Б. Суслов - Вода

• Название: Вода
• Автор: Б. Суслов
• Издательство: Государственное издательство технико-теоретической литературы
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1950

В книге рассказывается о некоторых любопытных физических свойствах обычной воды.

---

В городах капиталистических стран есть благоустроенные кварталы, сияющие чистотой, с прекрасной канализационной сетью. Эти кварталы существуют только для тех, у кого есть деньги. Но есть и другие кварталы, кварталы рабочих окраин, утопающие в грязи и зловонии. Ещё Энгельс писал о них так: "Современное естествознание показало, что так называемые "дурные кварталы", в которых скучены рабочие, представляют очаги всех тех эпидемий, которые периодически посещают наши города. Холера, тиф и тифозная горячка, оспа и другие заразные болезни распространяют свои бактерии в зачумлённом воздухе и отравленной воде этих рабочих кварталов; там они почти никогда не исчезают, развиваются, едва только условия позволяют это, в эпидемические массовые болезни и выходят за пределы своих очагов в более богатые воздухом и здоровые части города, населённые господами капиталистами. Господа капиталисты не могут безнаказанно доставлять себе удовольствие обрекать на эпидемические заболевания рабочий класс; последствия падают на них самих, и смерть косит свои жертвы среди капиталистов так же беспощадно, как среди рабочих…

С тех пор, как наука установила этот факт, человеколюбивые буржуа возгорелись пламенным соревнованием в заботе о здоровье своих рабочих… В Германии, по обыкновению, понадобился гораздо более продолжительный срок, пока постоянно существующие и здесь источники заразы развивались до такой степени, которая необходима, чтобы расшевелить сонную крупную буржуазию". Кое-где начали сноситься рабочие кварталы и на их месте создавались широкие светлые улицы и скверы. Но грязные жилища рабочих снова возникали в других местах. По существу, они только переносились с одного места на другое.

Пока существует капитализм, бессмысленны всякие разговоры о серьёзном улучшении условий жизни рабочих. Только в стране социализма эта задача является одной из основных общегосударственных задач.

В дореволюционной России водопровод был в 215 городах, а канализация только в 20. При Советской власти к концу второй пятилетки число водопроводов уже было удвоено и в сотнях городов была проложена канализационная сеть. Законодательством Советского Союза запрещается спуск сточных промышленных вод и других нечистот в поверхностные водоёмы без предварительной очистки, а в отдельных случаях и дезинфекции.

Москва ещё с конца XVIII века пользовалась прекрасной ключевой водой из обильных источников близ Мытищ. Но Мытищинская водоподъёмная станция не могла давать больше 2 миллионов вёдер воды в сутки. Этого количества воды не хватало для быстро растущего города. В начале нашего столетия был построен Рублёвский водопровод, черпавший воду из верхнего течения реки Москвы.

До Октябрьской Революции на каждого москвича приходилось меньше 100 литров воды в сутки, включая сюда, конечно, расход воды промышленными предприятиями, потреблявшими основную её массу.

В настоящее время канал Москва-Волга приносит столице в изобилии чистую волжскую воду. На каждого жителя Москвы приходится свыше 600 литров воды в сутки.

Водопроводная вода чиста, безвредна и приятна на вкус. Только воды некоторых ключей могут состязаться с ней в этом отношении. Но и водопроводная вода далеко не везде может быть использована. Например, для аптек, фотографий и многих научных лабораторий вода из водопровода непригодна — ведь в ней всегда есть небольшое количество растворённых солей и некоторые органические вещества. Каким же путём освободиться от них?

Обычное фильтрование и химическая очистка здесь не помогут. Поэтому воду перегоняют. Перегонка воды производится в специальных аппаратах. На рисунке 14 показан часто употребляющийся для этой цели перегонный куб. Он состоит из котла с крышкой и пароотводной трубкой и холодильника в виде спирали, охлаждаемого снаружи проточной холодной водой. В котле кипит вода. Пары её поступают в холодильник и охлаждаются на холодных стенках змеевика. Капельки воды вытекают в приёмник. Этот процесс называется дистилляцией (или дестилляцией), что означает — стекание каплями, а получаемая вода — дистиллированной.

Рис. 14. Перегонный куб.

Однако и очищенная такой перегонкой вода всё ещё недостаточно чиста, — она содержит и летучие органические вещества, которые перегоняются вместе с водой, и растворённый воздух. Кроме того нужно помнить, что вода — весьма активное химическое вещество. Хотя и в незначительной степени, вода разъедает стенки металлических сосудов. Разъедает или, как говорят, «выщелачивает» вода и стекло, и фарфор.

Освободиться от летучих органических веществ не представляет труда: в перегонный куб добавляют марганцовокислый калий, легко окисляющий эти вещества в нелетучие соединения. Но избежать действия воды на стенки перегонного аппарата из обычного материала нельзя. Поэтому воду, полученную после первой перегонки с марганцовокислым калием в обычном аппарате (медном, лужёном, оловянном, стеклянном или фарфоровом), вновь перегоняют, пользуясь приборами, сделанными из платины, на которую вода не действует.

Полученная таким путём вода содержит в себе только растворённый воздух. Для удаления его воду долго кипятят, а затем охлаждают в безвоздушном пространстве. Такая вода уже совершенно чиста. Хранится она в запаянных платиновых сосудах, без доступа воздуха.

Как видите, получение совершенно чистой воды — довольно сложная и дорогая операция. Однако при изучении свойств воды подобной очистки избежать нельзя.

Совершенно чистая вода имеет неприятный вкус. Поэтому дистиллированную воду не применяют для питья. Кроме того дистиллированная вода вредна для организма: продолжительное употребление воды, лишённой солей, понижает солевой состав клеточного сока и приводит иногда к тяжёлым заболеваниям. Тем не менее в некоторых случаях перегонкой пользуются для получения питьевой воды. Например, в Баку, где грунтовые воды загрязнены нефтью, водопроводная сеть одно время питалась перегнанной морской водой. Однако к этой воде специально добавляли соли и насыщали её воздухом.

14. Вода в химии

Вода как растворитель имеет громадное значение и в промышленности, и в быту. Трудно найти какое-нибудь производство, в котором вода не использовалась бы как растворитель. Возьмём, например, производство сахара. Горячая вода извлекает из тонких стружек сахарной свёклы сахар; затем после очистки раствор упаривается, и из него выделяются кристаллы сахара. Без воды работа сахарного завода немыслима. Невозможно себе представить выделку кожи, травление и крашение различных тканей, мыловарение и множество других производств без использования водных растворов различных веществ.

Вода как растворитель представляет особенно большой интерес для химии.

Химики очень часто применяют воду для очистки получаемых ими продуктов. Эта очистка основана на том, что большинство веществ растворяется в горячей воде лучше, чем в холодной. Так, например, в 100 граммах воды при температуре в 100 градусов растворяется 342 грамма едкого натрия, а при 20 градусах 109 граммов, при 100 градусах в том же количестве воды растворяется 291 грамм борной кислоты, а при 20 градусах около 40 граммов. Желая получить чистое вещество, поступают так. Загрязнённое вещество растворяют в воде до тех пор, пока не получится насыщенный раствор, т. е. такой, в котором вещество больше уже не растворяется. Затем фильтрованием удаляют нерастворимые примеси и охлаждают жидкость. При этом образуется пересыщенный раствор, из которого по мере понижения температуры выпадает всё больше и больше чистых кристаллов вещества. Растворимые же примеси остаются в растворе. Растворение и кристаллизацию повторяют несколько раз, в зависимости от того, насколько чистый продукт надо получить. Если растворимость изменяется с повышением температуры незначительно (как, например, у поваренной соли: при 100 градусах в 100 граммах воды растворяется 39, 1 грамма соли, а при нуле градусов 35, 6 грамма), растворы упаривают. Так получают, например, выварочную соль.

Однако вода ценна не только как средство для очистки веществ. Очень часто она играет незаменимую роль как единственно возможная среда для протекания тех или иных химических процессов.

Одним из условий возникновения реакции является столкновение участвующих в ней молекул. В случае, если взаимодействуют газообразные вещества или жидкости, такое столкновение осуществляется легко: молекулы газов и жидкостей достаточно подвижны. Но как провести реакцию между твёрдыми веществами? Ведь в них движение молекул весьма стеснено, так как каждая из молекул закреплена в определённом месте кристалла, где она может только колебаться. Вы можете насыпать в стакан немного соли и лимонной или щавелевой кислоты, но реакции между ними не дождётесь: эта смесь может простоять без всяких изменений сколь угодно долго. Как же быть? Здесь на помощь снова приходит вода. Прибавьте в тот же стакан воды. Сода и кислота растворятся в воде, и мельчайшие частички их получат возможность сталкиваться друг с другом. Между ними моментально начнётся химическая реакция, которую легко заметить по выделению из раствора пузырьков одного из продуктов реакции — углекислого газа.