Минеральная вода

Минера́льная вода — вода, содержащая в своем составе растворённые соли, микроэлементы, а также некоторые биологически активные компоненты. Среди минеральных вод выделяют минеральные природные питьевые воды, минеральные воды для наружного применения и другие.

Обычно под химическим составом минеральных вод подразумевают солевой состав (качественный и количественный). Но соли, образующиеся при связывании ионов друг с другом, могут присутствовать в растворе в значительных количествах только при высокой минерализации вод, когда степень диссоциации (ионизации, разъединения на ионы) очень слаба. Поэтому говорить о солевом составе минеральных вод можно лишь предположительно.

Наглядное представление  о химическом составе воды даёт формула  М. Г. Курлова (формула, предложенная М. Г. Курловым и Э. Э. Карстенсом):

 м³/сут.

Индекс у буквы «M»  в формуле показывает общую минерализацию — содержание солей в граммах на литр, дробь — ионный состав. В числителе стоят анионы (отрицательно заряженные ионы), в знаменателе — катионы (положительно заряжённые ионы). Даны они в сопоставимых единицах — процент-эквивалентах — и показаны в убывающем порядке. Сумма тех и других порознь — 100. pH — водородный показатель активной реакции (щелочности-кислотности) воды, T — температура воды в градусах по Цельсию, D — суточный дебит воды, измеряемый в м³.

При определении предполагаемого  солевого состава по этой формуле  необходимо знать и учитывать, что  очередность связывания ионов друг с другом происходит в строго определённом порядке. Существует своего рода «сословная градация»: правом приоритета среди  анионов пользуется хлор. С него и начинается определение состава  солей, независимо от того, на каком  месте он стоит в формуле М. Г. Курлова. Вторыми идут сульфаты, на третьем месте — гидрокарбонаты. Среди катионов наиболее активен натрий, следующим стоит магний, и последним — кальций (в формуле он стоит последним всего лишь потому, что их количества [процентные] с магнием одинаковые, — то есть он расположен по химической иерархии).

Хлор, первым вступая в  реакцию, создаёт группу хлоридов. Сначала  он с ионами натрия образует хлористый натрий (поваренную [или «каменную»] соль NaCl), если ионов натрия не хватит, свободные ионы хлора начнут соединяться с магнием, образуя хлористый магний (MgCl₂ — основа бишофита^[13]). А оставшиеся соединятся с кальцием, создавая хлористый кальций (CaCl₂). Если же мало хлора, то есть его не хватит на кальций и даже на магний, этих разновидностей не будет в растворе.

Затем в реакцию вступают сульфат-ионы. Порядок соединения с катионами такой же. Если хлор не связал весь натрий, сульфат-ионы создают серно-кислый натрий (глауберову соль Na₂SO₄). Кроме того, они могут образовать сернокислый магний (магнезию, или английскую («горькую») соль MgSO₄) и серно-кислый кальций (гипс CaSO₄). Так будет в том случае, если после соединения с хлором в растворе ещё имеются все три катиона и достаточно сульфат-ионов. В случае, когда какие-либо из катионов полностью использованы хлором, в растворе не будет соответствующей сернокислой соли.

В последнюю очередь в  реакцию включаются гидрокарбонат-ионы. Они используют оставшиеся катионы в том же порядке. Бывает, что хлора и сульфат-ионов в воде очень мало или же ионов натрия настолько много, что после соединения с двумя первыми анионами часть их остаётся несвязанными. В этих случаях гидрокарбонат-ионы образуют двууглекислый натрий (питьевую соду NaHCO₃), а при наличии двух других катионов — гидрокарбонаты магния [Mg(HCO₃)₂] и кальция [Ca(HCO₃)₂] (доломитные нарзаны).

Приведённая для примера  формула показывает, что в одном  литре данной воды содержится в процентах  от общей минерализации 5,3 грамма солей: хлористого натрия — 30, сульфата натрия (глауберовой соли) — 20, и гидрокарбонатов магния и кальция — по 25.

В нашем примере, как явствует из формулы, половину анионов составляют гидрокарбонаты и половину катионов — натрий. Однако это вовсе не свидетельствует о присутствии гидрокарбоната натрия (щелочей), как может показаться на первый взгляд. Хлор первым соединится с натрием, образовав поваренную соль, — 30 % от общей минерализации, а остатки этого катиона заберут сульфат-ионы, создав глауберову соль (20 %). На долю гидрокарбонатов останутся магний и кальций (согласно, опять же, иерархии «доступа»), которые характеризуют жёсткость воды. Щелочей в этой воде практически нет.

Закономерности распространения  минеральных вод (в общем виде) обусловливаются геологоструктурными особенностями, геологической историей данной территории, а также геоморфологическими, метеорологическими и гидрологическими факторами. В области молодых складчатых сооружений зачастую встречаются углекислые и азотные минводы. Для глубоко залегающих частей предгорных впадин характерны высокоминерализованные минеральные воды и даже рапа, обогащенная сероводородом. В глубоких горизонтах платформенных впадин распространены хлоридно-кальциевые и хлоридно-натриевые воды; выше лежит зона сульфатных вод и, наконец, в наивысшей зоне — воды гидрокарбонатного типа. В границах кристаллических массивов и щитов встречаются минводы разнообразного химического состава. С массивами кислых кристаллических пород чаще связаны радиоактивные минеральные воды.