Физические свойства дистиллированной воды кратко
Обновлено: 05.07.2024
На сегодняшний день дистиллированная вода находит массу различных применений в нашей жизни. По своей сути этот продукт представляет собой максимально очищенную воду, которая практически не содержит в себе никаких посторонних включений и примесей. Получают эту жидкость методом перегонки в специальных аппаратах, которые называются дистилляторы.
Химические и физические свойства
По своим характеристикам дистиллированная вода является достаточно уникальным продуктом. К примеру, если в ней отсутствуют любые посторонние примеси, тогда без осуществления фазового перехода эту воду можно либо перегреть выше стандартной температуры кипения, либо охладить ниже нуля без её замерзания. Однако оба процесса должны проводиться достаточно медленно.
При этом фазовый переход может произойти при взбалтывании, либо добавлении примесей. Например, если очень чистая дистиллированная вода была охлаждена ниже нуля, тогда добавление в неё кусочка льда или снега вызовет практически мгновенное замерзание с кристаллизацией воды по всему объёму.
Также стоит отметить, что дистиллированная вода является, по своей сути, диэлектриком. Проводимость электрического тока по ней весьма невелика. Согласно ГОСТу, этот показатель должен быть не выше 0,5 мСм/см. У такой воды ниже не только удельная электропроводность, но и pH, который находится на уровне от 5,4 до 6,6.
Где можно использовать дистиллированную воду?
Сфера применения такой воды очень велика. К примеру, автомобилисты используют её для добавления в аккумуляторы, стеклоомыватели, либо в качестве одного из компонентов охлаждающей жидкости, где вторым компонентом является концентрат антифриза. Химические свойства дистиллированной воды лучше всего подходят для выполнения возложенных на эти системы задач. В домашних условиях данную воду можно использовать для увлажнителей воздуха, которые работают методом ультразвука, а также в паровой технике. Кроме этого, очищать различные измерительные приборы лучше именно дистиллированной водой, ведь она не содержит вредных примесей, которые будут нарушать точность показаний.
Вред и польза очищенной воды
В целом существует два мнения. Первое из них заключается в том, что дистиллированную воду можно пить не только без вреда, но и с пользой для здоровья. Это связано с тем, что те минеральные вещества, которые содержатся в обычной воде, наш организм не способен усвоить и, в результате, они начинают оседать в организме (в частности образовывая камни в желчном пузыре и почках). Другое мнение противоположно и связано с тем, что, потребляя дистиллированную воду, человек не может получить необходимых для нормальной жизнедеятельности минеральных веществ, что, в свою очередь, делает организм более уязвимыми к различным заболеваниям.
Знать все о дистиллированной воде – о том, что это такое, как ее получают, необходимо представителям самых разных сфер. На это вещество действует ГОСТ, но также надо учесть плотность и температуру кипения и замерзания, электропроводность и другие базовые свойства вещества. Дистиллированную воду изготавливают специально, и потому многих интересуют подробности про воду в емкостях 5 л и другого объема.
Что это такое?
С точки зрения химиков, дистиллированная вода не значит, что она подвергнута неким таинственным манипуляциям — наоборот, все очень четко расписывается. Главной особенностью этого вещества является очистка от минеральных солей и других примесей. И хотя это не чистое вещество (химически) – полностью чистую с точки зрения химии воду вырабатывают только в лабораториях для особо точных анализов при многократной перегонке в вакууме, а не обычными манипуляциями — все же оно гораздо чище даже лучшей природной или водопроводной воды. Основные характеристики и химический состав такого вещества определены в государственном стандарте, о котором еще пойдет речь. Базовыми физическими аспектами дистиллированной воды являются:
точки кипения и замораживания;
По умолчанию дистиллированная вода не может считаться стерильной, и если это свойство упомянуто в названии, то это подразумевает тщательную дезинфекцию. На обычных же производствах, не для медицинских нужд, обеззараживанием практически не занимаются, в основном следят за химическим составом. По субъективному восприятию дистиллят не отличается от обычной качественной воды, соответствующей санитарным нормам. У него точно так же отсутствует вкус и запах, точно так же это будет полностью прозрачная жидкость.
Из названия дистиллированной воды обычно делают вывод, что в промышленности ее получают путем дистилляции — но не все так просто, и за последние столетия технология сделала большой шаг вперед.
При выпаривании получается жидкость, на 99,5% свободная от:
микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности;
разнообразных органических включений.
Способность растворять любое известное вещество сохранена. Классическая промышленная технология выработки дистиллированной воды состоит в использовании крупных перегонных кубов, соединенных с охладительной системой. Этот охладитель обычно представляет собой спиральную трубу из стекла, помещенную в резервуар с обычной холодной водой. Проблема такой технологии очевидна — даже при невысокой общей производительности понадобится крупная установка. Кроме того, операторы должны будут контролировать ее работу беспрерывно.
Перегонка может производиться как единожды, так и многократно — с учетом требуемой чистоты. Но в промышленности находят применение и другие способы:
фракционная дистилляция (много циклов конденсации и испарения в разделенных вертикальных резервуарах);
перегонка паром (в жидкую среду подается нагревающий пар);
дистилляция в вакууме, для создания которого используют особые вакуумные насосы и регулирующие устройства;
перегонка в ректификационных колоннах — такой метод считается очень результативным;
Основные свойства
Действующий ГОСТ на дистиллированную воду — 6709-72. Этот стандарт определяет не только свойства продукции, но и базовые требования к технологии ее выработки. Плотность достигает наибольшего значения при нагреве от 3,8 до 4,2 градусов, затем она будет снижаться. Если принять плотность при 4 градусах за единицу, то при 20 градусах она составит только 0,9982. При 100 градусах показатель равен 0,9584, а при 0 градусов — 0,9998.
Но если нагреть дистиллированную воду до температуры кипения обычной воды, она не станет кипеть. Достаточно, однако, добавить в этот момент хотя бы небольшое количество других веществ, таких как сахар или соль, и бурление начнется моментально. Точка замерзания может достигать – 10 градусов и ниже. Потому, когда обычная вода замерзает, дистиллят остается в безупречном жидком состоянии.
Но чтобы изменить ситуацию с кипением и затвердением, не обязательно даже что-то добавлять — нарушить однородность среды помогает взбалтывание.
Важную роль играют электрические свойства жидкости. В отличие от простой воды, дистиллированная не является проводником, а выступает практически диэлектриком. Чем чище конкретный образец вещества, тем выше его сопротивление — а уровень проводимости, напротив, меньше. Стандартная норма удельной электропроводности дистиллята составляет 5х10-4 См/м, а электросопротивление — минимум 200 кОм*см. Что касается жесткости качественной дистиллированной воды, то она вполне мягка — нормативный показатель не превышает 2 мг эквивалента на 1 л, и потому такая жидкость пригодна для терапии ряда заболеваний.
Важную роль играет индекс PPM. За таким английским сокращением скрывается показатель содержания частиц солей на 1000000 молекул или, более упрощенно, количество миллиграммов солей на 1 л жидкости. Если этот показатель равен 1000 и более, то подобная вода крайне мало подходит для питья. Санитарный надзор предписывает употреблять ее только при самой острой и крайней необходимости, при отсутствии иных питьевых источников.
Качественный дистиллят имеет показатель PPM от 0 до 5, то есть это другая крайность — при длительном употреблении такой воды нарушается баланс минеральных солей в организме, и опять же может получиться вред вместо пользы.
Необходимо учитывать и коэффициент или показатель преломления. Он выражает то, насколько и каким образом меняется ход луча при пересечении различных сред. В данном случае на границе дистиллята и воздуха этот коэффициент составляет 1,333. Интереснее обстоят дела с кислотностью дистиллированной воды. В момент получения она находится на нейтральной отметке, водородный показатель — 7. Но при контакте с воздухом, который на практике неизбежен, он становится равен 5,5-6,5, то есть получается слабокислая среда.
Процесс дистилляции в любом случае приводит к резкому сокращению числа микробов и других микроорганизмов. Их количество должно быть не больше, чем в доброкачественной питьевой воде — разумеется, если исполняются стандарты и технические условия. На 1 мл допускается присутствие максимум 100 клеток микроскопических организмов, при этом среди них не должно быть представителей самых опасных (безусловно патогенных) видов. Из-за такой малой микробиологической нагрузки, кстати, дистиллят хранится довольно длительное время.
Но конкретный период использования варьируется в зависимости от области применения. Так, в медицинской сфере срок годности или хранения не превышает 72 часов. Если же жидкость хотят использовать для инъекций, то она должна быть применена или утилизирована в течение 24 часов.
Но эти сроки относятся только к обычной (не стерилизованной) воде. Если же ее стерилизовали, то есть иные сроки использования.
Так, дезинфицированные суспензии можно хранить от 7 до 365 суток (в зависимости от типа препарата). Использовать смеси для глазных капель надо минимум за 48 часов, а максимум за 90 суток. Но конкретный срок точно так же устанавливается в соответствии с технической документацией изготовителя. Срок годности лекарственных смесей для новорожденных составляет 5-30 дней. Прочие указания:
лекарственные смеси, содержащие глюкозу, должны использоваться за 1 день;
медикаменты с нестерильной водой должны быть использованы максимум за 10 суток;
в лабораториях приготовленную для анализов дистиллированную воду полагается полностью израсходовать за 24 часа;
если жидкость делают для аккумуляторов, то ее срок использования теоретически не ограничивается;
в неплотно закрытой или тем более вовсе негерметичной таре, рядом с источниками тепла дистиллированная вода портится особенно быстро, и в таких условиях ее надо использовать совершенно немедленно;
перед использованием дистиллята в ответственных лабораторных и медицинских целях рекомендуется проводить контрольные анализы, и при отклонении от установленных показателей — исключать его применение;
для хранения обычно используют емкости из полиэтилена или фторопласта;
независимо от применения емкостей из этих или других веществ должно быть подтверждено отсутствие влияния конкретного резервуара на дистиллированную воду.
Ниже приведены важнейшие физические свойства чистой воды:
| Молекулярная масса | 18,01 |
| Радиус молекул, нм | 0,138 |
| Плотность, кг/м 3 : при t = 0°С при t = 3,98°С при t = 20°С | 999,841 999,973 998,203 |
| Плотность льда (при t = 0°С), кг/м 3 | 916,8 |
| Плотность насыщенного пара (при t = 100°С), кг/м 3 | 0,598 |
| Удельная теплоемкость воды, кДж/кг·К: при t = 0 °С при t = 20 °С | 4,218 4,182 |
| Удельная теплоемкость льда при t = 0°С, кДж/кг·К | 2,04 |
| Удельная теплоемкость водяного пара при t = 100°С, кДж/кг·К | 2,14 |
| Удельная теплота плавления льда (при нормальных условиях), кДж/кг·К | 317,6 |
| Удельная теплота парообразования воды при атмосферном давлении и t = 100°С, кДж/кг·К | 2250,8 |
| Теплопроводность воды, ккал/м·ч·°С: при t = 0 °С при t = 20 °С при t = 100 °С | 0,47 0,52 0,59 |
| Теплопроводность льда при t = 0°С, ккал/м·ч·°С | 1,94 |
| Теплопроводность водяного пара при атмосферном давлении и t = 100°С, ккал/м·ч·°С | 0,02 |
| Поверхностное натяжение на границе с воздухом, мН/м: при t = 0°С при t = 20°С при/ = 100°С | 74,6 72,7 58,9 |
| Динамическая вязкость, мПа·с: при t = 0 °С при t = 20 °С при t = 100 °С | 1,79 1,00 0,28 |
| Динамическая вязкость насыщенного водяного пара при t = 100 °С, мП·с | 0,012 |
| Удельная электропроводность абсолютно чистой воды, См/м | 1,5 · 10 -6 |
| Диэлектрическая проницаемость, Ф/м | 81 |
Максимальное содержание примесей в дистиллированной воде устанавливается ГОСТ-6709-72.
Технические требования к воде дистиллированной (ГОСТ-6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия"
ГОСТ-6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия" устанавливает следующее содержание примесей, которое допустимо в дистиллированной воде:
| Наименование показателя | Норма |
| 1. Массовая концентрация остатка после выпаривания, мг/дм 3 , не более | 5 |
| 2. Массовая концентрация аммиака и аммонийных солей (NH4), мг/дм 3 , не более | 0,02 |
| 3. Массовая концентрация нитратов (КО3), мг/дм 3 , не более | 0,2 |
| 4. Массовая концентрация сульфатов (SO4), мг/дм 3 , не более | 0,5 |
| 5. Массовая концентрация хлоридов (Сl), мг/дм 3 , не более | 0,02 |
| 6. Массовая концентрация алюминия (Аl), мг/дм 3 , не более | 0,05 |
| 7. Массовая концентрация железа (Fe), мг/дм 3 , не более | 0,05 |
| 8. Массовая концентрация кальция (Сa), мг/дм 3 , не более | 0,8 |
| 9. Массовая концентрация меди (Сu), мг/дм 3 , не более | 0,02 |
| 10. Массовая концентрация свинца (Рb), %, не более | 0,05 |
| 11. Массовая концентрация цинка (Zn), мг/дм 3 , не более | 0,2 |
| 12. Массовая концентрация веществ, восстанавливающих КМnО4(O), мг/дм 3 , не более | 0,08 |
| 13. рН воды | 5,4…6,6 |
| 14. Удельная электрическая проводимость при 20 °С, См/м, не более | 5·10 -4 |
Об электрическом сопротивлении дистиллированной воды
Как видим, в дистиллированной воде допускается незначительное наличие примесей. Несмотря на то, что ее, вроде бы, принято именовать диэлектриком, все же она имеет не слишком высокое электрическое сопротивление (равное всего 2000 Ом*м). Т.е. это, по сути, неполноценный диэлектрик.
О том, как в домашних условиях измерить электрическое сопротивление (дистиллированной) воды, можно посмотреть здесь
В самом деле, электрическое сопротивление даже низкокачественных твердых и жидких диэлектриков лежит в интервале 10 6 …10 8 Ом*м. Это, например, дерево, мрамор. Тогда как у хороших диэлектриков его величина гораздо выше и составляет 10 14 …10 18 Ом*м. К ним относятся такие известные диэлектрики, как полиэтилен, фарфор и т.д. Электрическое сопротивление неионизированных газов еще выше и составляет 10 17 …10 18 Ом*м.
Т.е., вода дистиллированная (не говоря уже, скажем, о водопроводной) является диэлектриком весьма условно. На самом деле, по величине удельного электрического сопротивления ее можно было бы отнести, скорее, к классу полупроводников.
Правда, в отличие от них, вода, вроде бы, не проявляет типичных полупроводниковых свойств (например, таких, как односторонняя проводимость, вызванная наличием p-n перехода; экспоненциальная зависимость электрического сопротивления от температуры и т.д.).
В самом деле, рассмотрим удельное сопротивление типичных полупроводников:
- Йод: 2·10 5 Ом*м,
- Антимонит: 2·10 5 Ом*м,
- Селен: 5·10 3 Ом*м,
- Пятиокись ванадия: 10 1 …10 2 Ом*м.
Как видим, эти цифры и в самом деле сравнимые с удельным электрическим сопротивлением дистиллированной воды. Поэтому считать ее диэлектриком можно лишь условно.
Дистиллированная вода диэлектрик лишь относительно. Даже высокой степени очистки. Но и полупроводниковых свойств у нее нет.
Да, дистиллированную воду невозможно использовать, скажем, для электрической изоляции, в отличие от ряда других жидкостей-диэлектриков. Более того, малейшая примесь чего-нибудь растворимого, даже в небольшом количестве, способна резко снизить электрическое сопротивление воды. А такой примесью может быть даже газ, содержащийся в воздухе, например, оксид азота NO2, NO3, оксид серы и т.п.
Как получают
Дистиллированная вода – это продукт перегонки обычной воды, прошедшей предварительную подготовку (различные виды очищения).
Для дистилляции жидкость помещается в дистиллятор, где она сначала переходит в парообразное состояние, а после охлаждения конденсируется. Перед этим вода должна пройти специальную подготовку, которая может включать несколько этапов. Необходимость каждого из них определяется состоянием воды в конкретной местности и наличием в ней тех или иных примесей. Для того чтобы подготовить воду к дистилляции, нужно очистить ее от таких составляющих:
- взвешенные частицы (удаляются с помощью фильтров с наполнителем из активированного угля или кварцевого песка);
- растворенные газы (для их испарения воду необходимо нагреть почти до температуры кипения);
- соли (для обессоливания используются разные методы – химический, электрохимический, магнитный, ионообменный).
Для очищения воды может применяться также метод коагуляции.
Только должным образом подготовленная и подвергнутая затем перегонке в специальных аппаратах вода может считаться по-настоящему очищенной.
Состав и свойства
Дистиллированная вода не содержит микроорганизмов, а неорганические вещества могут присутствовать в ней в небольших количествах. Состав дистиллированной воды должен соответствовать требованиям ГОСТ 6709-72.
Допустимое количество примесей
Содержание примесей регламентируется ГОСТом и не должно превышать указанных в нем значений. Например, количество нитратов может составлять не больше 0,2 мг/л, железа – не больше 0,05 мг/л, сульфатов – не больше 0,5 мг/л.
Чтобы дистиллированная вода не теряла своих свойств, ее нужно хранить в герметически закрытой стеклянной таре или полиэтиленовых (фторопластовых) емкостях, согласно требованиям ГОСТ 6709-72.
Физико-химические параметры
Свойства дистиллированной воды определяются ее составом. Некоторые из них такие же, как у обычной воды. Например, она также не имеет цвета и запаха. Однако показатель pH дистиллированной воды равен 5,4-6,6, что соответствует слабокислой среде. В ней нет примесей, но растворен углекислый газ, образующий углекислоту. У обычной же воды за счет большого количества примесей щелочной состав, поэтому ее pH выше 7 (нейтрального).
Как известно, обычная вода замерзает при 0 ºC. А при какой температуре замерзает дистиллированная вода, становится ясно, если вспомнить физику процесса. Кристаллы льда начинают образовываться в первую очередь на твердых частицах, а в очищенной воде практически нет примесей и полностью отсутствуют взвеси. Так что для нее этот показатель на несколько градусов ниже.
А вот на температуру кипения отсутствие примесей существенно не влияет. Температура кипения дистиллированной воды, как и обычной, составляет 100 ºC.
Электропроводность воды зависит от количества содержащихся в ней ионов. Различные химические соединения при растворении в воде распадаются на ионы с отрицательным или положительным зарядом. Если вода очищена от примесей, количество ионов в ней незначительно. Это и дает ответ на вопрос, проводит ли дистиллированная вода электрический ток: из-за небольшого содержания заряженных частиц она является очень слабым электролитом.
Плотность воды определяется количеством растворенных в ней солей и других примесей. Чем выше их процентное содержание, тем выше плотность. Этот показатель меняется с изменением температуры и достигает максимального значения при 4 ºC. У очищенной воды он ниже, чем у обычной. Плотность дистиллированной воды при 20 ºC составляет 998,203 кг/м3.
Где применяется
Благодаря своим особенным свойствам дистиллированная вода находит применение в медицине, фармакологии, промышленности и быту.
Многих интересует, чем отличается дистиллированная вода от обычной. Главное отличие в том, что она не содержит химически активных примесей и пирогенных веществ. Очищенная вода необходима при производстве медикаментов и косметических средств, применяется для разбавления концентрированных веществ, антифризов и электролитов, а также для разведения лекарственных препаратов.
Стоит сказать и о том, для чего нужна дистиллированная вода в быту.
Такая вода не образует твердых отложений (накипи), поэтому ее целесообразно использовать в отопительных системах, а также в современных утюгах с функцией подачи пара. Кроме того, ею заполняют аквариумы и разбавляют электролит в автомобильных аккумуляторах.
Срок годности дистиллированной воды, которая используется в фармацевтической отрасли, 3 суток. В остальных случаях он не ограничен.
Приготовление в домашних условиях
Чтобы получить очищенную воду для питья в домашних условиях, можно прибегнуть к такому способу, как замораживание. Для этого нужно налить обычную воду (желательно отстоянную или очищенную с помощью фильтров) в емкость и поместить ее в морозильную камеру. Быстрее замерзнет жидкость с наименьшим содержанием примесей – это примерно две трети объема. Остальное нужно слить. Растопив лед, получим дистиллированную воду.
Пригодится также информация о том, чем еще можно заменить лабораторную дистиллированную воду. Дистиллятом, полученным в результате выпаривания в домашних условиях.
Для дистилляции предварительно отстоянной воды нужно надеть на носик кипящего чайника литровую банку и подставить под нее сосуд, куда будет стекать конденсат.
А самый простой способ – собрать чистую дождевую воду. Она является дистиллированной.
Читайте также: