1-1.6. Свойства связанной воды

Связанная вода обладает свойствами упругого твердого тела, тонкие пленки связанной воды толщиной около 0,1 мк обладают расклинивающим свойством (подробно см. ниже). Такие водные пленки были получены не только на плоской поверхности тела, но и на песках (отсеянные фракции). Толщина пленки уменьшается с увеличением дисперсности. Так, например:

Из числа других свойств связанной воды следует указать на повышенную плотность. Связанная вода почвы (чернозем) имеет плотность от 1,74 г/см3 при влагосодержании почвы 1,64% до 1,13 кг/м3 при влагосодержании почвы 13,87%.

Связанная вода отличается тем, что она замерзает при температуре, значительно более низкой, чем 0°С, при этом первая часть связанной воды не замерзает даже при температуре —78° С.

С. И. Долговым [Л. 14а] было экспериментально установлено, что удельное сопротивление связанной воды очень велико (удельная проводимость практически равна нулю по сравнению с проводимостью свободной воды), что объясняется отсутствием в связанной воде растворенных веществ, а электропроводность воды, лишенной электролитов, ничтожна. Пользуясь этим свойством, С. И. Долгов определил количество связанной воды в почвах. Оно оказалось равным для серозема 3%, чернозема — 8% и подзолистой почвы — 5%. Экспериментальная зависимость между удельной проводимостью тела и его влагосодержанием, как видно из рис. 1-2, близка к линейной. Прямые пересекают ось влагосодержания в точках, соответствующих максимальному количеству связанной воды в теле.

Н. В. Книппер [Л. 21] предложил новый метод определения связанной воды в сыпучих влажных материалах. Он основан на независимости коэффициента К (произведение тангенса угла потерь tg ζ на диэлектрическую проницаемость ε) от частоты v для связанной воды [коэффициент К для свободной воды резко изменяется в зависимости от частоты (рис. 1-3)]. Этим методом было установлено, что количество связанной воды в пшенице (сорт «Украинка») и ржи примерно одинаково и равно 13,5%.

В заключение необходимо отметить, что не вся связанная жидкость имеет одинаковые свойства. Более прочно связан мономолекулярный слой жидкости, свойства которой резко отличны от свойств обычной жидкости. Последующие слои связанной жидкости менее прочно связаны, и свойства их постепенно приближаются к свойствам обычной свободной жидкости.

Толщина такого слоя полимолекулярной адсорбции примерно равна нескольким сотням диаметров молекул жидкости.

Под абсорбционно-связанной жидкостью надо понимать не только жидкость, адсорбированную на внешней поверхности коллоидных частиц (мицелл), но и адсорбированную на внутренних поверхностях мицеллы. Поэтому связанная жидкость возможна как интрамицеллярная, так и интермицеллярная (в обоих случаях при адсорбции происходит выделение тепла).