Woda

Woda
Ogólne informacje
Nomenklatura systematyczna (IUPAC):
tlenek wodoru, oksydan
Inne nazwy	woda DHMO (monotlenek diwodoru) tlenek wodoru kwas wodorowy kwas hydrohydrokslylowy hydrat
Wzór sumaryczny	H2O
Inne wzory	H2O, HOH
SMILES	O
Masa molowa	18,01524 g/mol
Wygląd	bezbarwna ciecz (w większych objętościach sprawia wrażenie niebieskawej lub wręcz niebieskiej)
Identyfikacja
Numer CAS	7732-18-5
Właściwości Gęstość i stan skupienia 0,9998 g/cm3 (0°C); ciecz 0,9167 g/cm³ (0°C); ciało stałe Temperatura topnienia 0 °C (273,15 K) Temperatura wrzenia 100 °C (373,15 K) Temperatura krytyczna 374 °C (647,15 K) Ciśnienie krytyczne 22,1 MPa Kwasowość (pKa) 15,74 Zasadowość (pKb) 15,74 Lepkość 0,001 Pa·s Napięcie powierzchniowe 7,28 (20°C)
Budowa Układ krystalograficzny heksagonalny (lód) Moment dipolowy 1,85 D
Niebezpieczeństwa
NFPA 704	0 0 0
Temperatura zapłonu	niepalny
Temperatura samozapłonu	niepalny
Numer RTECS	ZC0110000
Podobne związki
Inne aniony	kwasy protonowe (H+A-)
Inne kationy	wodorotlenki (B+OH-)
Podobne związki	amoniak siarkowodór, difluorek tlenu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków standardowych (25°C, 1000 hPa)

Woda, tlenek wodoru (nazwy systematyczne IUPAC: monotlenek diwodoru, oksydan) - związek chemiczny o wzorze H₂O, występujący w warunkach standardowych (pokojowych) w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia - lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.

Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji polarnych. Większość występującej w przyrodzie wody jest "słona" (około 97,38%), tzn. zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W naturalnej wodzie rozpuszczone są gazy atmosferyczne, z których w największym stężeniu znajduje się dwutlenek węgla.

Woda naturalna w wielu przypadkach przed zastosowaniem musi zostać uzdatniona. Proces uzdatniania wody dotyczy zarówno wody pitnej jak i przemysłowej.

Spis treści 1 Pochodzenie wody 2 Występowanie wody 2.1 Woda na ciałach niebieskich 3 Właściwości fizyczne wody 3.1 Autodysocjacja wody 4 Znaczenie biologiczne 5 Znaczenie kulturowe 6 Rozszerzalność temperaturowa 7 Zastosowanie wody 7.1 Rodzaje wody 7.2 Zanieczyszczenia 7.3 Oczyszczanie 8 Ciekawostki 9 Przypisy 10 Bibliografia 11 Zobacz też 12 Linki zewnętrzne

[edytuj] Pochodzenie wody

• hipoteza solarna - wiatr słoneczny niesie za sobą jądra (atomy) wodoru, które wchodzą w reakcję z tlenem, który sublimuje w średnio szary obłok
• hipoteza geochemiczna

[edytuj] Występowanie wody

Woda jest na Ziemi bardzo rozpowszechniona. Występuje głównie w oceanach, które pokrywają 70,8% jej powierzchni, ale także w rzekach, jeziorach i w postaci stałej w lodowcach. Część wody znajduje się pod powierzchnią ziemi lub w atmosferze (chmury, para wodna). Niektóre związki chemiczne zawierają cząsteczki wody w swojej budowie (hydraty - zawierają tzw. wodę krystalizacyjną). Woda występująca w przyrodzie jest roztworem soli i gazów. Najwięcej soli mineralnych zawiera woda morska i wody mineralne; najmniej woda z opadów atmosferycznych. Wodę o małej zawartości składników mineralnych nazywamy wodą miękką, natomiast zawierającą znaczne ilości soli wapnia i magnezu - wodą twardą.

NASA odkryła wodę na Marsie 31 lipca 2008 r.^[1] Występowanie znaczących ilości wody na innych ciałach niebieskich nie zostało wykazane, chociaż istnieją pośrednie dowody jej występowania, np. w głębi kraterów Księżyca i na niektórych księżycach Jowisza.

[edytuj] Właściwości fizyczne wody

• temperatura topnienia pod ciśnieniem 1 atm: 0°C = 273,152519 K
• temperatura wrzenia pod ciśnieniem 1 atm: 99,97°C = 373,12 K
• punkt potrójny 0,01°C = 273,16 K, 611,657 Pa
• gęstość w temperaturze 3,98°C: 1 kg/l (gęstość maksymalna).
• temperatura krytyczna: 374°C = 647,15 K
• ciśnienie krytyczne: 220,6 atm = 22,35 MPa
• ciepło właściwe: 4187 J/(kg*K) = 1 kcal
• masa cząsteczkowa: 18,01524 Da
• względna przenikalność elektryczna w stałym polu elektrycznym: 87,9 (0°C), 78,4 (25°C), 55,6 (100°C)
• barwa (woda chemicznie czysta: bezbarwna; w warstwach wielometrowych niebieska^[2])
• mętność/ilość zawiesin w wodzie (woda chemicznie czysta: klarowna)
• zapach (woda chemicznie czysta: bezwonna)
• konduktywność, σ, lub rezystywność, ρ (dla dobrej jakości wody destylowanej lub demineralizowanej ρ > 18 MΩm)
• twardość (woda chemicznie czysta: 0)
  • twardość ogólna
  • twardość węglanowa (przemijająca)
  • twardość niewęglanowa (trwała)
• odczyn (woda chemicznie czysta: pH 7,0)
  • utlenialność wody (woda chemicznie czysta: 0)

Cząsteczki wody są nieliniowe, a wiązania H-O są silnie spolaryzowane i stąd woda posiada trwały moment dipolowy - czyli jest silnie polarna. Kąt między wiązaniami tlen-wodór wynosi ok. 105 stopni. W postaci lodu kąt między tymi wiązaniami jest równy ok. 108 stopni.

Gdy podda się wodę ciśnieniu większym niż 3900 MPa woda zwiększa gęstość do około 1,5 g/cm³ i powstaje lód o temperaturze powyżej 0 stopni Celsjusza.

Woda ulega samoistnej jonizacji zwanej autodysocjacją zgodnie z reakcją:

H₂O + H₂O → H₃O⁺ + OH^-

Równowagę autodysocjacji wody opisuje tzw. iloczyn jonowy wody, którego wartość w temperaturze 20°C jest równa ok. 10^-14 mol/dm³ (Zobacz skala pH).

[edytuj] Znaczenie biologiczne

Woda jest powszechnym rozpuszczalnikiem związków ustrojowych i niezbędnym uzupełnieniem pokarmu wszystkich znanych dotąd organizmów. Uczestniczy w przebiegu większości reakcji metabolicznych, stanowi środek transportu wewnątrzustrojowego: np. produktów przemiany materii, substancji odżywczych, hormonów, enzymów. Reguluje temperaturę . Stanowi płynne środowisko niezbędne do usuwania końcowych produktów przemiany materii. Woda stanowi średnio 70% masy dorosłego człowieka, w przypadku noworodka ok. 15% więcej, 60-70% limfy, 95% osocza krwi, 90% liści, owoców, 20% kości, 10% szkliwa zębów, tkanki tłuszczowej.

Spotykany pogląd, że picie bardzo dużej ilości wody (ok. 2,5 l na dobę) jest niezbędne dla zdrowia jest fałszywy. Wystarczająco dużo wody dostarczają codziennie spożywane płyny, a nadmiar wody może być bardzo szkodliwy.^[3]

Aż miliard ludzi na świecie nie ma bezpośredniego dostępu do wody pitnej. Każdego dnia choroby wynikające z niedostatku czystej wody powodują śmierć wielu tysięcy ludzi, głównie dzieci.

[edytuj] Znaczenie kulturowe

W kulturowej symbolice woda jest jednym z żywiołów: czterech w kulturze europejskiej, pięciu w tradycji chińskiej, pięciu w tradycji japońskiej, trzech w tradycji celtyckiej (tu woda jest tylko częścią jednego z żywiołów). Przeciwstawiana jest ogniowi, powietrzu i ziemi (w Europie), ogniowi, metalowi, drewnu i ziemi (w Chinach), ogniowi, powietrzu, ziemi i piorunowi (w Japonii). W tradycji celtyckiej żywioły to Ziemia, Ogień i Sztorm, woda jest częścią tego ostatniego.

Symbolizuje życie, płodność i oczyszczenie (choć bywa także ukazywana jako siła zła, zwłaszcza w przeciwstawieniu wody czystej i brudnej). Woda jest częstym elementem mitów kosmogonicznych. Bywa też uważana za medium ułatwiające przejście z jednego świata do drugiego (w mitologii starożytnej Grecji Charon przewoził łodzią duszę zmarłego do Hadesu, gdzie pijąc wodę ze źródła Lete zapominała o minionej egzystencji). W wielu religiach zanurzenie w wodzie symbolizuje oczyszczenie i odrodzenie (por. chrzest).

[edytuj] Rozszerzalność temperaturowa

Woda, jako jedna z niewielu substancji, nie zwiększa swojej objętości liniowo z temperaturą w całym przedziale temperatur od °C do 100°C. W zakresie 0-4°C zmniejsza objętość wraz ze wzrostem temperatury (anomalna rozszerzalność wody). Spowodowane jest to tym, iż wiązania wodorowe, które powodują np.: dużą gęstość wody, pękają, toteż zwiększa się nieuporządkowanie wśród cząsteczek, więc zajmują większą objętość. Zwiększa też objętość podczas krzepnięcia - dlatego lód pływa po powierzchni wody, rozsadza naczynia, niszczy asfalt na drogach itp.

[edytuj] Zastosowanie wody

Jako substancja użytkowa woda ma wiele zastosowań. Najważniejsza jest woda pitna, w gospodarstwach domowych jest używana woda do celów sanitarno-bytowych, w rolnictwie zaś do nawadniania pól. Znaczne ilości wody zużywają zakłady przemysłowe. Woda przemysłowa może służyć jako substancja będącą przekaźnikiem ciepła lub ciepło odbierająca (substancja chłodząca), poza tym jako reagent, rozpuszczalnik itp.

Rodzaje wody w zależności od czystości i zastosowania (w przybliżeniu w kolejności procesu produkcyjnego):

• woda surowa
  • woda opadowa np. deszczówka
  • woda powierzchniowa np. rzeka
  • woda podskórna
  • woda gruntowa
  • woda adhezyjna
  • woda błonkowata
  • woda głębinowa
  • woda źródlana
  • woda słona np. morska
  • woda słodka np. z jeziora
  • woda zaburtowa
• woda użytkowa (zasoby wodne)
  • woda wodociągowa
  • woda pitna
  • woda przemysłowa
    • przygotowanie wody
      • woda twarda
      • woda miękka
      • woda demineralizowana
      • woda gorzka
      • woda odgazowana
    • woda zasilająca
    • woda kotłowa
    • woda obiegowa
    • skropliny (kondensat)
  • woda destylowana
  • woda podwójnie destylowana (woda redestylowana)
• ścieki
  • ścieki komunalne
  • ścieki bytowe
  • ścieki przemysłowe
  • woda zęzowa
  • fekalia
  • gnojowica
  • Mocz

• typ:
  • mechaniczne np. muł
  • koloidalne np. olej
  • roztwory np. sól
  • biologiczne np. bakterie (miano Coli), wirusy

Klasyfikacja zanieczyszczeń ze względu na:

• sposób ich usuwania:
  • zanieczyszczenia zawieszone i pływające; usuwane w procesach fizycznych sedymentacji lub filtracji,
  • zanieczyszczenia koloidalne - o cząsteczkach wielkości poniżej 100μm; usuwane w specjalnych procesach, np.ultrafiltracji, koagulacji,
  • zanieczyszczenia rozpuszczone - w formie roztworu; usuwane metodami fizykochemicznymi lub metodami chemicznymi.

• wpływ na zdrowie:
  • związki trujące i szkodliwe,
  • związki nieszkodliwe - w zależności od stężenia mogą równocześnie wskazywać na zanieczyszczenie wody,
  • związki pożądane dla zdrowia.

• ich pochodzenie:
  • biologiczne i bakteriologiczne,
  • fizyczne,
  • chemiczne,
  • izotopami pierwiastków promieniotwórczych.

Biologiczne:

• bakterie
• inne mikroorganizmy

Chemiczne:

• ozonowanie
• strącanie osadów
• wymiana jonowa

Mechaniczne:

• destylacja
• filtracja
• odwrócona osmoza
• sedymentacja
• krystalizacja

[edytuj] Ciekawostki

Woda ma swoje święto - 22 marca.

Nawet w warunkach domowych łatwe jest doprowadzenie wody do wrzenia przy 95 stopniach Celsjusza - w czasie głębokiego niżu barycznego.

Przypisy

[edytuj] Bibliografia

• Michael Overman "Woda" 1977, PWN, Warszawa
• M.L.Biełaja "Teoria wody - od wieku XVIII do dziś" w: Problemy nr 5/1989
• E.Grochowicz, J.Korytkowski "Ochrona przyrody i wód " cz.1, WSiP, Warszawa 1996,ISBN 83-02-06010-0

[edytuj] Zobacz też

• woda amoniakalna
• woda sodowa, woda mineralna, woda stołowa
• woda wapienna
• ciężka woda
• woda destylowana
• woda utleniona
• woda kwiatowa, woda kolońska
• woda morska
• klasa czystości wody, oszczędzanie wody
• woda pogazowa
• żywioły

[edytuj] Linki zewnętrzne

• Portal o wodzie (pl)
• Water Structure and Science (en)