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)

Diagram fazowy wody. Zielona linia przedstawia krzywą topnienia, niebieska krzywą parowania a czerwona krzywą sublimacji.

Kąt pomiędzy wiązaniami w cząsteczce wody

Kąt pomiędzy wiązaniami w cząsteczce wody

Rozkład ładunku dookoła cząsteczki wody: kolor czerwony - cząstkowy ładunek ujemny, kolor niebieski - cząstkowy ładunek dodatni

Łączenie się cząsteczek wody. Czerwony - to wiązania atomowe, niebieski to wiązania wodorowe.

Fala na wodzie po kapnięciu kropli.

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.

[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.

[edytuj] Woda na ciałach niebieskich

NASA odkryła wodę na Marsie 31 lipca 2008r.^[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
• 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.

[edytuj] Autodysocjacja wody

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, lub pięciu w tradycji chińskiej, pięciu w tradycji japońskiej, czy trzech ( tu woda jest tylko częścią jednego z żywiołu) w tradycji celtyckiej. 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 poddaje się zasadzie liniowej rozszerzalności temperaturowej - w zakresie temperatur 0-4°C rozszerza się wraz ze spadkiem temperatury, a 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. Większość znanych człowiekowi substancji zachowuje się odwrotnie.

[edytuj] Zastosowanie wody

Jako substancja użytkowa woda może mieć wiele zastosowań. Najważniejsza jest woda pitna, w gospodarstwach domowych jest używana woda do celów sanitarno-bytowych, w rolnictwie zaś do nawadniania pól, a także 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.

[edytuj] Rodzaje wody

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

[edytuj] Zanieczyszczenia

• 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.

[edytuj] Oczyszczanie

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

Zobacz galerię na Wikimedia Commons:
Woda

Zobacz w Wikicytatach kolekcję cytatów
o wodzie

Zobacz hasło woda w Wikisłowniku

• 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)