Чи знаєте ви з чого складається морська вода: склад у відсотках і щільність

Море покриває велику частину планети Земля. Але що ми знаємо про нього? З чого складається морська вода? Які її фізичні властивості? Чим морська вода відрізняється від питної? І як зробити з однієї іншу? Постараємося відповісти на всі ці питання по черзі.

Просто солона вода?

Багато хто знає, яке море на смак, а ті, хто не знає, здогадуються. Воно солоне. Але невже можна створити море вдома, лише змішавши сіль і воду? Це не зовсім так. Кількість звичайної води в морській становить 96,5%. Решта 3,5% — це домішки. Їх точний склад вдалося з’ясувати тільки наприкінці 19 століття, під час навколосвітньої експедиції. Але задовго до цього вчені знали, що домішки, які роблять воду такою солоною, являють собою не звичайну кухонну сіль. Насправді в морі розчинені всі елементи з періодичної системи Менделєєва. Їх присутність мінімальна, але незаперечна.

У тій самій експедиції було взято 77 проб води в різних районах Світового океану. Тоді було зроблено дивовижне відкриття: незважаючи на величезну кількість морської води на поверхні Землі, процентне співвідношення основних іонів у ній завжди залишається незмінним. Що це означає, розберемо нижче. Заодно дізнаємося, з чого складається морська вода.

Сталість сольового складу

Саме це відкриття, також зване законом Дітмара, було зроблено в навколосвітній експедиції кінця 19 століття. Хімік, чиє ім’я було дано цій закономірності, з’ясував, що в морській воді кількісне співвідношення головних іонів практично незмінно в різних регіонах планети. Частка інших речовин настільки мала, що не є суттєвою і не враховується при проведенні різних гідрохімічних досліджень.

Головні іони, тобто речовини в кількості більше 0,01%, становлять основну масу солей. Саме вони головним чином впливають на фізичні та хімічні властивості морської води. Їх кількість залежить від різних факторів, в тому числі і від умов навколишнього середовища. Але при загальній концентрації солі в морській воді, що дорівнює 35,16, маси домішок мають чітке значення, наведене в таблиці нижче. Подивимося, з чого складається морська вода.

Як ми можемо бачити, більшу частину складають хлориди. З урахуванням сталості сольового складу на основі цих даних можна визначити повний склад проби морської води. Для цього обчислюють концентрацію хлору, а на основі отриманих даних дізнаються методом співвідношень, яку частку складають інші елементи.

Фізичні властивості

Як і будь-яка інша речовина, морська вода володіє різними характеристиками, які вчені дізнаються в результаті досліджень. Ці дані дозволяють отримати уявлення про багато процесів, що відбуваються на глибині і впливають на нашу планету. Наприклад, не всі знають, що вода має здатність стискатися. Під тиском маси, що впливає на неї зверху, вона може змінювати обсяг.

На поверхні це практично непомітно, але чим глибше, тим явнішою стає ця особливість. Під тиском у сотні атмосфер стисканість досягає досить великих масштабів. Вчені стверджують, що якби не ця властивість води, рівень океану був би вищим на 30 метрів. У цьому випадку поверхня Землі виглядала б зовсім інакше.

Солоність

Ми вже з’ясували, скільки солі в морській воді, і знаємо, що її кількість практично незмінна. Проте воно трохи варіюється — від 33 до 37 осіб, за рідкісними винятками. Середнє значення становить 34,72. Цей показник залежить від кількості опадів, що випадають в тому чи іншому регіоні, температури повітря, що впливає на інтенсивність випарів, і кількості прісних водойм, безпосередньо з’єднаних з морем.

Найвищий відсоток солоності зареєстровано в Атлантичному океані. Середній показник у його північній частині становить 35,06. Найменше значення належить Тихому океану. Проте існують водойми, в яких показник солоності значно перевищує усереднені значення. До них відносять Середземне і Червоне моря. Високі температури повітря, велика інтенсивність випаровування і мала кількість опадів піднімають рівень солоності до рекордних 38-42. Загалом же склад морської води Чорного моря і багатьох інших приблизно однаковий. Ймовірно, справа в тому, що всі вони пов’язані між собою.

Дехто стверджує, що морська вода містить 5-солі. Але такий показник зустрічається вкрай рідко, тільки в мінеральних озерах. Наприклад, солонощі Азовського моря: 11, Чорного — 18, Червоного — 41, а Мертвого — 300.

Температура

Було б наївно вважати, що цей показник однаковий для всієї морської води в світі. Температура повітря в регіонах, наближених до полюсів, опускається до мінімальних позначок. На екваторі ж, навпаки, завжди відзначається стабільно спекотна погода. А ось діапазон змін температури води значно нижчий, він коливається від -2 до 30 ^оС. Середній показник у всьому Світовому океані становить всього 3,73 ^оС. Причому на поверхні вода в кілька разів тепліша, ніж на глибині 2-5 тис. м.

Може викликати певний подив той факт, що температура морської води в деяких регіонах опускається до -2 ^оС. Всі знають, що при 0 ^оС H₂O перетворюється на лід. Так і є, але морська вода, як ми вже з’ясували, включає домішки, які змінюють її характеристики, і в тому числі знижують температуру замерзання. Чим вищий відсоток солоності, тим нижче цей показник. Наприклад, при порівняно невеликій кількості солі у воді (24,7 ^) температура замерзання дорівнюватиме -1,33 ^оС.

Щільність

Найменші зміни цього показника викликають рух води і призводять до виникнення вертикальних і горизонтальних потоків. Саме тому щільність морської води вивчають при будь-яких океанологічних дослідженнях. Вона вимірюється в кг/м³ і являє собою масу одиничного об’єму.

Щільність прісної води при температурі 4 ^оС становить 1000 кг/м³, а морської при солоності, рівній 35 плечей, — 1027,81 кг/м³. Ця різниця виникає через домішки, що входять до її складу. Чим більше міститься солі в морській воді, тим вище буде показник щільності. Зазвичай її значення коливається від 1025 до 1033 кг/м³.

Крім того, щільність морської води змінюється залежно від глибини: чим ближче до поверхні, тим вона нижча. Але існують винятки. Наприклад, при інтенсивних випарах, пов’язаних з високою температурою повітря, на поверхні збільшується солоність. Відповідно, і щільність моря у верхніх шарах зростає.

Хімічний склад

Як ми з’ясували вище, кількість домішок у морській воді приблизно однакова. Але які саме речовини роблять її такою, яка вона є?

Вважається, що сучасний хімічний склад морської води сформувався приблизно 1 млрд років тому. Вже тоді вона була такою ж солоною, як зараз. І особливо дивним здається припущення Р. Квінтона, який в 1904 році заявив, що мінеральний склад морської води і крові приблизно однаковий. У 1910 році О.Б. Маллун підтвердив цю здогадку. На його думку, набір хімічних речовин у морській воді того періоду, коли з’явилися перші костисті і хрящові риби, аналогічний крові всіх тварин. Але досі ця гіпотеза має як прихильників, так і противників.

Морська вода містить різні речовини, кількість яких у відсотках наведено в таблиці нижче.

Цей список може трохи відрізнятися в різних регіонах. Наприклад, склад морської води Чорного моря насичений сірководнем, оскільки сульфатредуціюючі бактерії тут особливо активні.

Звідки береться сіль

Ми вже з’ясували, який склад морської води у відсотках. Але звідки беруться всі ці речовини і чому океан такий на смак?

Насправді солі містяться не тільки в морській воді, але і в прісноводних водоймах. Тільки концентрація мінералів там настільки низька, що її неможливо розпізнати без спеціального аналізу. Річки вимивають з ґрунту на своєму шляху солі, які пізніше потрапляють в океан. Під дією температури вода в морі випаровується, а мінерали залишаються на місці.

Але навіть якщо б такий процес тривав довгі роки, морська вода не стала б настільки солоною. Початок всьому поклала вулканічна активність, що проходить у земній корі. Магма, виходячи на поверхню, змішується з водою і насичує її різноманітними мінеральними речовинами. Саме тому хімічний склад океану склався ще приблизно 1 мільярд років тому, коли вулканічна діяльність була найбільш активною.

Чи можна її пити

Напевно в книгах або фільмах ви зустрічали твердження про те, що морську воду не можна пити ні в якому разі? Але чому? Адже це така ж вода, як і будь-яка інша, тільки з невеликою кількістю домішок. Насправді саме через них вона і є непридатною для пиття.

Кількість солі в морській воді настільки велика, що для їх виведення з організму знадобиться в кілька разів більше H₂O, ніж було випито спочатку. Саме тому після будь-якої солоної їжі так хочеться пити. А в морській воді, як ми вже з’ясували, середній показник солоності становить майже 35 ^. Це дуже багато.

У 1950-х роках лікар і за сумісництвом мандрівник Ален Бамбар на власному досвіді довів, що морську воду без шкоди для здоров’я можна пити протягом тижня. Але перевіряти на собі це твердження не варто.

Але невже вся вода у Світовому океані зникає даремно і зовсім не може бути використана для пиття? Може, але тільки після проходження процесу опріснення.

Як позбуваються солі

Ми з’ясували, з чого складається морська вода. Але для того щоб вона стала придатною для пиття, кількість домішок у ній необхідно зменшити майже в 70 разів. Але як же досягти такого результату?

Існує кілька способів опріснення води: іонний обмін, дистиляція, електродіаліз тощо. Найбільш ефективними вважаються ті, що вимагають найменших витрат енергії та фінансів. Найпоширенішим способом є дистиляція, але не менш популярний і зворотний осмос. У цьому випадку при очищенні води використовують підвищений тиск. Результат — 16 000 літрів всього за 1 долар.

Метод електродіалізу, як зрозуміло з назви, здійснюється за допомогою електродів. У момент включення струму катіони та аніони, про які ми говорили на самому початку статті, прагнуть відповідно до катоду та аноду через спеціальні мембрани. Вода між електродами поступово опріснюється.

Користь морської води

Нерідко тих, хто страждає від захворювань дихальних шляхів, відправляють на відпочинок до узбережжя. Це правильно, оскільки морська вода справляє благотворний вплив на легені, бронхи і зв’язки. Насичена мінералами рідина знезаражує і знищує хвороботворних мікробів. Чим вона ще корисна?

Перебування в морському кліматі і купання в солоній воді чинять на організм людини загальноукріплюючу дію, а також покращують роботу ендокринної системи. Результат — підвищений імунітет.

Бром, кальцій та йод, що містяться в морській воді, сприяють зміцненню зубної емалі та десен при полосканні. Для досягнення найкращого ефекту полоскати рот слід кілька разів на тиждень по 2-3 хвилини. Звичайно, для цих цілей підійде тільки спеціально очищена морська вода, яку можна знайти в аптеці. Перед застосуванням її необхідно нагріти до кімнатної температури.

Морська вода є хорошим антисептиком. Вона сприяє загоєнню невеликих ран і саден, зменшує свавілля від укусів комах.