Состав морской воды схема

Из чего состоит морская вода: состав в процентах и плотность

Море покрывает большую часть планеты Земля. Но что мы знаем о нем? Из чего состоит морская вода? Каковы ее физические свойства? Чем морская вода отличается от питьевой? И как сделать из одной другую? Постараемся ответить на все эти вопросы по очереди.

Просто соленая вода?

Многие знают, какое море на вкус, а те, кто не знает, догадываются. Оно соленое. Но неужели можно создать море дома, всего лишь смешав соль и воду? Это не совсем так. Количество обычной воды в морской составляет 96,5 %. Остальные 3,5 % — это примеси. Их точный состав удалось выяснить только в конце 19 века, во время кругосветной экспедиции. Но задолго до этого ученые знали, что примеси, делающие воду такой соленой, представляют собой не обычную поваренную соль. На самом деле в море растворены все элементы из периодической системы Менделеева. Их присутствие минимально, но неоспоримо.

В той самой экспедиции были взяты 77 проб воды в разных районах Мирового океана. Тогда было сделано удивительное открытие: несмотря на огромное количество морской воды на поверхности Земли, процентное соотношение основных ионов в ней всегда остается неизменным. Что это значит, разберем ниже. Заодно узнаем, из чего состоит морская вода.

Постоянство солевого состава

Именно это открытие, также называемое законом Дитмара, было сделано в кругосветной экспедиции конца 19 века. Химик, чье имя было дано этой закономерности, выяснил, что в морской воде количественное соотношение главных ионов практически неизменно в различных регионах планеты. Доля остальных веществ настолько мала, что не является существенной и не учитывается при проведении различных гидрохимических исследований.

Главные ионы, т. е. вещества в количестве более 0,01 %, составляют основную массу солей. Именно они главным образом влияют на физические и химические свойства морской воды. Их количество зависит от разных факторов, в том числе и от условий окружающей среды. Но при общей концентрации соли в морской воде, равной 35,16 ‰, массы примесей имеют четкое значение, приведенное в таблице ниже. Посмотрим, из чего состоит морская вода.

Как мы можем видеть, большую часть составляют хлориды. С учетом постоянства солевого состава на основе этих данных можно определить полный состав пробы морской воды. Для этого вычисляют концентрацию хлора, а на основе полученных данных узнают методом соотношений, какую долю составляют остальные элементы.

Физические свойства

Как и любое другое вещество, морская вода обладает различными характеристиками, которые ученые узнают в результате исследований. Эти данные позволяют получить представление о многих процессах, происходящих на глубине и оказывающих влияние на нашу планету. Например, не все знают, что вода обладает способностью сжиматься. Под давлением массы, воздействующей на нее сверху, она может менять объем.

На поверхности это практически незаметно, но чем глубже, тем явственнее становится данная особенность. Под давлением в сотни атмосфер сжимаемость достигает довольно больших масштабов. Ученые утверждают, что если бы не это свойство воды, уровень океана был бы выше на 30 метров. В этом случае поверхность Земли выглядела бы совсем иначе.

Соленость

Мы уже выяснили, сколько соли в морской воде, и знаем, что ее количество практически неизменно. Тем не менее оно немного варьируется – от 33 до 37 ‰, за редкими исключениями. Среднее значение составляет 34,72 ‰. Этот показатель зависит от количества осадков, выпадающих в том или ином регионе, температуры воздуха, влияющей на интенсивность испарений, и количества пресных водоемов, напрямую соединенных с морем.

Самый высокий процент солености зарегистрирован в Атлантическом океане. Средний показатель в его северной части составляет 35,06 ‰. Наименьшее значение принадлежит Тихому океану. Тем не менее существуют водоемы, в которых показатель солености значительно превышает усредненные значения. К ним относят Средиземное и Красное моря. Высокие температуры воздуха, большая интенсивность испарения и малое количество осадков поднимают уровень солености до рекордных 38-42 ‰. В целом же состав морской воды Черного моря и многих других примерно одинаков. Вероятно, дело в том, что все они связаны между собой.

Некоторые утверждают, что морская вода содержит 5 ‰ соли. Но такой показатель встречается крайне редко, только в минеральных озерах. Например, уровень солености Азовского моря — 11 ‰, Черного — 18 ‰, Красного — 41 ‰, а Мертвого — 300 ‰.

Температура

Было бы наивно полагать, что этот показатель одинаков для всей морской воды в мире. Температура воздуха в регионах, приближенных к полюсам, опускается до минимальных отметок. На экваторе же, наоборот, всегда отмечается стабильно жаркая погода. А вот диапазон изменений температуры воды значительно ниже, он колеблется от -2 до 30 о С. Средний показатель во всем Мировом океане составляет всего 3,73 о С. Причем на поверхности вода в несколько раз теплее, чем на глубине 2-5 тыс. м.

Может вызвать некоторое недоумение тот факт, что температура морской воды в некоторых регионах опускается до -2 о С. Все знают, что при 0 о С H₂O превращается в лед. Так и есть, но морская вода, как мы уже выяснили, включает примеси, которые изменяют ее характеристики, и в том числе снижают температуру замерзания. Чем выше процент солености, тем ниже этот показатель. Например, при сравнительно небольшом количестве соли в воде (24,7 ‰) температура замерзания будет равна -1,33 о С.

Плотность

Малейшие изменения этого показателя вызывают движение воды и приводят к возникновению вертикальных и горизонтальных потоков. Именно поэтому плотность морской воды изучают при любых океанологических исследованиях. Она измеряется в кг/м 3 и представляет собой массу единичного объема.

Плотность пресной воды при температуре 4 о С составляет 1000 кг/м 3 , а морской при солености, равной 35 ‰, – 1027,81 кг/м 3 . Эта разница возникает из-за примесей, входящих в ее состав. Чем больше содержится соли в морской воде, тем выше будет показатель плотности. Обычно ее значение колеблется от 1025 до 1033 кг/м 3 .

Кроме того, плотность морской воды меняется в зависимости от глубины: чем ближе к поверхности, тем она ниже. Но существуют исключения. Например, при интенсивных испарениях, связанных с высокой температурой воздуха, на поверхности увеличивается соленость. Соответственно, и плотность моря в верхних слоях растет.

Химический состав

Как мы выяснили выше, количество примесей в морской воде примерно одинаково. Но какие именно вещества делают ее такой, какая она есть?

Считается, что современный химический состав морской воды сформировался примерно 1 млрд лет назад. Уже тогда она была такой же соленой, как сейчас. И особенно удивительным кажется предположение Р. Квинтона, который в 1904 году заявил, что минеральный состав морской воды и крови примерно одинаков. В 1910 году А. Б. Маллун подтвердил эту догадку. По его мнению, набор химических веществ в морской воде того периода, когда появились первые костистые и хрящевые рыбы, аналогичен крови всех животных. Но до сих пор эта гипотеза имеет как сторонников, так и противников.

Морская вода содержит различные вещества, количество которых в процентах приведено в таблице ниже.

Источник

Разбираем химический состав морской воды

Морская вода – многоэлементное вещество. Начиная с XIX века, ученые с большим вниманием относятся к ее изучению.

Современный состав элементов океанических вод сформировался миллионы лет назад, с тех же времен известно и благотворное влияние на человека.

Из чего состоит?

В водах мирового океана растворены в большей или меньшей степени все элементы периодической системы Менделеева.

В процентном соотношении воды 96,5, оставшиеся 3,5 – примеси.

Химический состав морской воды разнится в зависимости от ее происхождения.

На заметку! В природном варианте химический состав подразделяют на пять основных групп. Первая ответственна за солевой состав, оставшиеся четыре – за концентрацию примесей.

Главные ионы

В данную подгруппу, занимающую 99,98 % от общей массы примесей, входят 11 элементов:

1. Хлор (Cl).
2. Натрий (Na).
3. Сульфат.
4. Магний (Mg).
5. Кальций (Ca).
6. Калий (K).
7. Бикарбонат, иное название карбо уголь.
8. Бром (Br).
9. Барит.
10. Стронций (Sr).
11. Фтор (F).

Некоторые элементы представлены в виде минералов.

Растворенные газы

Группа инертных газов:

Справка! Соотношение кислорода к азоту в морской воде равно пропорции 1 к 2, а не 1 к 4 в отличии от воздуха.

Биогенные составляющие

В состав подгруппы входят:

1. Углерод (С).
2. Водород (Н).
3. Фосфор (Р).
4. Кремний (Si).
5. Железо (Fe).
6. Марганец (Mn).

Перечисленные элементы как в чистом виде, так и в виде соединений, составляют морские организмы.

Микроэлементы

Подгруппа составляющих в концентрации менее 1*10 -6 . Сюда входит большинство элементов периодической системы.

Органические вещества

Данная подгруппа состоит из особых элементов – результатов естественных биологических процессов в океане, и аллохтонных составляющих.

Последняя группа возникает при влиянии сторонних факторов, в том числе человеческого воздействия.

Морская вода, созданная в домашних условиях, представлена аналогичным составом, но в меньшей концентрации. Основой служит пресный аналог с растворенной в нем солевой смесью.

Важно! Морскую воду можно как приобрести в аптеке, так и создать в домашних условиях. Однако разница с оригиналом существенна и, при возможности, стоит использовать природный вариант.

Хим. состав, перечисленный выше, усреднен. В зависимости от географического положения водоема, а так же природных факторов, концентрация примесей может меняться.

Отличается ли в разных морях?

С учетом среднегодового климатического фона, в каждом море свой химический состав.

Процентное различие солености морей относительно океанических вод по мере убывания:

В зависимости от места забора пробы, состав элементов и их концентрация может разниться.

Каспийское море более насыщено сульфатами калия и магния, Мертвое — отличается максимальной концентрацией брома, Балтийское содержит большее количество воды и меньшее примесей. Черное море отличается богатством сероводородными соединениями. Эти воды наиболее схожи с составом крови человека.

Азовское море опреснено благодаря большим объемам поступающих речных вод. Поэтому его состав обогащен ионами натрия — 3,496, калия — 0,132, магния — 0,428, кальция — 0,172, хлора — 6,536, брома — 0,021, сульфат — 0,929, гидрокарбонат — 0,169.

Физические свойства

В зависимости от температурного режима и солености, разнятся и показатели физических свойств.

В усредненном диапазоне температуры и солености, получают следующие данные:

• 1020 — 1030 кг/м³;
• Скорость звука 1500 м/с.
• Вязкость 9,02 миллипуаз;
• Замерзание -1,9 C o ;
• Кипение 100,53 C o .

Справка! Чем больше концентрация соли, тем сильнее увеличивается плотность, ниже температура замерзания и выше кипения.

Влияние на человека

Благодаря химическому составу, морская вода благотворно воздействует на все отделы человеческого организма. Под ее влиянием ослабевают боли, улучшается циркуляция лимфы и крови, укрепляется опорно-двигательный аппарат, эндокринная, нервная и сердечно-сосудистая системы.

Концентрация элементов в морской воде придает ей антибактериальное свойство. Повышается эластичность кожи, проходят угревые высыпания и другие последствия аллергических реакций.

Благодаря содержанию солей, организм легко и комфортно ощущает себя в морской воде. Минимизируется нагрузка на суставы, а кровообращение равномерно циркулирует по всем отделам.

Заключение

Морская вода – природный кладезь химических элементов. В зависимости от ее агрегатного состояния, химического состава будут разниться и физические свойства.

Спектр применения соленой воды широк: от промышленной сферы до индустрии красоты и здоровья. Географическое расположение, климатические условия и глубина – также немаловажные факторы, влияющие на составляющие и, соответственно, свойства воды.

Источник