Fyzikální a chemické vlastnosti vody
Voda je dvouprvková sloučenina kyslíku a vodíku se sumární vzorcem H2O. Je biologicky nejdůležitějším polárním rozpouštědlem a nejrozšířenější sloučeninou na Zemi. Pokrývá 70,7 % zemského povrchu. Je nezbytná pro všechny živé organismy. Voda v živých organismech zaujímá více než polovinu (cca 60–99 %) jejich objemu v závislosti na druhu organismu. Podílí se na termoregulaci, přenosu látek, udržuje pH, odstraňuje zplodiny metabolismu a figuruje jako reakční prostředí. V lidském organismu je podstatnou složkou např.: krve, potu, moči, žaludeční a střevní šťávy.
Voda se vyskytuje ve 3 skupenstvích:
- Kapalné – největší zastoupení (oceány, moře, řeky...)
- Plynné (vodní pára) – výskyt v atmosféře
- Pevné (led, sníh, kroupy...)
Při změně tlaku a teploty může dojít ke změnám skupenství – podmínka koloběhu vody v přírodě.
Fyzikální vlastnosti[upravit | editovat zdroj]
Voda je bezbarvá, čirá kapalina bez chuti a bez zápachu.
- Bod tání je 0 °C, bod varu 100 °C , což jsou základní body Celsiovy teplotní stupnice.
- Hustota se od 0 °C do 3,98 °C zvyšuje, poté s vzrůstající teplotou klesá. Při snižování teploty dochází opět k poklesu hustoty nepřímo úměrně k zvětšujícímu se objemu. Z toho důvodu led plave na vodě (má menší hustotu než voda) na rozdíl od všech běžných látek, kde platí pravidlo, že při zvyšování teploty se objem zvětšuje a při snižování teploty změnšuje ve všech teplotních intervalech.
- Nejvetší hustota vody (1 g/cm3) je při 3,98 °C.
→Tento jev se nazývá anomálie vody. Má význam pro vodní živočichy. Na povrchu vody se vytvoří vrstva ledu, která brání dalšímu promrzání.
- Led má větší objem než kapalná voda. Při tání svůj objem zmenšuje, při tuhnutí zvětšuje.
- Vysvětlení: Krystalová struktura ledu obsahuje kanálky, kam odtéká tající voda, když dochází k rozrušení krystalové struktury. Neuspořádanost molekul kapalné vody v kanálcích způsobí menší objem než by byl v případě uspořádáné krystalové mřížky.
- Relativní zvětšení objemu je 9 %.
- Zvětšování objemu má negativní vliv zejména při zamrznutí ve štěrbinách → rozrušování skal, praskání zdiva apod.
- Vysvětlení: Krystalová struktura ledu obsahuje kanálky, kam odtéká tající voda, když dochází k rozrušení krystalové struktury. Neuspořádanost molekul kapalné vody v kanálcích způsobí menší objem než by byl v případě uspořádáné krystalové mřížky.
- Viskozita klesá se zvyšováním teploty. Od hodnoty viskozity se odvozuje rychlost filtrace vody pískem nebo sedimentace v čistírnách odpadních vod.
(Při 0 °C: 1,78 mPa.s, při 100 °C: 0,28 mPa.s )
- Povrchové napětí klesá s vzrůstající teplotou. Povrchové napětí vody je druhé největší z běžných látek. Důležité v kapilárních jevech. Je snižováno chemickými pracími prostředky.
(Při 0 °C: 75,6 mN/m, při 100 °C: 58,9 mN/m)
- Voda má velice malou tepelnou vodivost, což zabraňuje zamrzání vody do větších hloubek.
- Elektrická vodivost závisí na obsahu iontů ve vodě. Čistá voda je velice málo elektricky vodivá. S přidáním iontů se elektrická vodivost vody výrazně zvyšuje.
- Měrná tepelná kapacita je u vody poměrně vysoká. Jevu je využíváno v ústředním topení.
- Voda má také specificky vysoké výparné teplo, což má velký význam pro odvádění tepla z povrchu těla pocením.
Chemické vlastnosti[upravit | editovat zdroj]
- Voda z hlediska reaktivity patří mezi nejstálejší sloučeniny. Na vodík a kyslík se rozkládá až za vysokých teplot.
- Tvarem je čtyřstěn s úhlem 105°. Tvar je dán 2 volnými elektronovými páry na kyslíku. Kyslík nese částečný (parciální) záporný náboj a vodíky parciální kladný náboj. Za nerovnoměrné rozmístění elektronové hustoty mezi vodíky a kyslíkem může elektronegativita.
- Přítomnost vodíků umožňuje tvorbu vodíkových můstků. Ovlivňují chemické i fyzikální vlastnosti a to zejména polaritu, teplotu tání, teplotu varu a skupenství.
- Molekula H2O obsahuje 2 kovalentní sigma (σ) vazby.
- Celá molekula je polární díky polaritě vazeb mezi O a H a dipólovému momentu.
→Voda je významným polární rozpouštědlem – rozpouští látky:
– polární, s iontovou vazbou – ve vodě se štěpí za vzniku hydratovaných iontů (elektrolytická disociace)
– plynné (NH3, CO2, O2, halogenvodíky,..)
- V přírodě se voda nevyskytuje čistá, ale s určitým množstvím rozpuštěných látek. Dle obsahu rozpuštěných látek ji dělíme:
– Slaná x sladká
– Minerální
– Tvrdá x měkká
– Destilovaná – chemicky čistá
- Hydráty jsou krystalické látky obsahující vázané molekuly vody. Například : Modrá, bílá nebo zelená skalice.
- Destilovaná voda má pH rovno 7. Dle rozpuštěných látek se pH mění.
- Voda v reakcích může být:
- Reaktantem reakce : H2O + SO2→H2SO3
- Produktem reakce (neutraliazce): HCl + NaOH→NaCl+H2O
- Reakčním prostředím (hydrolýza) : CN– + H2O↔HCN+OH-
Tvrdost vody[upravit | editovat zdroj]
Tvrdost vody je častou překážkou v běžném užívání vody. Je způsobena některými rozpustnými solemi vápníku a hořčíku. Rozlišujeme dva typy tvrdosti vody. Tvrdost přechodnou a trvalou.
- Přechodná tvrdost vody je většinou způsobena hydrogenuhličitany a dá se odstranit varem.
Ca(HCO3)2 −> CaCO3 + H2O + CO2
Usazenina CaCO3 se nazývá kotelní kámen.
- Trvalá tvrdost vody je způsobena hlavně sírany a chloridy. Dá se odstranit přídavkem změkčovadla ( Na2CO3–soda)
CaSO4 +Na2CO3 −> Na2SO4 +CaCO3
Článek neobsahuje vše, co by měl. | ||||
Můžete se přidat k jeho autorům a doplnit jej. | ||||
O vhodných změnách se lze poradit v diskusi. | ||||
Odkazy[upravit | editovat zdroj]
Související články[upravit | editovat zdroj]
Zdroje[upravit | editovat zdroj]
- Se souhlasem autora převzato z https://uloz.to/!CM6zAi6z/biofot-doc.
- MASOPUST, Jaroslav a Richard PRŮŠA. Patobiochemie metabolických drah. 2. vydání. Univerzita Karlova, 2004. 208 s. s. 170–171.
Internetové zdroje[upravit | editovat zdroj]
- Nabla.cz, [cit. 24-11-2019], http://www.nabla.cz/obsah/fyzika/molekulova-fyzika-a-termika/tepelna-kapacita-merna-tepelna-kapacita.php
- Webnode.cz, [cit. 24-11-2019], https://voda-organismy.webnode.cz/fyzikalni-a-chemicke-vlastnosti/
- Wikipedia,[cit. 24-11-2019],https://cs.wikipedia.org/wiki/Led
- Wikipedia.cz,[cit. 24-11-2019], https://cs.wikipedia.org/wiki/Vodn%C3%AD_pára
- Wikipedia.cz, [cit. 24-11-2019], https://cs.wikipedia.org/wiki/Voda
- Hornicko-geologická fakulta VŠB, [cit. 24-11-2019], http://hgf10.vsb.cz/546/Ekologicke%20aspekty/voda/fyzikalni/hydrog_vaz.htm
- Katedra fyziky Přf OU, [cit. 24-11-2019], http://artemis.osu.cz/MMi/Skerko/DIPLCELA/Diplhtm2/222.htm
- Encyklopedie fyziky, Jaroslav Reichl, Martin Všetička, [cit. 24-11-2019], http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/650-zmena-objemu-teles-pri-tani-a-tuhnuti-zavislost-teploty-tani-na-tlaku
- Všichnivsem.cz, [cit. 24-11-2019], http://www.vsichnivsem.cz/strednipredmet-149-18hodina