Благодаря высокой электрической проницаемости вода - один из сильнейших растворителей. Силы, связывающие между собой атомы или молекулы других веществ, при погружении этих веществ в воду ослабевают в десятки и сотни раз, и вещество начинает растворяться, т. е. распадаться на отдельные молекулы или ионы. Процесс этот, в зависимости от прочности связей, протекает с разной скоростью - от бурной, почти мгновенной реакции некоторых солей до длительного разрушения глубинных кристаллических пород. Он играет огромную роль в природе.
В чистом виде вода прозрачна, бесцветна и не имеет ни запаха, ни вкуса. Вкусовые особенности воды обусловливаются составом содержащихся в ней примесей. В зависимости от происхождения вода содержит различные растворенные, а иногда и суспендированные вещества. Грунтовые воды и воды источников содержат составные части пород, по которым они протекают. В воду поверхностных водоемов могут попадать примеси органического происхождения: остатки растений; микроорганизмы; отходы промышленных предприятий. В результате в воде всегда содержатся растворенные газы, главным образом кислород и углекислый газ, минеральные соли, органические соединения.
Состав минеральных солей зависит от химического состава слоев почвы, по которым вода протекает, и от их растворимости. Из малорастворимых солей в воде наиболее часто встречаются карбонаты кальция (СаСО3), магния (MgCО3), железа (FeCО3), сульфата кальция (CaSO4), соли алюминия и силикаты. При 25° С произведение растворимости (произведение активности катиона на активность аниона) карбоната кальция 4,810-9, карбоната магния 110-5, карбоната железа 2,510-11, сульфата кальция 6,110-5 грамм-ионов на литр. Вследствие малой растворимости содержание этих солей в воде невелико.
В большем количестве в воде могут содержаться соли, имеющие относительно высокую растворимость: карбонат натрия (Nа2СО3), бикарбонаты кальция [Са(НСО3)2] и магния [Mg(HCО3)2], хлориды кальция (СаСl2), магния (MgCl2) и натрия (NaCl), сульфаты натрия (Na2SO4) и магния (MgSO4). Соли кальция и магния обусловливают жесткость воды. По ГОСТ 6055-51 1 мг-экв/л жесткости соответствует содержанию 20,04 мг/л Са2+ или 12,16 мг/л Mg2+. В зависимости от концентрации солей жесткости вода классифицируется следующим образом.
Вода - Жесткость воды в мг-экв/л
Очень мягкая - 0-1,5
Мягкая - 1,5-3
Среднежесткая - 3-4,5
Довольно жесткая - 4,5-6
Жесткая - 6-10
Очень жесткая - Свыше 10
Все минеральные соли в водном растворе в значительной степени диссоциированы на ионы.
Природная вода обычно содержит растворенные и взвешенные вещества, извлеченные ею из окружающей среды (почвы, грунта, воздуха). Открытые водоемы могут загрязняться сточными водами, богатыми различными примесями. Во взвешенном состоянии в воде встречаются ил, глина, песок, частицы растений. Некоторые из этих примесей находятся в высокодисперсном состоянии и в зависимости от степени дисперсности образуют помутнения. В воде могут содержаться продукты распада органических веществ: аммиачные соединения, соли азотной и азотистой кислот.
Из поверхностных слоев почвы в воду могут попадать отбросы растительного и животного происхождения и разнообразные микроорганизмы.
По физико-химическим свойствам примеси воды можно подразделить на три группы.
К первой группе примесей относятся водорастворимые вещества. Они содержатся в воде в виде ионов или молекул. Размер частиц таких примесей примерно равен 1 10-6 мм. По внешнему виду такую воду нельзя отличить от чистой воды, лишенной примесей.
Растворенные примеси не задерживаются ни песчаными, ни другими обычными фильтрами.
Ко второй группе относятся примеси с размером частиц от 1 10-6 до 1 10-4 мм. Эти загрязнения образуют с водой коллоидные системы. Коллоидным растворам свойственно светорассеяние, вызывающее опалесценцию. В отстойниках коллоидные частицы не задерживаются, они проходят через песчаный фильтр.
В воде могут находиться в коллоидном состоянии вещества минерального происхождения [SiО2, Al(ОН)3, Fe(OH)3] и органического происхождения (гумпновые вещества, сульфокислоты). Последние могут придавать воде окраску от желтой до бурой.
К третьей группе относятся примеси с размерами частиц, превышающими 1 10-4 мм, и образующие с водой взвеси (частицы песка и глины). Отличительной чертой таких примесей является их способность осаждаться при продолжительном отстаивании. Они задерживаются фильтрами.
Состав примесей воды обусловливает ее вкус, запах, прозрачность, биологическую чистоту. Гнилостный или болотистый запах воды свидетельствует о содержании в ней большого количества органических веществ. Наличие взвесей (глины, песка, гидрата окиси железа) делает воду непрозрачной. Соли железа сообщают воде буроватый оттенок и неприятный вяжущий вкус. В темно-бурый цвет окрашивают воду также гумпновые вещества. Хлористый натрий обусловливает солоноватый вкус, а сернокислые соли калия и магния - горький. Некоторые соли воды отрицательно влияют на ведение технологического процесса: снижают кислотность напитков или вызывают их опалесценцию.