Voda

21. března 2010 v 12:21 |  Škola
Chemicky H2O, systematicky oxidan též dihydrogenmonooxid nebo kyselina hydroxylová), je sloučenina vodíku a kyslíku. Spolu se vzduchem resp. zemskou atmosférou tvoří základní podmínky pro existenci života na Zemi. Za normální teploty a tlaku je to bezbarvá, čirá kapalina bez zápachu, v silnější vrstvě namodralá. V přírodě se vyskytuje ve třech skupenstvích: v pevném - led, v kapalném - voda a v plynném - vodní pára.
Rozdělení vody
podle skupenství:
pevné - led, sníh
kapalné - voda, (přechlazená voda)
plynné - vodní pára
podle hydrologie a meteorologie:
povrchová
podpovrchová (půdní vláha + podzemní voda)
ve formě srážek
podle vlastností:
měkká - obsahuje málo minerálních látek
tvrdá - z podzemních pramenů, obsahuje více minerálních látek
mořská voda
destilovaná voda, deionizovaná voda - je zbavena minerálních látek
užitková - v průmyslových závodech (sníží se tvrdost vody a ta se zbaví Fe2+ a Mn2+) a v potravinářství - vyžaduje dezinfikovanou vodu (chlórování, ozonizace, ozařování ultrafialovým zářením)
minerální voda - obsahuje mnoho minerálních látek
napájecí voda - voda pro parní kotle, zbavená minerálních solí, aby nevznikl kotelní kámen, který zanáší potrubí, nebo - voda určená k napojení zvířat ( odlišné parametry jako voda pitná )
pitná voda - je vhodná ke každodennímu použití, je zbavená nečistot, obsahuje vyvážené množství minerálních látek tak, aby neškodily zdraví. (viz níže)
těžká voda - voda vyrobená z těžkých atomů vodíku - deutéria, v přírodě se nachází zcela běžně ve směsi s normální vodou v nízké koncentraci, těžká voda sloužila ke konstrukci prvních atomových reaktorů
tritiová voda
podle mikrobiologie:
pitná
odpadní
povrchová
podle obsahu živin :(dusík, fosfor, popřípadě i přítomnost draslíku a mikroprvků)
ultraoligotrofní (velmi slabě úživné až neúživné vody)
oligotrofní (slabě úživné)
dystrofní - obsahují velké množství huminových kyselin (Může být obsahem dalších živin řazena mezi oligotrofní nebo mezotrofní)
mesotrofní (středně úživné)
eutrofní (silně úživné)
polytrofní (velmi silně úživné)
hypertrofní (vysoce úživné)
podle přírodní medicíny:
mrtvá
živá
v náboženství:
svěcená voda
pseudovědecké druhy vody:
magnetizovaná
diamantová
Chemické a fyzikální vlastnosti
Voda vzniká prudkým až explozivním slučováním vodíku s kyslíkem (hořením bezbarvým plamenem) podle rovnice:
2H2 + O2 → 2H2O,

za vývinu velkého množství tepla (exotermní reakce). Kromě toho vzniká jako vedlejší produkt vedle solí při neutralizaci kyselin zásadami, např.
HCl + NaOH → H2O + NaCl.

Voda je obsažena ve spalných plynech při hoření většiny organických látek, např. methanu
CH4 + 3O2 → 2H2O + CO2,

nebo hexanu (hlavní složky benzínu)
2C6H14 + 19O2 → 14H2O + 12CO2.

Vodné roztoky mohou vykazovat kyselou, neutrální nebo zásaditou reakci. Kyselost (acidita) a zásaditost (bazicita) se vyjadřuje ve stupnici hodnot pH. Rozsah stupnice je od 0 do 14 pH, přičemž hodnotě pH 7 odpovídá roztok neutrální. Hodnoty nižší označují roztok kyselý, hodnoty vyšší zásaditý čili alkalický. Vody kyselé jsou obvykle bez života, protože se v nich nevytváří plankton ani baktérie.

Mimořádné chemické a fyzikální vlastnosti vody jsou důsledkem geometrie její molekuly. Atomy v ní vázané nejsou uspořádány lineárně (v jedné přímce), ale chemické vazby mezi atomy svírají úhel přibližně 105°. Polaritě vazeb (různé afinitě atomů vodíku a kyslíku) a zmíněné nelinearitě molekuly vděčí molekula vody za svoji polaritu, za existenci vodíkové vazby (zvané též vodíkové můstky) a anomálie následujících vlastností:
hustota - Největší hustotu nemá led, ale tekutá voda při 3,95 °C. Je to způsobeno polymerizací vodních molekul v závislosti na teplotní změně úhlu mezi atomy vodíku. Nejmenší objem má proto při 3,95 °C a dalším snižováním teploty se objem zase zvětšuje. Krystalová struktura ledu má okolo 10 % "děr" (ledovce "vystrkují" toto procento objemu nad hladinu, zatímco 90 % skrývají). Voda o teplotě kolem 4 °C se hromadí na dně oceánu a vodních nádrží. Tato zvláštnost má např. tyto důsledky:
- led se tvoří na povrchu vodních ploch a tím nezmrzlou vodu izoluje, voda tolik nepromrzá do hloubky, přičemž voda o teplotě 3,95 °C se hromadí na dně vodních ploch. Tato skutečnost je velmi důležitá pro přežití vodních organismů.
- tento proces urychluje zvětrávání - voda zvětšující svůj objem "trhá" horniny a další látky
- zvětšování objemu má význam pro rostliny a zemědělství - při mrznutí dochází ke kypření ornice

Tepelná roztažnost vody bude (podle modelu změn klimatu) hlavní příčinou zvýšení mořské hladiny během 21. století v důsledku globálního oteplování[2].
měrná tepelná kapacita (specifické teplo) - je třikrát větší než u většiny ostatních látek, jako jsou horniny, železo, hliník, atd. Proto má voda svou tepelnou setrvačností velký klimatický vliv a s výhodou se používá k transportu tepla (např. ústřední topení).
specifická skupenská tepla (tání a varu) - V tomto parametru je voda naprosto neobvyklá. Vysoké výparné teplo umožňuje efektivní ochlazování teplokrevných obratlovců, jako je člověk - bez pocení by nepřežili.
bod varu - Obecný trend v periodické tabulce prvků je takový, že s rostoucí hmotností se zvyšuje teplota varu. Nicméně vodíkové můstky nám dokazují, že mají vetší vliv na teplotu varu než hmotnost dané látky, a že voda a všechny sloučeniny s vodíkem v druhé periodě - B2H6, CH4, NH3 a HF - jsou výjimkou v tomto trendu.
Tvrdost vody

Veličina nejčastěji udávající koncentraci kationtů vápníku a hořčíku ve vodě. Definice tvrdosti vody je však nejednotná, někdy se tak označuje koncentrace dvojmocných kationtů vápníku, hořčíku, stroncia a barya, nebo všech kationtů s nábojem větším než jedna. Vzhledem k této nejednotnosti se moderní hydrochemie termínu tvrdost vody snaží vyhýbat. V praxi mnoha oborů, například akvaristiky, se však pojem tvrdost vody stále často užívá.

Celkovou tvrdost můžeme rozdělit na přechodnou, tj. uhličitanovou a na stálou. Přechodnou (karbonátovou) tvrdost vody způsobují rozpustné hydrogenuhličitany a to především hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO3)2 a hydrogenuhličitan hořečnatý Mg(HCO3)2; tuto tvrdost vody lze odstranit převařením - dekarbonizací:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2.

Vařením se však nezbavíme tvrdosti trvalé (nekarbonátové), za kterou jsou odpovědné především sírany, a to síran vápenatý CaSO4 a síran hořečnatý MgSO4. K jejich odstranění používáme srážení působením hydroxidu vápenatého Ca(OH)2 a uhličitanu sodného Na2CO3:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + MgCO3 + 2 H2O
MgSO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + Mg(OH)2
CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4,

čímž se rozpustné hydrogenuhličitany a sírany převedou na méně rozpustné normální uhličitany, a to uhličitan vápenatý a uhličitan hořečnatý, resp. hydroxid hořečnatý.

Hodnotu tvrdosti vody uvádíme v mmol/l nebo tzv. německých stupních tvrdosti (dGH). Jeden německý stupeň odpovídá 10 mg CaO v jednom litru vody. Současná (2005) česká norma stanovuje tvrdost vody podle koncentrace Ca a Mg (mmol/l). Mezi uvedenými jednotkami je možno přibližně převádět podle vztahu 1 mmol/l = 5,61°dGH.

Z celkové tvrdosti vody jsou odvozeny tyto údaje: tvrdost od 1 do 10° značí vodu měkkou, z toho do 5° jde o vodu zvláště měkkou. 10-20° značí střední tvrdost, 20-30° značí vodu tvrdou a přes 30° zvláště tvrdou.
Voda v přírodě

Rozšířením vody na Zemi a jejím pohybem se zabývá hydrologie.

Výskyt vody na naší planetě je mnohem vyšší než na ostatních planetách sluneční soustavy. Při pohledu z vesmíru vypadá Země jako modrobílá planeta: bílá od vodní páry a modrá od vody. A zákonitě všechny formy života (tak jak ho známe) závisejí na vodě. Část zemského povrchu s obsahem vody v kapalném skupenství nazýváme hydrosféra.

Většinu povrchu Země (71 %) pokrývá slaná voda moří a oceánů, jež tvoří 97 % celého vodstva na naší planetě. Obsahuje průměrně 35 g solí v jednom litru. Z toho 77,8 % chloridu sodného (NaCl), 10,9 % chloridu hořečnatého (MgCl2) a další soli jako síran hořečnatý, síran vápenatý, síran draselný a jiné.

Sladká voda tvoří jen nepatrnou část hydrosféry - 3 %, přičemž 69 % této vody je v ledovcích, které jsou v polárních oblastech. Dalších 30 % je voda podzemní a jen necelé procento tvoří voda povrchová a atmosférická.Forma množství
(mil. km3) procent
z celku
Moře a oceány 1 370 97,25 %
Ledovce 29 2,05 %
Spodní voda 0,5 0,68 %
Jezera 0,125 0,01 %
Půdní vlhkost 0,065 0,005
V atmosféře 0,018 0,001
Řeky 0,0017 0,0001 %
Biosféra 0,0006 0,000004 %
Celkem[3] 1 409 100 %

Koloběh vody na kontinentech začíná srážkami. Jakmile dopadnou z mraků na povrch, mohou putovat třemi cestami:
zpravidla víc než 50 % (někdy i 100 %) se znovu vypaří
méně než 30%, většinou 10 % - 20 %, steče do potoků, řek a nakonec do moře
10 % a méně (ale také nic) se může vsáknout.

Množství kyslíku rozpuštěného ve vodě nepřesahuje maximální koncentraci 14 mg kyslíku na litr vody při teplotě 4 °C, s rostoucí teplotou pak množství kyslíku klesá a tak voda o teplotě například 20 °C obsahuje pouze 9 mg kyslíku na litr.
Význam a použití

Je základní podmínkou života. Ve vodě vznikl život. Je to rozpouštědlo, ve kterém probíhají veškeré chemické děje v organismu. Lidské tělo obsahuje 70 % a rostliny až 90 % vody. Už ztráta 20 % tělesné vody je smrtelná. Na dehydrataci člověk umírá asi během 7 dnů. (Podle Guinnesovy knihy rekordů vydržel bez vody nejdéle jeden mladý Rakušan, kterého policie zapomněla v cele pro zadržené. Našla ho po 18 dnech na prahu smrti.)
Je nejdůležitější surovinou všech průmyslových odvětví, používá se ke chlazení, ohřevu, oplachu, k výrobě elektrické energie ve formě páry a v potravinářství k výrobě nápojů atd.
Je základní podmínkou rostlinné a živočišné výroby
Je zdrojem obživy v přímořských státech
Vodní toky (řeky) a plochy (oceány, moře, jezera) hrají významnou roli v dopravě.
Přítomnost vodních ploch má vliv na klima krajiny.
Voda je využívána při rekreaci a sportu.
Minerální voda má léčivé účinky.


Obsah vody v některých potravinách:
máslo 18 %
chléb 40 %
sýr 30 až 60 %
jogurt, mléko 87,5 %
maso 60-75 %
jablko, hruška 85 %
vodní meloun 90 %
mrkev 94 %
okurky, rajčata 98 %
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama