Замечательным и важным свойством воды надо считать ее способность растворять разнообразные вещества, это самый сильный природный растворитель: в воде растворяются в той или иной мере почти все вещества. Значительное удаление положительных центров зарядов от отрицательных в молекуле воды приводит к тому, что молекулы ориентируются в электрическом поле, стремясь нейтрализовать его. Иными словами, обладают высоким дипольным моментом, что обеспечивает уникально большую диэлектрическую постоянную воды, наиболее высокую среди всех жидкостей. В результате любые заряды в воде отталкиваются или притягиваются с силой, в 80 раз большей, чем в вакууме. Это обеспечивает высокую растворимость веществ в воде, так как молекулы воды "растаскивают" частицы или ионы веществ, сила притяжения между которыми ослаблена. Это же обеспечивает "прилипание" и высокую способность к смачиванию. Поверхности тел, погруженных в воду, становятся менее прочными. Вещество в воде начинает растворяться, либо распадаясь на отдельные молекулы, как сахар в стакане чая, либо на заряженные ионы, как поваренная соль.
В воде всегда растворены, наверное, сотни, а может быть, и тысячи различных соединений всех элементов таблицы Менделеева. Растворенные вещества тоже влияют на структуру воды, а следовательно - на ее свойства. Сам процесс растворения довольно часто сопровождается выделением тепла. При этом чем лучше вещество растворяется, тем больше выделяется тепла. Однако с водой бывают всякие неожиданности. Так, например, плохо растворяющийся в воде метан при растворении отбирает из воды слишком много тепла, температура воды падает, а на границе раздела крупной молекулы метана и небольшой молекулы воды, где происходят наибольшие потери тепла, вода может принять льдистую структуру, т. е. замерзнуть.
При растворении происходят и другие интересные
процессы. Если в дистиллированной воде
растворить обычную поваренную соль с таким
расчетом, чтобы получился 1 кг морской воды, то
понижение температуры воды будет
соответствовать потере энергии примерно
2514 Дж. Кроме
того, объем раствора окажется меньше суммы
первоначальных объемов воды и соли. Раствор как
бы сожмется. Это явление называется
электрострикцией. Каждый ион в растворе
обволакивают молекулы воды — гидратируют его.
Уплотнение достигает нескольких десятых
процента от объема. Поэтому, например, когда
смешиваются две естественные массы воды разной
солености и температуры, но одинаковой
плотности, происходит уплотнение смешанного
раствора. Это явление имеет существенное
значение для динамики гидросферы.
Растворенные в воде вещества, изменяя ее структуру, меняют и свойства. Так, электропроводность растворов обычно возрастает в десятки тысяч раз, что объясняется появлением в воде большого количества ионов, переносящих электрические заряды. Падает температура замерзания воды. Например, морская вода замерзает при температуре -1,9 °С, но лед из морской воды образуется пресный, хотя первоначально возникающий лед содержит в себе карманы с соленой водой. Рассол из таких карманов постепенно стекает, и старый морской лед обычно пресен. В прошлом веке это даже породило уверенность, что морская вода не замерзает. Считалось, что ледяной покров Северного Ледовитого океана — это скопление вынесенного реками речного льда. Такой точки зрения придерживался и М. В. Ломоносов. В то время еще не был открыт Антарктический материк и мореплаватели, наблюдая за гигантскими айсбергами, строили предположения о грандиозных реках на южнополярном материке, выносящих такие гигантские льдины. Сейчас это свойство самовымораживания солей из сильно минерализованной воды используется в засушливых и, в то же время, холодных районах для получения пресной воды из соленых подземных вод. Рассолы некоторых озер замерзают при -21 °С, а вот в Антарктиде в иные годы и при -50 °С, что обусловлено высокой минерализацией и хлоридно-кальциевым составом воды здешних озер.
Температура замерзания воды понижается и при повышении давления, что, как сказано выше, соответствует растворению в ней солей. Так, на ложе Антарктического ледника температура ее замерзания -2,4 °С. Если все время наращивать давление до очень больших величин, то образующийся в таких условиях лед становится тяжелым и тонет в воде. При дальнейшем повышении давления он снова становится легче воды, но температура его плавления повышается до 80 °С. Существуют и такие модификации льда высокого давления, которые плавятся при температуре 175 °С, т. е. лед может стать горячим.
Для живых организмов вода незаменима, так как это инертный растворитель, который обычно не вступает в реакцию с растворенным веществом. Это свойство исключительно важно из-за того, что в живых системах вода служит инертным носителем разнообразных жизненно важных веществ.
