Места, где можно найти воду, связанную химически

Химически связанная вода наблюдается в различных природных и геологических условиях. Одно из наиболее понятных примеров — вода, которая связана с минеральными породами и рудами в виде кристаллогидратной воды. На рисунке ниже показано состояние связанной воды в гравитационной и капиллярно-подвешенной форме внутри пористой породы.

Минералы могут включать воздушные или гравитационно-связанные пузырьки воды, которые располагаются сверх между частицами породы. Поэтому они также называются «водоносными слоями». Главным образом, химически связанная вода встречается во внутрипородных капиллярах и порах, а также внутри минеральных матриц.

В почвенно-грунтовом состоянии химически связанная вода составляет около 10-15 процентов по всему объему почвы. Капиллярные связи в почвенных порах и способность пористой почвы удерживать воду зависят от размера и формы этих пор.

Поверхностное натяжение воды также способствует удерживанию влаги в верхних слоях почвы. Меньшее количество воды будет удерживаться в глубоких слоях почвы из-за гравитационной силы. Вода, которая находится в состоянии капиллярно-подвешенной связанной воды в порах, имеет плотность выше, чем свободная вода, и может быть полностью удержана внутри пор.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Капиллярно-подвешенная вода обычно находится в поровом пространстве водоносных песчаных почв, где ее наличие обязано физико-химическим свойствам воды. Сильно связанная с грунтом капиллярно-подпертая вода образует слоистые структуры, толще, чем тонкие слои молекул воды, и образует мениски в поровом пространстве.

Капиллярно-подвешенная кристаллогидратная влага встречается при температуре ниже плотности своим связей является энергии Гиббса и Лапласа. В песчаных почвах вода может быть связана с частицами вещества, такими как нефть и газ, в результате притяжения и прокаливанием на поверхностном слое.

Вода, связанная химически с нефтью и газом, имеет конституционную зависимость от температуры и состояния образования, что может быть наблюдаемо на рисунке 1. Большая энциклопедия нефти и газа подробно описывает свойства и формы связанной воды в составах нефти и газа, а также их влияние на различные процессы в топливно-энергетическом комплексе.

Химически связанная вода

Свойства химически связанной воды

Химически связанная вода часто представляет собой тонким слоем воды, равномерно распределенным внутри пористых материалов. Этот слой воды называется слоем мениски и может быть размером порядка нескольких микрометров.

Вещества, в которых присутствует химически связанная вода, могут выделяться из-под воздействия внешних факторов. Например, при нагревании гипса (СаСО4) влажность может составить около 20 процентов. При этом вода выделяется при повышенной температуре или при образовании специфической влажности. Также, в природе химически связанная вода присутствует в рудах железа.

Почвенно-грунтовое состояние

В почве химически связанная вода играет главную роль, обязано этому порядка 10-15 процент влажности, которая представляет собой связанную и недоступную для растений и других организмов воду. Вода в почве связана физико-химическими силами и имеет вид капиллярно-подпертой влаги, которая внутри почвы влагонапитана водоносными слоями или веществом с выгодными условиями для ее задерживания.

Связанная вода

Свойства связанной воды

Связанная вода обладает несколькими особыми свойствами:

• Гигроскопическая способность — она способна поглощать влагу из окружающей среды и удерживать ее, поддерживая определенный уровень влажности. Это свойство особенно характерно для почвы и грунта.
• Капиллярно-подвешенная вода — она может перемещаться по пористым материалам под воздействием капиллярных сил. Это объясняет способность воды подниматься вверх по капиллярам и тонкими порами в почве или грунте.
• Связанная вода может сохраняться в слоистой структуре и компонентах материала. Например, вода может быть частью кристаллической структуры или формировать кристаллогидратные соединения.
• Теплоемкость связанной воды может быть выше, чем у свободной воды, из-за присутствия других веществ или особенностей состава.

Появление связанной воды

Связанная вода может образовываться в результате различных процессов, таких как:

• Формирование кристаллогидратной структуры — вода может входить в состав кристаллов и образовывать с ними стабильные соединения. Например, сульфат кальция CaSO₄ может образовывать гидраты с разным числом молекул воды.
• Гравитационная связь — вода может оказаться связанной в материалах за счет гравитационного воздействия. Это может происходить в условиях, когда вода находится над образующимся слоем или находится в капиллярных системах.
• Конституционная связь — вода может быть связанной с материалом на уровне его химического состава. Например, некоторые минералы могут образовываться с учетом наличия воды в своем составе.

Вода может быть связанной разными способами и находиться внутри материала или на его поверхности. Например, она может быть частью капиллярной системы или образовывать тонкие слои на поверхности материала.

Рисунок: примеры связанной воды в почве и грунте

Видео:

Физико-химические свойства (плотность, электропроводность, минерализация) пластовых вод.

Физико-химические свойства (плотность, электропроводность, минерализация) пластовых вод. de Oil and Gas 2 618 vues il y a 5 ans 4 minutes et 37 secondes