивление воды (равно как и любой другой жидкости)? Вначале - теория. Открываем, к примеру, учебник по общей физике (Сивухин Д.В. Электричество: Учебное пособие.-2-е изд., испр.-М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983.-(общий курс физики).-688с.). И - любуемся формулой (46.5):

R - сопротивление проводящей среды,
- диэлектрическая проницаемость среды (воды),
- удельная электропроводность среды,
С - емкость электрода.
Индексы "1" и "2" относятся к первому и второму (измерительному) электродам соответственно.

Эта формула записана в гауссовой системе единиц (пожалеем некоторых читателей и не станем разъяснять, что это за система такая). Приведем ту же формулу, преобразованную в обычную, привычную систему СИ (стандартная система единиц - т.е. такая, которой пользуется подавляющее большинство людей… хотя, просьба к программистам: не перепутайте эту систему с языком программирования С):

8,854*10 -12 Ф/м - электрическая постоянная. Кое-кто именует эту постоянную диэлектрической проницаемостью вакуума.

Т.е. дело тут - в емкостях (и, соответственно, форме) электродов, при помощи которых будут проводиться измерения. Идеальный случай - это концентрические сферы; чуть хуже, но, тоже неплохо, - длинные коаксиальные цилиндры. Однако, в домашних условиях и те, и другие типы электродов изготовить затруднительно (ну, как минимум, хлопотно). Да и необязательно.

Самый простой вариант, который можно легко реализовать в домашних условиях - это два протяженных линейных электрода (попросту говоря - две относительно длинные тонкие проволоки), находящиеся на определенном расстоянии друг от друга.

Таким образом, зная емкости измерительных электродов и принимая, что среда около первого и второго электродов - одна и та же, а также тот факт, что электроды - одинаковые, можно определить электрическое сопротивление среды (в данном случае - жидкости - воды). При этом формула примет более простой вид:

С - емкость ДВУХ электродов (т.е. емкость конденсатора, образованного двумя одинаковыми электродами). Надеемся, читателям известно, что бывает емкость конденсатора (содержащего, как минимум, два электрода - обкладки), а бывает - емкость ОДНОГО, отдельно взятого, электрода. Это - разные вещи.

В случае, если электродами являются две одинаковых проволоки, емкость их можно записать в виде формулы (26.9) (преобразованной в систему СИ):

Ln - натуральный логарифм,
l - длина проволоки, погруженной в жидкость, м,
h - расстояние между проволоками, м,
а - радиус проволоки, м.

Данная формула верна при следующих условиях:

L >> h >> a

Дело в том, что при несоблюдении указанных условий будут оказывать весомое влияние краевые эффекты, которые исказят результаты расчетов и фактическая величина емкости С может (существенно) отличаться от рассчитанной. Кроме того, вышеприведенная формула выведена в предположении наличия бесконечной (по размерам) проводящей среды. Если же размеры последней (определяемые, к примеру, как габаритные размеры сосуда, в котором находится вода) конечны, тогда формула будет давать приближенное значение емкости С.

Подставляя эту формулу в выражение для сопротивления R, получим:

Как видим, диэлектрическая проницаемость среды сократилась; это означает, что электрическое сопротивление ее не зависит от диэлектрической проницаемости.

Перепишем последнюю формулу в более удобном для практического применения виде:

Что мы получаем? Если известна величина электрического сопротивления (в Омах), полученная в ходе измерений (омметром, тестером или т.п.) при помощи двух тонких, длинных, удаленных друг от друга электродов, погруженных в среду (воду), то по этой формуле можно определить ее электрическую проводимость. Как Вы уже, наверное, знаете, электрическое сопротивление жидкостей (воды, к примеру) выражается не в Омах, а в Ом*м. В отличие от линейно протяженных (проводов) металлов, полупроводников. Соответственно, электропроводность жидкости измеряется в (Ом*м) -1 .

Таким образом, эта формула дает нам весьма простой путь определения электропроводности воды с целью последующего сравнения ее с нормативным значением. Для этого необходимо лишь определиться с параметрами электродов и сосуда, в котором находится жидкость (вода). Так, мы оговорили, что должно быть

l >> h >> a

Т.е. длина электродов должна быть много больше, чем расстояние между ними; а последнее, в свою очередь, много больше радиуса каждого из электродов. В нашей практике, к примеру, были использованы такие параметры:

L=10 cм
h=1…2 см
а=0,1 см.

Можно, разумеется, использовать и более адекватные значения.

Размеры сосуда, в котором находится тестируемая жидкость, должна быть по крайней мере, не менее, чем указанные выше значения. Конечно, чем больше они, тем точнее будут результаты измерений. В нашей практике удовлетворительные результаты получались, применяя обычную стеклянную банку емкостью 0,7 л.

Внимание: банка должна быть очень тщательно вымыта, если речь идет об измерении электрического сопротивления дистиллированной воды !! Мыть, соответственно, необходимо той жидкостью, сопротивление которой собираетесь измерять, т.е. чистой, дистиллированной водой, упаси бог, без всяких моющих средств. В противоположном случае есть вероятность, что оставшиеся на стенках банки адсорбированные примеси выйдут в раствор и Вы измерите сопротивление не дистиллированной воды, а, грубо говоря, рассола, в состав которого будут входить моющие вещества.

Теперь - о материале электродов. Дело в том, что если Вы возьмете электроды из обычной медной, железной (или, упаси бог, алюминиевой) проволоки, есть гарантия, что в течение очень небольшого времени их электрический потенциал изменится (в результате электрохимических процессов) и, соответственно, измеряемое при помощи омметра сопротивление будет, мягко говоря, несоответствующим. Поэтому, конечно, в идеале необходимы платиновые или платинированные электроды. Но - где же их взять? И тогда - в чем смысл подобных домашних "затей"? Ведь проще купить готовый прибор, чем доставать платинированные электроды. Но, к счастью, не все так сложно.

Если нет платинированных, подойдут и позолоченные. На худой конец, вполне подойдут и никелированные, хромированные, нержавеющие (например, соответствующие вязальные спицы диаметром 1…2,5 мм). Если нету рядом хромированных (никелированных) вязальных спиц, на совсем уж худой конец можно купить пару нержавеющих сварочных электродов диаметром 2…2,5…3 мм. Полностью очистить их от флюса, слегка отшлифовать крупной, затем мелкой шкуркой. Или же воспользоваться нержавеющей проволокой малого диаметра. Надеемся, читатели знают, как пользоваться штангенциркулем и смогут определить диаметр проволоки, вязальной спицы и т.д. А также смогут определить их длину - ту, которая будет погружена в жидкость (воду) в процессе измерений.

Таким образом, вроде бы, об измерениях все ясно. Достаем где-нибудь чистую(!) стеклянную банку 0,7 л (а лучше - 1…2…3 л), достаем также два куска соответствующей проволоки малого диаметра. Затем наливаем в банку тестируемую воду. Погружаем туда эти два куска проволоки (электроды) на одинаковую глубину, располагая их на достаточном расстоянии друг от друга (не менее, чем 4...5 радиусов проволоки). Это расстояние должно быть точно известно, поэтому целесообразно вначале скрепить электроды чем-нибудь неэлектропроводным (например, продев их в две тонкие пластмассовые пластины). Затем подключаем к электродам тестер (омметр) и измеряем, считываем его показания (в Ом). После этого, путем пересчета, определяем величину электропроводности воды, выражаемую в (Ом*м) -1 .

Что говорит ГОСТ

Теперь остается - лишь сравнить с ГОСТом и убедиться, насколько чистой (качественно дистиллированной) является тестируемая вода. Чтобы не быть голословными, посмотрим, что регламентирует нам ГОСТ 6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия". Так, в п. "1. Технические требования" можно прочесть: Удельная электрическая проводимость при 20 °С: не более 5*10 -4 См/м. Мы с Вами отлично знаем, что 1 См (Сименс) = 1/Ом. Т.е. удельная электропроводность дистиллированной воды должна быть 5*10 -4 (Ом*м) -1 .

Кстати, нам было бы интересно узнать, насколько близко значение к данному параметру ГОСТ у дистиллированной воды , производимой дистилляторами (Durastil, а также иными, в том числе и домашними бытовыми фильтрами). А как насчет "самогонных аппаратов"? Если кто проводил измерения, пожалуйста, сообщите нам о результатах.

Что на практике

Наша же практика показывает следующее. Электропроводность так называемой "дистиллированной" воды для аккумуляторов автомобилей (производство - г. Уфа) составила 24,5*10 -4 (Ом*м) -1 , т.е. почти в 4 с лишним раза выше норматива. Кстати, на вкус такая водичка давала впечатление колодезной, но никак не дистиллированной. Если кто пробовал, тот в курсе: у дистиллированной воды своеобразный горьковатый вкус. Тогда как вода из хорошего колодца выглядит на вкус как "мягкая". Вероятно, такая «дистиллированная» вода была получена на некачественном, отработавшем свое, фильтре.

Электропроводность воды, полученной путем осмотического фильтрования (использовался бытовой фильтр, проработавший 3 года в квартире из двух человек) составила 18,7*10 -4 (Ом*м) -1 . К сожалению, марка фильтра неизвестна. Но, в любом случае, это - фильтр, относящийся к категории популярных.

Вода, полученная путем домашнего цикла "замораживание - размораживание" (об этом будет, возможно, отдельный разговор) показала электропроводность величиной 9,3*10 -4 (Ом*м) -1 . Т.е. это значение электропроводности очень близко к соответствующему параметру ГОСТ. Электропроводность водопроводной воды составила 125,3*10 -4 (Ом*м) -1 . Это означает, что в домашних условиях путем замораживания - размораживания воды можно приготовить вполне чистую воду, пригодную как для питьевых целей, так и для технических, например, для тех же аккумуляторов. Кроме того, это означает, что озвученная выше методика является вполне пригодной для экспресс-диагностики электропроводности воды.

Нормы качества питьевой воды СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. (ВОЗ, ЕС, USEPA).питьевой воды, расфасованной в емкости (по СанПиН 2.1.4.1116 - 02), показателей водок (по ПТР 10-12292-99 с изменениями 1,2,3), воды для производства пива и безалкогольной продукции, сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов (по РД 24.031.120-91), питательной воды для котлов (по ГОСТ 20995-75), дистиллированной воды (по ГОСТ 6709-96), воды для электронной техники (по ОСТ 11.029.003-80, ASTM D-5127-90), для гальванических производств (по ГОСТ 9.314-90), для гемодиализа (по ГОСТ 52556-2006), воды очищенной (по ФС 42-2619-97 и EP IV 2002), воды для инъекций (по ФС 42-2620-97 и EP IV 2002), воды для полива тепличных культур.

В данном разделе приведены основные показатели нормативов качества воды для различных производств.
Вполне достоверные данные отличной и уважаемой компании в области водоочистки и водоподготовки "Альтир" из Владимира

1. Нормы качества питьевой воды СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. (ВОЗ, ЕС, USEPA).

Показатели	СанПиН2.1.4.1074-01				ВОЗ	USEPA	ЕС
Показатели	Ед. измерения	Нормативы ПДК, не более	Показатель вредности	Класс опасности	ВОЗ	USEPA	ЕС
Водородный показатель	ед. рН	в пределах 6-9	-	-	-	6,5-8,5	6,5-8,5
Общая минерализация(сухой остаток)	мг/л	1000 (1500)	-	-	1000	500	1500
Жесткость общая	мг-экв/л	7,0 (10)	-	-	-	-	1,2
Окисляемость перманганатная	мг О2/л	5,0	-	-	-	-	5,0
Нефтепродукты, суммарно	мг/л	0,1	-	-	-	-	-
Поверхностно-активныевещества (ПАВ),анионоактивные	мг/л	0,5	-	-	-	-	-
Фенольный индекс	мг/л	0,25	-	-	-	-	-
Щелочность	мг НСО3-/л	0,25	-	-	-	-	30
Неорганические вещества
Алюминий (Al 3+)	мг/л	0,5	с.-т.	2	0,2	0,2	0,2
Азот аммонийный	мг/л	2,0	с.-т.	3	1,5	-	0,5
Асбест	милл.во-локон/л	-	-	-	-	7,0	-
Барий (Ва 2+)	мг/л	0,1	с.-т.	2	0,7	2,0	0,1
Берилий(Ве 2+)	мг/л	0,0002	с.-т.	1	-	0,004	-
Бор (В, суммарно)	мг/л	0,5	с.-т.	2	0,3	-	1,0
Ванадий (V)	мг/л	0,1	с.-т.	3	0,1	-	-
Висмут (Bi)	мг/л	0,1	с.-т.	2	0,1	-	-
Железо (Fe,суммарно)	мг/л	0,3 (1,0)	орг.	3	0,3	0,3	0,2
Кадмий (Cd,суммарно)	мг/л	0,001	с.-т.	2	0,003	0,005	0,005
Калий (К+)	мг/л	-	-	-	-	-	12,0
Кальций (Са 2+)	мг/л	-	-	-	-	-	100,0
Кобальт (Со)	мг/л	0,1	с.-т.	2	-	-	-
Кремний (Si)	мг/л	10,0	с.-т.	2	-	-	-
Магний (Mg 2+)	мг/л	-	с.-т.	-	-	-	50,0
Марганец (Mn,суммарно)	мг/л	0,1 (0,5)	орг.	3	0,5 (0,1)	0,05	0,05
Медь (Сu, суммарно)	мг/л	1,0	орг.	3	2,0 (1,0)	1,0-1,3	2,0
Молибден (Мо,суммарно)	мг/л	0,25	с.-т.	2	0,07	-	-
Мышьяк (As,суммарно)	мг/л	0,05	с.-т.	2	0,01	0,05	0,01
Никель (Ni,суммарно)	мг/л	0,01	с.-т.	3	-	-	-
Нитраты (поNO 3-)	мг/л	45	с.-т.	3	50,0	44,0	50,0
Нитриты (поNO 2-)	мг/л	3,0	-	2	3,0	3,5	0,5
Ртуть (Hg, суммарно)	мг/л	0,0005	с.-т.	1	0,001	0,002	0,001
Свинец (Pb,суммарно)	мг/л	0,03	с.-т.	2	0,01	0,015	0,01
Селен (Se, суммарно)	мг/л	0,01	с.-т.	2	0,01	0,05	0,01
Серебро (Ag+)	мг/л	0,05	-	2	-	0,1	0,01
Сероводород (H 2 S)	мг/л	0,03	орг.	4	0,05	-	-
Стронций (Sr 2+)	мг/л	7,0	орг.	2	-	-	-
Сульфаты (SO 4 2-)	мг/л	500	орг.	4	250,0	250,0	250,0
Фториды (F) для климатическихрайонов I и II	мг/л	1,51,2	с.-т	22	1,5	2,0-4,0	1,5
Хлориды (Cl-)	мг/л	350	орг.	4	250,0	250,0	250,0
Хром (Cr 3+)	мг/л	0,5	с.-т.	3	-	0,1 (всего)	-
Хром (Cr 6+)	мг/л	0,05	с.-т.	3	0,05	0,1 (всего)	0,05
Цианиды (CN-)	мг/л	0,035	с.-т.	2	0,07	0,2	0,05
Цинк (Zn 2+)	мг/л	5,0	орг.	3	3,0	5,0	5,0

с.-т. - санитарно-токсикологический
орг. - органолептический
Величина, указанная в скобках, во всех таблицах может быть установлена по указанию Главного государственного санитарного врача.

Показатели	Единицы измерения	Нормативы
Термотолерантные колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл	Отсутствие
Общие колиформные бактерии	Число бактерий в 100 мл	Отсутствие
Общее микробное число	Число образующих колонии бактерий в 1 мл	Не более 50
Колифаги	Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл	Отсутствие
Споры сульфоредуцирующих клостридий	Число спор в 20 мл	Отсутствие
Цисты лямблий	Число цист в 50 мл	Отсутствие

2. Нормы качества питьевой воды, расфасованной в емкости (по СанПиН 2.1.4.1116 - 02).

СанПиН 2.1.4.1116 - 02 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества.
Показатель	Ед. изм.	высшая категория	Первая категория
Запах при 20 град. С	балл	отсутствие	отсутствие
Запах при 60 град. С	балл	0	1,0
Цветность	градус	5,0	5,0
Мутность	мг/л	< 0,5	< 1,0
рН	ед.	6,5 - 8,5	6,5 - 8,5
Сухой остаток	мг/л	200 - 500	1000
Перманганатная окисляемость	мгО 2 /л	2,0	3,0
Общая жесткость	мг-экв/л	1,5 - 7,0	7,0
Железо	мг/л	0,3	0,3
Марганец	мг/л	0,05	0,05
Натрий	мг/л	20,0	200
Бикарбонаты	мг-экв/л	30 - 400	400
Сульфаты	мг/л	< 150	< 250
Хлориды	мг/л	< 150	< 250
Нитраты	мг/л	< 5	< 20
Нитриты	мг/л	0,005	0,5
Фториды	мг/л	0,6-1,2	1,5
Нефтепродукты	мг/л	0,01	0,05
Аммиак	мг/л	0,05	0,1
Сероводород	мг/л	0,003	0,003
Кремний	мг/л	10,0	10,0
Бор	мг/л	0,3	0,5
Свинец	мг/л	0,005	0,01
Кадмий	мг/л	0,001	0,001
Никель	мг/л	0,02	0,02
Ртуть	мг/л	0,0002	0,0005
Данные санитарные правила не распространяются на минеральные воды (лечебные, лечебно - столовые, столовые).

3. Оптимальное значение физико-химических и микроэлементных показателей водок (по ПТР 10-12292-99 с изменениями 1,2,3)

3.1. Оптимальные значения физико-химических и микроэлементных показателей водок

Нормируемые показатели	Для технологической воды с жесткостью, моль/м 3 (максимально допустимая величина)
Нормируемые показатели	0-0,02	0,21-0,40	0,41-0,60	0,61-0,80	0,81-1,00
Щелочность, объем соляной кислоты концентрации с (HCl) =0,1 моль/дм 3 , израсходованной на титрование 100 см 3 воды, см 3 Водородный показатель (рН)	2,5	1,5	1,0	0,4	0,3
Массовая концентрация, мг/дм 3 - кальция - магния - железа - сульфатов - хлоридов - кремния - гидрокарбонатов - натрия+калия - марганца - алюминия - меди - фосфатов - нитратов	1,6 0,5 0,15 18,0 18,0 3,0 75 60 0,06 0,10 0,10 0,10 2,5	4,0 1,0 0,12 15,0 15,0 2,5 60 50 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5	5,0 1,5 0,10 12,0 12,0 2,0 40 50 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5	4,0 1,2 0,04 15,0 9,0 1,2 25 25 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5	5,0 1,5 0,02 6,0 6,0 0,6 15 12 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5

3.2. Нижние пределы содержания микроэлементов в технологической воде для приготовления водок

Нормируемые показатели	Минимально-допустимая величина
Жесткость, моль/м 3	0,01
Щелочность, объем соляной кислоты концентрации с (HCl) =0,1 моль/дм 3 , израсходованной на титрование 100 см 3 воды, см 3	0
Окисляемость, О 2 /дм 3	0,2
Водородный показатель (рН)	5,5
Массовая концентрация, мг/дм 3
- кальция	0,12
- магния	0,04
- железа	0,01
- сульфатов	2,0
- хлоридов	2,0
- кремния	0,2
- гидрокарбонатов	0

4. Нормы качества питьевой воды для производства пива и безалкогольной продукции.

Наименование	Требования по ТИ 10-5031536-73-10 к воде для производства:
Наименование	пива	безалкогольных напитков
pH	6-6,5	3-6
Cl-, мг/л	100-150	100-150
SO 4 2- , мг/л	100-150	100-150
Mg 2+ , мг/л	следы
Ca 2+ , мг/л	40-80
K ++ Na + , мг/л
Щелочность, мг-экв/л	0,5-1,5	1,0
Сухой остаток, мг/л	500	500
Нитриты, мг/л	0	следы
Нитраты, мг/л	10	10
Фосфаты, мг/л
Алюминий, мг/л	0,5	0,1
Медь, мг/л	0,5	1,0
Силикаты, мг/л	2,0	2,0
Железо, мг/л	0,1	0,2
Марганец, мг/л	0,1	0,1
Окисляемость,мг O 2 /л	2,0
Жесткость, мг-экв/л	< 4	0,7
Мутность, мг/л	1,0	1,0
Цветность, град.	10	10

5. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов (по РД 24.031.120-91).

	Система теплоснабжения
Показатель	открытая			закрытая
	Температура сетевой воды, ° С
	115	150	200	115	150	200
Прозрачность по шрифту, см, не менее	40	40	40	30	30	30
Карбонатная жесткость, мкг-экв/кг:
при рН не более 8,5	800/700	750/600	375/300	800/700	750/600	375/300
при рН более 8,5	Не допускается
Содержание растворенного кислорода, мкг/кг	50	30	20	50	30	20
Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/кг	300	300/250	250/200	600/500	500/400	375/300
Значение рН при 25 ° С	От 7,0 до 8,5			От 7,0 до 11,0
Свободная углекислота, мг/кг	Должна отсутствовать или находиться в пределах, обеспечивающих поддержание рН не менее 7,0
Содержание нефтепродуктов, мг/кг	1,0

Примечания:

В числителе указаны значения для котлов на твердом топливе, в знаменателе — на жидком и газообразном.
Для тепловых сетей, в которых водогрейные котлы работают параллельно с бойлерами, имеющими латунные трубки, верхний предел рН сетевой воды не должен превышать 9,5.
Содержание растворенного кислорода указано для сетевой воды; для подпиточной воды оно не должно превышать 50 мкг/кг.

6. Нормы качества питательной воды для котлов (по ГОСТ 20995-75).

Наименование показателя	Норма для котлов абсолютным давлением, МПа (кгс/см 2)
Наименование показателя	до 1,4 (14) включительно	2,4 (24)	3,9 (40)
Общая жесткость, мкмоль/дм 3 (мкг-экв/дм 3)	15 * /20(15 * /20)	10 * /15(10 * /15)	5 * /10(5 * /10)
Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/дм 3)	300 Не нормируется	100 * /200	50 * /100
Содержание соединений меди (в пересчете на Сu), мкг/дм 3	Не нормируется		10 * Не нормируется
Содержание растворенного кислорода, мкг/дм 3	30 * /50	20 * /50	20 * /30
Значение рН (при t = 25 ° С)	8,5-9,5 **
Содержание нитритов (в пересчете на NO 2 -), мкг/дм 3	Не нормируется		20
Содержание нефтепродуктов, мг/дм 3	3	3	0,5

* В числителе указаны значения для котлов, работающих на жидком топливе при локальном тепловом потоке более 350 кВт/м 2 , а в знаменателе — для котлов, работающих на других видах топлива при локальном тепловом потоке до 350 кВт/м 2 включительно.
** При наличии в системе подготовки добавочной воды промышленных и отопительных котельных фазы предварительного известкования или содоизвесткования, а также при значениях карбонатной жесткости исходной воды более 3,5 мг-экв/дм 3 и при наличии одной из фаз водоподготовки (натрий—катионирования или аммоний—натрий—катионирования) допускается повышение верхнего предела значения рН до 10,5.
При эксплуатации вакуумных деаэраторов допускается снижение нижнего предела значения рН до 7,0.

7. Нормы качества дистиллированной воды (по ГОСТ 6709-96).

Наименование показателя	Норма
Массовая концентрация остатка после выпаривания, мг/дм 3 , не более	5
Массовая концентрация аммиака и аммонийных солей (NH 4), мг/дм 3 , не более	0,02
Массовая концентрация нитратов (NО 3), мг/дм 3 , не более	0,2
Массовая концентрация сульфатов (SO 4), мг/дм 3 , не более	0,5
Массовая концентрация хлоридов (Сl), мг/дм 3 , не более	0,02
Массовая концентрация алюминия (Аl), мг/дм 3 , не более	0,05
Массовая концентрация железа (Fe), мг/дм 3 , не более	0,05
Массовая концентрация кальция (Сa), мг/дм 3 , не более	0,8
Массовая концентрация меди (Сu), мг/дм 3 , не более	0,02
Массовая концентрация свинца (Рb), %, не более	0,05
Массовая концентрация цинка (Zn), мг/дм 3 , не более	0,2
Массовая концентрация веществ, восстанавливающих КМnО 4 (O), мг/дм 3 , не более	0,08
pH воды	5,4 - 6,6
Удельная электрическая проводимость при 20 ° С, Cименс/м, не более	5*10 -4

8. Нормы качества воды для электронной техники (по ОСТ 11.029.003-80, ASTM D-5127-90).

Параметры воды	Марка воды по ОСТ 11.029.003-80			Марка воды по нормам ASTM D-5127-90
	А	Б	В	Е-1	Е-2	Е-3	Е-4
Удельное сопротивление при температуре 20 0 С, МОм/см	18	10	1	18	17,5	12	0,5
Содержание органических веществ (окисляемость), мг О 2 /л, не более	1,0	1,0	1,5
Общий органический углерод, мкг/л, не более				25	50	300	1000
Содержание кремниевой кислоты (в пересчете на SiO 3 -2), мг/л, не более	0,01	0,05	0,2	0,005	0,01	0,05	1,0
Содержание железа, мг/л, не более	0,015	0,02	0,03
Содержание меди, мг/л, не более	0,005	0,005	0,005	0,001	0,001	0,002	0,5
Содержание микрочастиц с размером 1-5 мкм, шт/л, не более	20	50	Не рег-ламент
Содержание микроорганизмов, колоний/мл, не более	2	8	Не рег-ламент	0,001	0,01	10	100
Хлориды, мкг/л, не более				1,0	1,0	1,0	100
Никель, мкг/л, не более				0,1	1,0	2	500
Нитраты, мг/л, не более				1	1	10	1000
Фосфаты, мг/л, не более				1	1	5	500
Сульфат, мг/л, не более				1	1	5	500
Калий, мкг/л, не более				2	2	5	500
Натрий, мкг/л, не более				0,5	1	5	500
Цинк, мкг/л, не более				0,5	1	5	500

9.Нормы качества воды для гальванических производств (по ГОСТ 9.314-90)

Таблица 1

Наименование показателя	Норма для категории
Наименование показателя	1	2	3
Водородный показатель рН	6,0 - 9,0	6,5 - 8,5	5,4 - 6,6
Сухой остаток, мг/дм 3 , не более	1000	400	5,0 *
Жесткость общая, мг-экв/дм 3 , не более	7,0	6,0	0,35 *
Мутность по стандартной шкале, мг/дм 3 , не более	2,0	1,5	-
Сульфаты (SO 4 2-), мг/дм 3 , не более	500	50	0,5 *
Хлориды (Сl -), мг/дм 3 , не более	350	35	0,02 *
Нитраты (NO 3 -), мг/дм 3 , не более	45	15	0,2 *
Фосфаты (РO 4 3-), мг/дм 3 , не более	30	3,5	1,0
Аммиак, мг/дм 3 , не более	10	5,0	0,02 *
Нефтепродукты, мг/дм 3 , не более	0,5	0,3	-
Химическая потребность в кислороде, мг/дм 3 , не более	150	60	-
Остаточный хлор, мг/дм 3 , не более	1,7	1,7	-
Поверхностно-активные вещества (сумма анионных и неионогенных), мг/дм 3 , не более	5,0	1,0	-
Ионы тяжелых металлов, мг/дм 3 , не более	15	5,0	0,4
Железо	0,3	0,1	0,05
Медь	1,0	0,3	0,02
никель	5,0	1,0	-
цинк	5,0	1,5	0,2 *
хром трехвалентный	5,0	0,5	-
15. Удельная электрическая проводимость при 20 ° С, См/м, не более	2х10 -3	1х10 -3	5х10 -4

* Нормы ингредиентов для воды 3-й категории определяются по ГОСТ 6709.

Примечание. В системах многократного использования воды допускается содержание вредных ингредиентов в очищенной воде выше, чем в табл.1 но не выше допустимых значений в промывной ванне после операции промывки (табл.2).

Таблица 2

Наименование компонента или иона электролита	Наименование операции, перед которой проводится промывка	Наименование электролита, перед которым проводится промывка	Допустимая концентрация основного компонента в воде после операции промывки с д, мг/дм 3
Общая щелочность в пересчете на едкий натр	-	Щелочной Кислый или цианистый	800 100
Общая щелочность в пересчете на едкий натр	Анодное окисление алюминия и его сплавов	-	50
Красители (для окрашивания покрытий Ан. Окс)		-	5
Кислота в пересчете на серную	-	Щелочной Кислый Цианистый	100 50 10
Кислота в пересчете на серную	Наполнение и пропитка покрытий, сушка	-	10
CN - общ, Sn 2+ , Sn 4+ , Zn 2+ , Cr 6+ , Pb 2+	Межоперационная промывка, сушка	-	10
CNS - , Cd 2+	Межоперационная промывка, сушка	-	15
Cu 2+ , Cu +	Никелирование Сушка	-	2 10
Ni 2+	Меднение Хромирование, сушка	-	20 10
Fe 2+	Сушка	-	30
Соли драгоценных металлов в пересчете на металл	Сушка	-	1

Примечания:

За основной компонент (ион) данного раствора или электролита принимают тот, для которого критерий промывки является наибольшим.
При промывке изделий, к которым предъявляются особо высокие требования, допустимые концентрации основного компонента могут устанавливаться опытным путем.

Концентрации основных ингредиентов в воде на выходе из гальванического производства приведены в табл.3

1.3. В гальваническом производстве следует применять системы многократного использования воды, обеспечивающие

10. Нормы качества воды для гемодиализа (по ГОСТ 52556-2006).

Наименование показателя	Значение показателя
Массовая концентрация алюминия, мг/куб. дм, не более	0,0100
Массовая концентрация сурьмы, мг/куб. дм, не более	0,0060
Массовая концентрация мышьяка, мг/куб. дм, не более	0,0050
Массовая концентрация бария, мг/куб. дм, не более	0,1000
Массовая концентрация бериллия, мг/куб. дм, не более	0,0004
Массовая концентрация кадмия, мг/куб. дм, не более	0,0010
Массовая концентрация кальция, мг/куб. дм, не более	2,0
Массовая концентрация хлорамина, мг/куб. дм, не более	0,1000
Массовая концентрация хрома, мг/куб. дм, не более	0,0140
Массовая концентрация меди, мг/куб. дм, не более	0,1000
Массовая концентрация цианидов, мг/куб. дм, не более	0,0200
Массовая концентрация фторидов, мг/куб. дм, не более	0,2000
Массовая концентрация свободного остаточного хлора, мг/куб. дм, не более	0,5000
Массовая концентрация свинца, мг/куб. дм, не более	0,0050
Массовая концентрация магния, мг/куб. дм, не более	2,0
Массовая концентрация ртути, мг/куб. дм, не более	0,0002
Массовая концентрация нитратов, мг/куб. дм, не более	2,000
Массовая концентрация калия, мг/куб. дм, не более	2,0
Массовая концентрация селена, мг/куб. дм, не более	0,0050
Массовая концентрация натрия, мг/куб. дм, не более	50
Массовая концентрация сульфатов, мг/куб. дм, не более	100
Массовая концентрация олова, мг/куб. дм, не более	0,1000
Массовая концентрация цинка, мг/куб. дм, не более	0,1000
Удельная электрическая проводимость, мкСм/м, не более	5,0

11. Нормы качества "Вода очищенная" (по ФС 42-2619-97 и EP IV 2002).

Показатели	ФС 42-2619-97	EP IV изд. 2002
Методы получения	Дистилляция, ионный обмен, обратный осмос или другие подходящие методы	Дистилляция, ионный обмен или другие подходящие методы
Описание		Бесцветная прозрачная жидкость без запаха и вкуса
Качество исходной воды	-
рН	5.0-7.0	-
Сухой остаток	≤0.001%	-
Восстанавливающие вещества	Отсутствие	Альтернативный ООУ ≤0.1мл 0.02 KMnO 4 / 100 мл
Диоксид углерода	Отсутствие	-
Нитраты, нитриты	Отсутствие	≤0.2 мг/л (нитраты)
Аммиак	≤0.00002%	-
Хлориды	Отсутствие	-
Сульфаты	Отсутствие	-
Кальций	Отсутствие	-
Тяжелые металлы	Отсутствие	≤0.1 мг/л
Кислотность/щелочность	-	-
Алюминий	-	≤10мкг/л (для гемодиализа)
Общий органический углерод (ООУ)	-	≤0,5 мг/л
Удельная электропроводность (УЭ)	-	≤4.3 мкСм/см (20 о С)
Микробиологическая чистота		≤100 м.о./ мл
	-	≤0.25 ЕЭ/мл для гемодиализа
Маркировка		На этикетке указывается, что вода может использоваться для приготовления диализных растворов

12.Нормы качества «Вода для инъекций» (по ФС 42-2620-97 и EP IV 2002).

Показатели	ФС 42-2620-97	EP IV изд. 2002
Методы получения	Дистилляция, обратный осмос	Дистилляция
Качество исходной воды	-	Вода, соотв. требованиям на воду питьевую Европейского Союза
Микробиологическая чистота	≤100 м.о./мл при отсутствии сем Enterobacteriaceae Staphylococcus aureus , Pseudomonas aeruginosa	≤10КОЕ/ 100мл
Пирогенность	Апирогенна (биологический метод)	-
Бактериальные эндотоксины (БЭ)	≤0.25ЕЭ/мл (изменение №1),	≤ 0.25 ЕЭ/мл
Удельная электропроводность	-	≤1.1 мкСм/см (20 о С)
ООУ	-	≤0.5 мг/л
Использование и хранение	Используют свежеприготовленной или хранят при температуре от 5 о С до 10 о С или от 80 о С до 95 о С в закрытых емкостях из материалов, не изменяющих свойств воды, защищающих воду от попадания механических включений и микробиологических загрязнений, но не более 24 часов	Хранится и распределяется в условиях, предотвращающих рост микроорганизмов и попадание других видов загрязнений.
Маркировка	На этикетке емкостей сбора и хранения воды для инъекций должно быть обозначено «не простерилизовано»	-

Показатель	Ед. измерения	огурец (грунт)	томат (грунт)	малообъемная культура
Водородный показатель (рН)	ед. рН	6.0 - 7.0	6.0 - 7.0	6.0 - 7.0
Сухой остаток	мг/л	менее 500	менее 1000	500 - 700
Общая щелочность	мг-экв/л	менее 7.0	менее 7.0	менее 4.0
Кальций	мг/л	менее 350	менее 350	менее 100
Железо	-"-	1,0	1,0	1,0
Марганец	-"-	1,0	1,0	0,5
Натрий	-"-	100	150	30 - 60
Медь	-"-	1,0	1,0	0,5
Бор	-"-	0,5	0,5	0,3
Цинк	-"-	1,0	1,0	0,5
Молибден	-"-	0,25	0,25	0,25
Кадмий	-"-	0,001	0,001	0,001
Свинец	-"-	0,03	0,03	0,03
Сульфаты (в пересчете на серу)	-"-	60	100	60
Хлориды	-"-	100	150	50
Фтор	мг/л	0,6	0,6	0,6