Fyzikální a chemické vlastnosti vody

Z WikiSkript

Základní charakteristika vody[upravit | editovat zdroj]

Led - pevné skupenství

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.

Skupenství[upravit | editovat zdroj]

Voda se vyskytuje ve 3 skupenstvích:

  • Kapalné – největší zastoupení (oceány, moře, řeky..)
  • Plynné (vodní pára) – výskyt v atmosféře
  • Pevné (led, sníh, kroupy..)
Sněhová vločka

Při změně tlaku a teploty může dojít ke změnám skupenství – podmínkou koloběhu vody v přírodě.

Fyzikální vlastnosti[upravit | editovat zdroj]

Voda je bezbarvá, čirá kapalina bez chuti a bez zápachu.

  • 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 (1g/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.
  • 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 )

Drops-of-water-578897 1920.jpg
  • 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.
  • 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.
    Molekula vody
  • 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,..)

                                  – nepolární (cukry, alkoholy)

  • 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:
    1. Reaktantem reakce : H2O + SO2→H2SO3
    2. Produktem reakce (neutraliazce): HCl + NaOH→NaCl+H2O
    3. 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




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]