Woda

1. Woda

2. Życiodajna Substancja • Woda życiodajna substancja - bezbarwna, bezwonna, pozbawiona smaku i kalorii jest niezbędna do życia wszystkim organizmom na ziemi. Bez niej nie przetrwałby żaden człowiek, żadne zwierzę, żadna roślina. Potrzebuje jej i słoń, i bakteria; nie można jej niczym zastąpić. Aby być zdrowym, każdy z przeszło pięciu miliardów ludzi musi codziennie przyjąć w posiłkach i napojach około dwóch i pół litra wody. Gdyby jej nie było, nie istniałoby życie. Brak wody uniemożliwia uprawę ziemi i hodowlę zwierząt. Bez wody nie ma żywności, a bez żywności nie ma życia. • Na szczęście dysponujemy ogromnymi zasobami wody. Kiedy spogląda się na zdjęcia wykonane z kosmosu, można odnieść wrażenie, że nasza piękna, błękitna planeta nie powinna się nazywać Ziemia, lecz Woda.

3. Obieg wody w przyrodzie • Pod wpływem ciepła słonecznego powierzchnia mórz i oceanów nieustannie paruje. Woda zmienia stan skupienia i masy pary wodnej mieszają się z powietrzem. • Przy dostatecznie dużej wilgotności powietrza następuje skraplanie pary wodnej do postaci małych kropelek, które grupują się w widoczne skupienia chmury. • W wyniku ochładzania na niewielkich wysokościach powietrza zawierającego parę wodną powstają mgły. Chmury, niesione wiatrem przemieszczają się nad powierzchnią lądów mórz i oceanów. W określonych warunkach drobniutkie kropelki łączą się ze sobą w większe krople i opadają na ziemię jako deszcz, śnieg lub grad. • Ziemia wchłania opady atmosferyczne i gromadzi je w postaci wód gruntowych. W niektórych miejscach wody gruntowe wydostają się na powierzchnię i tak powstają źródła. Z nich biorą początek strumyki, te z kolei łączą się ze sobą w większe strumienie i rzeki, które wpadają do morza lub oceanu. W ten sposób zamyka się obieg wody w przyrodzie. Proces zaczyna się od nowa

4. Właściwości fizyczne i chemicznecz1. Woda jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych związków chemicznych w przyrodzie. Jest cieczą bezbarwną, bez smaku i zapachu, ma interesujące anomalie o dużym znaczeniu biologicznym. Od 4oC, w miarę obniżania temperatury, jej gęstość maleje. Dzięki temu woda w jeziorach i rzekach zamarza na powierzchni, co umożliwia istnienie życia biologicznego w głębi. Cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Kąt pomiędzy atomami wodoru wynosi 104o 40'. Dzięki kątowej budowie cząsteczka wody ma moment dipolowy. Cząsteczki wody przyciągają się różnoimiennymi biegunami tworząc asocjat, dzięki czemu temperatura wrzenia wody jest stosunkowo wysoka. Biegunowa budowa cząsteczki wody powoduje dobrą rozpuszczalność w wodzie szeregu związków chemicznych.Wodę otrzymuje się przez spalanie wodoru w tlenie:2H2 + O2 = 2H2O

5. Właściwości fizyczne i chemiczne cz2. Reakcja spalania wodoru jest jedną z najbardziej egzotermicznych reakcji. Cząsteczka wody jest bardzo trwała i zaczyna dysocjować dopiero powyżej 1800 K. Pomimo dużej trwałości woda jest substancją chemiczną aktywną. Niektóre metale, np. Na, K, Ca reagują z nią w temperaturze pokojowej, wydzielając z wody wodór. Wiele związków chemicznych przyłącza wodę. W związkach nieorganicznych może być ona związana w różny sposób: Woda konstytucyjna nie występuje w związkach chemicznych jako cząsteczka wody, natomiast wydziela się w czasie ich rozkładu. Należy tutaj m.in. Ca(OH)2, KOH, H2SO4, itp. Na przykład pod wpływem ogrzewania: Ca(OH)2 --> CaO+H2O Woda koordynacyjna związana jest z cząsteczką specjalnym wiązaniem koordynacyjnym, np.: [Cu(NH3)4 (H2O)2]+3, [Cr(H2O)6]+3 Woda krystalizacyjna jest związana w kryształkach związków jonowych w ilościach stechiometrycznych np. CuSO4.5H2O. Usunięcie jej z takich substancji jest bardzo trudne. Woda sieciowa. Podczas ogrzewania związków zawierających wodę sieciową nie obserwuje się powstawania nowych faz. Woda ta zawarta jest pomiędzy warstwami sieci krystalicznej.

6. Rodzaje wód Wody naturalne występujące w przyrodzie dzielą się na: powierzchniowe, podziemne i opadowe (atmosferyczne). Występują one w przyrodzie w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym, dokonując obiegu w cyklu kołowym. a) Wody powierzchniowe. Wody powierzchniowe można podzielić na: • wody płynące: rzeki i strumienie, • wody stojące: jeziora, stawy, sztuczne zbiorniki, • wody mórz i oceanów.

7. Wody płynące. Wody powierzchniowe płynące są podstawowym źródłem zaopatrzenia ludności w wodę. Skład tych wód jest bardzo zmienny i zależy od takich czynników, jak: czas kontaktu z glebą i jej rodzaj, pora roku, ilość wód opadowych, zagospodarowanie zlewni, ukształtowanie i pokrycie terenu. Ze względu na zanieczyszczenia i duże wahania w stężeniach i toksyczności związków chemicznych, względnie mikroorganizmów, surowe wody płynące nie nadają się do picia. • Wody stojące. Wody zmagazynowane w jeziorach, stawach i sztucznych zbiornikach działają łagodząco na klimat i poprzez zwiększone parowanie wpływają na wielkość opadów. Wiele zbiorników spełnia rolę odbiorników ścieków komunalnych i przemysłowych, co sprawia, że pogarsza się ich stan czystości. Są one także częściowo zanieczyszczone wskutek spłukiwania nawozów sztucznych z otaczających je terenów rolniczych. • Wody mórz i oceanów. Wody mórz i oceanów są bardziej czyste niż wody śródlądowe, jednak duże ich zasolenie powoduje, że bez przeprowadzenia procesu odsalania nie mogą być wykorzystywane do picia. Zasolenie wody w Bałtyku wynosi na przykład 6 g/dm3, a w Oceanie Atlantyckim 36 g/dm3 , natomiast zasolenie wód słodkich nie przekracza na ogół 0,5 g/dm3 .

8. Rodzaje wód b) Wody podziemne. Wody podziemne, w zależności od poziomu występowania, dzielą się na: •   wody zaskórne, • wody gruntowe, • wody wgłębne, • wody głębinowe.

9. Wody zaskórne. • Występują one na głębokości od kilkudziesięciu centymetrów do kilku metrów. Zwykle w stopniu niedostatecznym ulegają procesom samooczyszczania, co powoduje, że są one w większości zanieczyszczone. Często są skażone drobnoustrojami, zawierają podwyższoną ilość związków organicznych i niezbyt dużo substancji mineralnych. Nie są wiec brane pod uwagę jako źródła wody do picia i na potrzeby komunalne. • Wody gruntowe. • Skład tych wód wskutek zachodzących w nich procesach samooczyszczania najczęściej odpowiada wymaganiom sanitarnym, stawianym wodzie pitnej. Nie zawierają one bakterii chorobotwórczych i charakteryzują się stałą temperatura w ciągu roku. Natomiast bardzo często występuje w nich podwyższona zawartość związków żelaza i manganu oraz dwutlenku węgla.

10. Rodzaje wód • c) Wody opadowe. Wody opadowe to wody, które opadają na powierzchnię ziemi w postaci deszczu, śniegu i gradu. Ich skład zależy od czystości atmosfery, przez którą przechodzą. Po zetknięciu się z powierzchnią ziemi częściowo spływają do rzek, jezior, stawów, sztucznych zbiorników wód powierzchniowych i wskutek rozpuszczania związków obecnych w glebie i skałach zmieniają swój skład fizyczno - chemiczny i bakteriologiczny

11. Zanieczyszczenia wód • Jakość wody charakteryzują właściwości fizyczne, czyli mętność, przezroczystość, barwa, smak, oraz zapach i temperatura, właściwości chemiczne- głównie twardość wody, oraz właściwości bakteriologiczne, zawartość bakterii chorobotwórczych , z których najgroźniejszymi są bakterie tyfusu brzusznego, czerwonki, cholery oraz innych, powodujących schorzenia przewodu pokarmowego. Zanieczyszczenie wód jest problemem rangi światowej. Wraz ze wzrostem zaludnienia Ziemi i rozwojem przemysłu, rośnie także ilość zanieczyszczeń. Ze względu na pochodzenie, można podzielić je na komunalne, przemysłowe oraz rolnicze.

12. Zanieczyszczenia komunalne Są to ścieki miejskie- mieszanina odpadów z gospodarstw domowych, fekaliów, odpadów ze szpitali, łaźni, pralni i zakładów przemysłowych. Znaczną ich część stanowią występujące w postaci zawiesiny lub rozpuszczone związki organiczne, głównie białka, tłuszcze i węglowodany. Zawierają one także detergenty, chorobotwórcze drobnoustroje, które są źródłem takich chorób, jak tyfus, cholera, dur brzuszny, choroba He-inego Mediny. Jeszcze jednym ważnym składnikiem ścieków są metale ciężkie (ołów, rtęć). Substancje te, jeśli przenikną do organizmów zwierzęcych, w tym organizmu ludzkiego, powodują uszkodzenia wątroby, naczyń krwionośnych, serca, układu nerwowego i kości. • Zanieczyszczenia przemysłowe Powstają między innymi przy wydobywaniu surowców, w trakcie chłodzenia urządzeń, filtracji, destylacji i podczas wielu innych czynności wykonywanych w różnorakiej produkcji. Ich skład jest bardzo zróżnicowany i zależny od rodzaju produkcji, np. ścieki z garbarni zawierają związki wapnia, chromu, siarczki, chlorki, związki azotu, a także tłuszcze i inne związki organiczne. Są one szkodliwe dla organizmów żywych, gdyż działają na nie, niszcząc wątrobę, przewód pokarmowy i układ krążenia.

13. Zanieczyszczenia rolnicze Składają się na nie środki ochrony roślin, które mają na celu niszczenie szkodliwych organizmów, niszcząc również organizmy pożyteczne. Duże znaczenie mają także nawozy sztuczne, tylko częściowo wykorzystywane przez rośliny. Ich nadmiar spływa z wodami deszczowymi i gruntowymi do zbiorników wodnych, powodując gromadzenie się środków odżywczych tylko dla pewnych gatunków roślin, co w efekcie prowadzi do zakłócenia równowagi ekologicznej.

14. Sposoby Oczyszczania Wody • Sposoby mechaniczne: proces cedzenia: duże ciała pływające wskutek swej wielkości są zatrzymywane na kratach lub na sitach, na tej samej zasadzie pracują również filtry piaskowe. proces wznoszenia (flotacji): wskutek mniejszej gęstości niż woda substancje wypływają na powierzchnię wody, np. w odtłuszczaczach, w komorach wstępnego napowietrzania, proces sedymentacji: wskutek większej gęstości niż ścieki ciała stałe opadają na dno osadników. • Sposoby chemiczne: Dodawanie chemikaliów wytwarzających kłaczki przyśpiesza sedymentację zawiesin lub niszczy bakterie (chlor). • Sposoby biologiczne: Do oczyszczania ścieków wykorzystuje się aktywność przyrody ożywionej:   w środowisku naturalnym gleby lub w stawach i jeziorach,   w środowisku sztucznie wytworzonym w złożach biologicznych, w komorach osadu czynnego lub w komorach fermentacji ścieków .

15. Inne rodzaje wody • Woda utleniona 3% wodny roztwórnadtlenku wodoru (30% roztwór nazwany jest perhydrolem). (H2O2) używany m.in. do dezynfekcji (także do rozjaśniania włosów). Szczególnie silnie niszcząco działa na bakterie beztlenowe (anaeroby). Niszczące działanie na bakterie ma tlen in statu nascendi (tzn. rodniki tlenowe posiadające jeden niesparowany elektron walencyjny), który wytwarza się na powierzchni skóry. • Woda gazowana (woda sodowa) - woda sztucznie nasycona dwutlenkiem węgla. Została "wyprodukowana" po raz pierwszy około połowy XVIII wieku przez chemików (źródła podają różne nazwiska), którzy przepuszczali przez wodę dwutlenek węgla otrzymywany z sody i kwasu. Stąd przyjęła się nazwa "woda sodowa" dla określenia tego napoju z bąbelkami, która nie ma jednak nic wspólnego z obecnością w nim sodu. • Woda mineralna – naturalna woda (zobacz też woda pitna) wzbogacona w znacznym stopniu solami mineralnymi (lub innymi składnikami) w postaci jonów. W 1 litrze wody mineralnej stężenie soli mineralnych musi być większe od 1 grama. Oprócz tego może zawierać rozpuszczone gazy pochodzenia naturalnego (dwutlenek węgla, siarkowodór). Najczęściej (w handlu detalicznym w Polsce wyłącznie) jest to woda wgłębna, która minerały pozyskała ze skał, przez które przepływała.

16. Gejzer • Gejzer - rodzaj gorącego źródła, które gwałtownie wyrzuca słup wody i pary wodnej o temperaturze około 100° C. Woda z gejzerów ogrzewana jest zalegającą kilka kilometrów pod ziemią magmą w procesie hydrotermalnym. Wybuchy gejzerów są dość regularne, ale dla każdego źródła odstępy pomiędzy kolejnymi wybuchami są inne. Woda może być wyrzucana na wysokość nawet 30-70m. • Nazwa gejzer pochodzi od nazwy najbardziej znanego gejzeru na Islandii Geysir. Zaś jego nazwa pochodzi od islandzkiego słowa gjósa = 'tryskać, wybuchać'. Erupcja gejzera na Islandii

17. Nad wodą wielką i czystą Stały rzędami opoki, I woda tonią przejrzystą Odbiła twarze ich czarne; Nad wodą wielką i czystą Przebiegły czarne obłoki, I woda tonią przejrzystą Odbiła kształty ich marne; Nad wodą wielką i czystą Błysnęło wzdłuż i grom ryknął, I woda tonią przejrzystą Odbiła światło, głos zniknął. A woda, jak dawniej czysta, Stoi wielka i przejrzysta. Tę wodę widzę dokoła I wszystko wiernie odbijam, I dumne opoki czoła, I błyskawice - pomijam. • Wiersz Adama Mickiewicza