Kdo zná vzorec vody od školních let? Samozřejmě všechno. Je pravděpodobné, že z celého kurzu chemie, pro mnohé, kteří ji pak nestudují specializovaně, zbyde jen znalost toho, co znamená vzorec H2O. Nyní se ale pokusíme co nejvíce podrobně a do hloubky porozumět tomu, co je voda? Jaké jsou jeho hlavní vlastnosti a proč přesně bez něj není život na planetě Zemi možný.
Voda jako látka
Molekula vody, jak víme, se skládá z jednoho atomu kyslíku a dvou atomů vodíku. Jeho vzorec je napsán takto: H2O. Tato látka může mít tři skupenství: pevné - ve formě ledu, plynné - ve formě páry a kapalné - jako látka bez barvy, chuti a vůně. To je mimochodem jediná látka na planetě, která může v přírodních podmínkách existovat ve všech třech stavech současně. Například: na pólech Země - led, v oceánech - voda a odpařování pod slunečními paprsky je pára. V tomto smyslu je voda anomální.
Voda je také nejběžnější látkou na naší planetěplaneta. Pokrývá povrch planety Země téměř ze sedmdesáti procent - to jsou oceány a četné řeky s jezery a ledovce. Většina vody na planetě je slaná. Je nevhodný k pití a k chovu. Sladká voda tvoří pouze dvě a půl procenta z celkového množství vody na planetě.
Voda je velmi silné a vysoce kvalitní rozpouštědlo. Díky tomu probíhají chemické reakce ve vodě obrovskou rychlostí. Stejná vlastnost ovlivňuje metabolismus v lidském těle. Je všeobecně známo, že tělo dospělého člověka tvoří ze sedmdesáti procent voda. U dítěte je toto procento ještě vyšší. Ve stáří toto číslo klesá ze sedmdesáti na šedesát procent. Mimochodem, tato vlastnost vody jasně dokazuje, že je základem lidského života. Čím více vody v těle – tím je zdravější, aktivnější a mladší. Vědci a lékaři všech zemí proto neúnavně opakují, že je třeba hodně pít. Je to voda ve své čisté formě a ne náhražky ve formě čaje, kávy nebo jiných nápojů.
Voda utváří klima na planetě, a to není přehnané. Teplé proudy v oceánu ohřívají celé kontinenty. To je způsobeno skutečností, že voda absorbuje velké množství slunečního tepla a poté jej odevzdá, když se začne ochlazovat. Takže reguluje teplotu na planetě. Mnoho vědců tvrdí, že Země by už dávno vychladla a proměnila se v kámen, kdyby na zelené planetě nebylo tolik vody.
Vlastnosti vody
Voda má mnoho velmi zajímavých vlastností.
Například voda je po vzduchu nejmobilnější látkou. Ze školního kurzu si mnozí jistě pamatují takovou věc, jako je koloběh vody v přírodě. Například: proud se pod vlivem přímého slunečního záření odpařuje, mění se ve vodní páru. Dále je tato pára někam unášena větrem, shromažďuje se v mracích a dokonce i v bouřkových mracích a padá na horách ve formě sněhu, krup nebo deště. Dále z hor potok opět stéká a částečně se odpařuje. A tak - v kruhu - se cyklus opakuje milionkrát.
Voda má také velmi vysokou tepelnou kapacitu. Je to kvůli tomu, že vodní útvary, zejména oceány, se během přechodu z teplého období nebo denní doby do chladného ochlazují velmi pomalu. Naopak při zvýšení teploty vzduchu se voda ohřívá velmi pomalu. Díky tomu, jak již bylo zmíněno výše, voda stabilizuje teplotu vzduchu na celé naší planetě.
Po rtuti má voda nejvyšší povrchové napětí. Není možné si nevšimnout, že kapka náhodně rozlitá na rovný povrch se někdy stává působivou skvrnou. To ukazuje tažnost vody. Další vlastnost se projeví při poklesu teploty ke čtyřem stupňům. Jakmile se voda ochladí na tuto značku, stane se světlejší. Led proto vždy plave na hladině vody a zamrzá v krustě, pokrývající řeky a jezera. Díky tomu ryby nezamrzají ve vodních plochách, které v zimě zamrzají.
Voda jako vodič elektřiny
Nejprve byste se měli dozvědět o tom, co je elektrická vodivost (včetně vody). Elektrická vodivost je schopnost anebo látky vedou elektřinu samy o sobě. Elektrická vodivost vody je tedy schopnost vody vést proud. Tato schopnost přímo závisí na množství solí a jiných nečistot v kapalině. Například elektrická vodivost destilované vody je téměř minimalizována díky skutečnosti, že taková voda je čištěna od různých přísad, které jsou tak nezbytné pro dobrou elektrickou vodivost. Výborným proudovým vodičem je mořská voda, kde je koncentrace solí velmi vysoká. Elektrická vodivost závisí také na teplotě vody. Čím vyšší je teplota, tím větší je elektrická vodivost vody. Tento vzorec byl odhalen díky četným experimentům fyziků.
Měření elektrické vodivosti vody
Existuje takový termín - konduktometrie. To je název jedné z metod elektrochemické analýzy založené na elektrické vodivosti roztoků. Tato metoda se používá ke stanovení koncentrace solí nebo kyselin v roztocích a také ke kontrole složení některých průmyslových roztoků. Voda má amfoterní vlastnosti. To znamená, že v závislosti na podmínkách je schopen vykazovat kyselé i zásadité vlastnosti – působit jako kyselina i jako zásada.
Přístroj použitý pro tuto analýzu má velmi podobný název – konduktometr. Pomocí konduktometru se měří elektrická vodivost elektrolytů v roztoku, jehož analýza se provádí. Možná stojí za to vysvětlit další termín - elektrolyt. Jedná se o látku, která po rozpuštění nebo roztaveníse rozkládá na ionty, díky nimž je následně veden elektrický proud. Iont je elektricky nabitá částice. Ve skutečnosti konduktometr, který bere jako základ určité jednotky elektrické vodivosti vody, určuje její elektrickou vodivost. To znamená, že určuje elektrickou vodivost určitého objemu vody brané jako počáteční jednotka.
Ještě před začátkem sedmdesátých let minulého století se k označení vodivosti elektřiny používala měrná jednotka "mo", byla to odvozenina jiné veličiny - Ohm, což je hlavní jednotka odporu. Elektrická vodivost je veličina, která je nepřímo úměrná odporu. Nyní se měří v Siemensu. Tato hodnota dostala své jméno na počest fyzika z Německa - Wernera von Siemense.
Siemens
Siemens (lze označit Cm i S) je převrácená hodnota Ohm, což je jednotka elektrické vodivosti. Jeden cm se rovná elektrické vodivosti jakéhokoli vodiče, jehož odpor je 1 ohm. Vyjádřeno společností Siemens prostřednictvím vzorce:
Tepelná vodivost vody
Nyní si promluvme o tom, co je tepelná vodivost. Tepelná vodivost je schopnost látky přenášet tepelnou energii. Podstata jevu spočívá v tom, že se přenáší kinetická energie atomů a molekul, které určují teplotu daného tělesa nebo látkyjiné tělo nebo látku během jejich interakce. Jinými slovy, tepelná vodivost je výměna tepla mezi tělesy, látkami, jakož i mezi tělesem a látkou.
Tepelná vodivost vody je také velmi vysoká. Lidé tuto vlastnost vody denně využívají, aniž by si toho všimli. Například nalití studené vody do nádoby a chlazení nápojů nebo potravin v ní. Studená voda odebírá teplo z láhve, nádoby, místo toho dává chlad, je také možná opačná reakce.
Nyní si lze stejný jev snadno představit v planetárním měřítku. Oceán se během léta ohřívá a poté – s nástupem chladného počasí se pomalu ochlazuje a odevzdává své teplo vzduchu, čímž ohřívá kontinenty. Po ochlazení během zimy se oceán začne ohřívat velmi pomalu ve srovnání s pevninou a odevzdá svůj chlad kontinentům chřadnoucím letním sluncem.
Hustota vody
Výše bylo řečeno, že ryby žijí v zimě v jezírku, protože voda zamrzá s krustou po celém jejich povrchu. Víme, že voda se začíná měnit v led při teplotě nula stupňů. Vzhledem k tomu, že hustota vody je větší než hustota ledu, led plave a zamrzá na povrchu.
Jaké jsou redoxní vlastnosti vody
Za různých podmínek může být voda také oxidačním činidlem i redukčním činidlem. To znamená, že voda, která odevzdá své elektrony, je kladně nabitá a oxidovaná. Nebo získá elektrony a nabije se záporně, což znamená, že se obnoví. V prvním případě voda oxiduje a nazývá se mrtvá. Ona mávelmi silné baktericidní vlastnosti, ale nemusíte ho pít. V druhém případě je voda živá. Povzbuzuje, stimuluje tělo k zotavení, dodává buňkám energii. Rozdíl mezi těmito dvěma vlastnostmi vody je vyjádřen výrazem "redoxní potenciál".
S čím může voda reagovat
Voda je schopna reagovat s téměř všemi látkami, které na Zemi existují. Jediná věc je, že pro výskyt těchto reakcí je třeba zajistit vhodnou teplotu a mikroklima.
Například při pokojové teplotě voda dobře reaguje s kovy, jako je sodík, draslík, baryum – říká se jim aktivní. Halogeny jsou fluor a chlor. Voda při zahřátí dobře reaguje se železem, hořčíkem, uhlím, metanem.
Za pomoci různých katalyzátorů voda reaguje s amidy, estery karboxylových kyselin. Katalyzátor je látka, která jakoby tlačí složky ke vzájemné reakci a urychluje ji.
Existuje voda jinde než na Zemi?
Dosud nebyla voda nalezena na žádné planetě sluneční soustavy, kromě Země. Ano, předpokládají jeho přítomnost na satelitech tak obřích planet, jako je Jupiter, Saturn, Neptun a Uran, ale zatím vědci nemají přesná data. O podzemních vodách na planetě Mars a na družici Země – Měsíci – existuje ještě jedna dosud ne zcela ověřená hypotéza. Pokud jde o Mars, byla předložena řada teorií, že kdysi na této planetě byl oceán a jeho možný model dokonce navrhli vědci.
Mimo sluneční soustavu existuje mnoho velkých i malých planet, kde podle vědců může být voda. Ale zatím neexistuje sebemenší způsob, jak si tím být jistý.
Jak využít tepelnou a elektrickou vodivost vody pro praktické účely
Vzhledem k tomu, že voda má vysokou tepelnou kapacitu, používá se v topných rozvodech jako nosič tepla. Zajišťuje přenos tepla od výrobce ke spotřebiteli. Mnoho jaderných elektráren také používá vodu jako vynikající chladivo.
V lékařství se led používá k chlazení a pára k dezinfekci. Led se také používá ve stravovacím systému.
V mnoha jaderných reaktorech se voda používá jako moderátor úspěšné jaderné řetězové reakce.
Tlaková voda se používá ke štípání, prorážení a dokonce k řezání hornin. To se aktivně používá při výstavbě tunelů, podzemních zařízení, skladů, metra.
Závěr
Z článku vyplývá, že voda je svými vlastnostmi a funkcemi tou nenahraditelnější a nejúžasnější látkou na Zemi. Závisí život člověka nebo jiné živé bytosti na Zemi na vodě? Určitě ano. Přispívá tato látka k lidské vědecké činnosti? Ano. Má voda elektrickou vodivost, tepelnou vodivost a další užitečné vlastnosti? Odpověď je také ano. Další věc je, že na Zemi je stále méně vody a ještě více čisté vody. A naším úkolem je ji (a tedy i nás všechny) chránit a zabezpečit předzmizení.
