Электропроводность воды¶

Электропроводность воды — способность воды проводить электрический ток, обусловленная наличием в ней свободных ионов. Чистая дистиллированная вода практически не проводит ток, однако при растворении солей, кислот и щелочей она становится электролитом. Именно поэтому вода из крана, морская вода и растворы электролитов способны «биться током», а сухие изолирующие материалы — нет.

¶Природа явления

Вода сама по себе — слабый электролит. Молекулы воды частично диссоциируют на ионы:

H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻

При 25 °C концентрация этих ионов мала: произведение концентраций [H⁺]·[OH⁻] = 10⁻¹⁴. Удельная электропроводность чистой воды составляет около 5,5·10⁻⁶ См/м — этого недостаточно, чтобы ощутить удар током.

Практическая вода — природная, водопроводная, морская — содержит растворённые соли: хлориды натрия и кальция, сульфаты, гидрокарбонаты. При растворении соли диссоциируют на ионы, которые под действием электрического поля начинают направленно двигаться — и вода проводит ток. Чем выше минерализация, тем ниже сопротивление.

¶Почему вода «бьёт током»

Удар током через воду возможен при одновременном выполнении нескольких условий:

• Наличие ионов. Вода должна содержать растворённые электролиты.
• Замкнутая цепь. Ток течёт от источника через воду к человеку (или наоборот), образуя путь через тело.
• Достаточная разность потенциалов. Напряжение должно преодолеть сопротивление кожи и воды.

Сопротивление кожи человека в сухом состоянии достигает 100 кОм и более, во влажном снижается до 1–2 кОм. Поэтому мокрые руки, стоя в воде, резко повышают риск: ток проходит через тело по пути наименьшего сопротивления, часто через сердце.

¶Факторы, влияющие на проводимость

Типичная водопроводная вода имеет удельное электрическое сопротивление 10–100 Ом·м, морская вода — около 0,2 Ом·м, дистиллят — свыше 1·10⁴ Ом·м.

¶Практические последствия

¶Электробезопасность

Короткое замыкание в воде — распространённая причина поражения током в быту и на производстве. Известны случаи гибели людей при использовании неисправных электроприборов в ванной, при работе с погружными насосами, при авариях на судах и в бассейнах. В России действуют правила устройства электроустановок (ПУЭ), которые требуют применения понижающих трансформаторов, УЗО и разделительных трансформаторов для питания оборудования в зонах повышенной опасности, включая ванные комнаты.

¶Электролиз и гальваника

Проводимость воды используется в электролизе — получении водорода и кислорода, гальваническом покрытии металлов, электрохимической обработке. Для повышения проводимости в воду добавляют электролиты: серную кислоту, гидроксид натрия, соли.

¶Измерение проводимости

Электропроводность воды измеряют в сименсах на метр (См/м) или микросименсах на сантиметр. Показатель используется для контроля качества питьевой воды, в системах водоподготовки, в аквариумистике, в котельных (для предотвращения накипи). Бытовые TDS-метры оценивают общее содержание растворённых веществ по электропроводности.

¶Защита от поражения током через воду

• Применение устройств защитного отключения (УЗО) с током срабатывания не более 30 мА.
• Заземление и зануление электрооборудования.
• Использование понижающих трансформаторов (12–36 В) для переносных приборов во влажных зонах.
• Соблюдение правил при работе с электроприборами вблизи воды: не использовать неисправные устройства, не касаться их мокрыми руками.

¶Интересные факты

• Морская вода проводит ток примерно в 100 раз лучше пресной, что используется в морских батареях и объясняет коррозию подводных частей судов.
• Организм человека на 60–70 % состоит из воды с ионами, поэтому тело само по себе является проводником.
• Электропроводность воды впервые измерил в 1870-х годах немецкий физик Фридрих Кольрауш, разработавший точный метод определения подвижности ионов.

Источники:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
• Физическая химия: учебник / под редакцией В. С. Багатурова
• ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к качеству»
• Справочник химика, раздел «Электропроводность растворов»