Vatten. Vattenrnolekyler i tre faser

Transkript

1 Vatten NÄR DU HAR ARBETAT MED AVSNITTET VATTEN KAN DU vilka grundämnen som bildar en vatten molekyl förklara hur vattenmolekylerna samspelar i vattnets tre faser redogöra för vattnets speciella egenskaper redogöra för vattnets betydelse som lösningsmedel beskriva vattnets kretslopp Det är bara vanligt vatten säger man ibland, och visst är vatten vanligt. Två tredjedelar av jorden är täckt av vatten och nästan två tredjedelar aven människa består av vatten. Vatten är ett vanligt ämne, men vatten har ovanliga egenskaper. fast fas - is Vattenrnolekyler i tre faser Vatten är en kemisk förening av väte och syre. Vatten har den kemiska formeln H 2 0. En vattenrnolekyl består alltså av tre atomer, två väteatomer och en syreatom. Och som du redan vet, så kan vatten finnas i tre olika faser - fast fas, flytande fas och gasfas. I fast fas bildar vattenmolekylerna ett fast nätverk. Om du tittar på den inringade vattenrnolekylen i figuren till höger, ser du att syreatomen är bunden till fyra väteatomer. Två väteatomer hör till samma vattenrnolekyl och ligger helt nära syreatomen. De andra två hör till två andra vattenrnolekyler och ligger längre bort. Det är tack vare dessa bindningar som vattenmolekylerna alltid ligger lika långt ifrån varandra i den fasta fasen is. flytande fas - vatten När temperaturen stiger börjar vattenmolekylerna röra sig mer och mer. Vid smältpunkten håller inte nätverket av vattenrnolekyler samman längre och isen smälter. När nätverket bryts sönder kan vattenmolekylerna komma närmare varandra. Flytande vatten har därför högre densitet och är tyngre än is. När vatten kokar bildas det bubblor i vattnet, som innehåller vattenånga. Vattenångan de andra gaserna i luften. Vattenmolekylerna lämnar vätskefasen och blandar sig med är inte längre bundna gasfas - vattenånga till~:and.t:a.-utan..;röi:~~tl j 2 Vatten 53

2 Vatten har ovanliga egenskaper Även om vatten är ett vanligt ämne, har vatten några mycket ovanliga egenskaper. Den fasta fasen har lägre densitet än den flytande fasen. Vatten har högre ytspänning än andra vätskor. Vattnets temperatur ändras mycket långsammare än andra ämnen. Is flyter Normalt har den fasta fasen av ett ämne högre densitet än den flytande fasen. Om man lägger en järnklump i ett kärl med flytande järn, sjunker den till botten. Järn i fast form är tyngre än flytande järn. Men vatten är annorlunda. Om man lägger en isbit i en skål med flytande vatten, då flyter isbiten. Det beror på att vatten i fast form har lägre densitet än flytande vatten. På vintern när det är kallt fryser vattnet till is. Men isen lägger sig på ytan eftersom den har lägre densitet än bottenvattnet. Då kan fiskar och andra organismer överleva vintern,under vattentemperaturen alltid +4 0c. Denna isen, där är egenskap hos vatten var en förutsättning för livets utveckling på jorden Luft, vatten, mark, syror och baser 0 +4 I en normaldjup sjö är vattnets temperatur vid botten alltid +4 0c. Det beror på att vattnet har högst densitet vid +4 0c. Därför sjunger det fyrgradiga vattnet till botten

3 Ytspänning I en vattendroppe håller vattenmolekylerna ihop med varandra i alla riktningar. Men vattenmolekylerna vid ytan har inga molekyler ovanför att hålla ihop med. I stället binds molekylerna som finns åt sidorna och neråt, lite hårdare. Det blir som en seg hinna på vattenytan. Det kallas ytspänning och det är den som gör att vattendroppen är rundad. Ytspänningen gör det också möjligt för insekter att springa på vattenytan. Det är också ytspänningen som håller våra lungor på plats i bröstkorgen. Lungorna sitter klistrade mot insidan av bröstkorgen med hjälp aven tunn vattenhinna. När vi andas in blir bröstkorgen större och då hänger lungorna med. De utvidgas och du andas in luft. Med hjälp ytspänningen och små vattenavvisande hår på ben och kropp, kan skräddarna jaga ifatt små insekter som landat på vattenytan. Lagrar värme Vatten har stor betydelse som värmefördelare. Det behövs mycket energi och tar längre tid att värma eller kyla vatten, än andra ämnen. Man säger att vatten har hög värmekapacitet. Vatten jämnar ut temperaturskillnader mellan dag och natt, mellan årstidernas växlingar och stabiliserar vädret. Samma egenskap hjälper oss att hålla en jämn kroppstemperatur i hela kroppen. Att vi kan bo här uppe i Norden beror på att värme transporteras från Sydatlanten med den varma Golfströmmen från Sargassohavet. Det är tack vare Golfströmmen som vi i Norden inte har ständig vinter och is, som till exempel stora delar av Grönland. Allt liv innehåller vatten En manet består av 99 % vatten och vår kropp består av ungefår 70 % vatten. Till och med i det torraste lilla frö finns det vatten. Allt levande innehåller vatten. Mineraler i jorden löses i regnvattnet och kan sedan tas upp av växternas rötter. Vattnet transporterar mineraler till bladen och näringsämnen från bladen till rötterna. Vattenburen värme ger en jämn inomhus temperatur. Blod är en vattenlösning som transporterar värme och lösta ämnen som kolhydrater, proteiner och salter till cellerna. Avfallsämnen lämnar till slut kroppen med urinen, som också är en vattenlösning @rvatten55)--

4 Det mesta är saltvatten Ungefär 97 % av allt vatten som finns på jorden är saltvatten och går inte att dricka. Att havsvatten är salt beror på att vatten är ett så bra lösningsmedel. I marken och berggrunden finns olika salter i fast form. När älvar och floder rinner ut mot havet, löser vattnet salterna och tar med dem till haven. Vatten kan avdunsta, men inte salt. När vattnet i haven avdunstar, stiger salthalten. Salthalten i haven varierar från 0,7 % i Östersjön, 3 % vid Västkusten till nästan 40 % i Döda havet. Vattnets kretslopp När det klarnar upp efter ett sommarregn och solen börjar värma igen, kan du se hur vattenångan stiger från marken. Vattnet avdunstar, blandar sig med luften och stiger uppåt i atmosfären. Högre upp i atmosfären är det kallare. Där kondenserar vattenångan i molnen till vattendroppar som faller ner till marken igen. Vattnet är i ständig rörelse genom luften, marken, växter och djur i ett kretslopp som pågår hela tiden. Även om växter och djur använder vattnet, återvänder det så småningom tillbaka till marken, haven och luften. inlandsis 2 % grundvatten 0,6 % sjöar, floder 0,01 % Bara 3 % av vattnet på jorden är drickbart sötvatten. Vattnets kretslopp. vatten avdunstar från mark och växter solen värmer upp ytvattnet som avdunstar vatten rinner ner genom marken och samlas som grundvatten i underjordiska sjöar 56

5 Rent vatten är en bristvara Av allt vatten som finns på jorden är alltså bara 3 % sötvatten. Större delen av sötvattnet är dessutom bundet i inlandsisarna vid Nord- och Sydpolen. Det är mindre än l % av allt vatten som finns tillgängligt för växter och djur. När det regnar går en del av vattnet ner i jorden och sugs upp av växternas rötter, resten tränger längre ner i själva marken. Det här vattnet kallas grundvatten. Grundvatten är oftast mycket rent. Det beror på att det rinner genom sand och grus som filtrerar bort smuts och föroreningar. Genom att gräva eller borra brunnar kan man komma åt det rena grundvattnet och använda det som dricksvatten. Tillgången på rent vatten är mycket olika i världen. De norra delarna av Europa har gott om vatten, medan till exempel mellanöstern och norra Afrika har ständig brist på vatten. Rent vatten är en bristvara för de flesta människor på jorden och en av de viktigaste orsakerna till motsättningar och konflikter. Vattentillgången bestämmer hur mycket vatten som förbrukas i olika delar av världen. I Sverige använder en person ungefår 200 liter vatten varje dag, medan en person i Afrika har tillgång till bara 20 liter vatten. Ett par jeans förbrukar liter vatten, 103 sorters bekämpningsmedel och 0,5 kilo konstgödning och avlövningsmedel. Men det finns jeans som tillverkas av ekologiskt bomull. De kallas ofta Organic Cotton. Egentligen stämmer inte de här siffrorna. En person i Sverige förbrukar i verkligheten ungefår liter vatten om dagen. Då räknar man in hela vår konsumtion av mat, kläder och transporter. Det behövs cirka 200 liter vatten för att producera ett glas mjölk, liter för en hamburgare och liter vatten för att sy upp ett par jeans. Korna dricker vatten, det går åt vatten för att odla kornas mat, bomullsfålten måste vattnas osv. Det här vattnet ser vi aldrig och det kallas därför virtuellt vatten. Att stå i vattenkö är en del av vardagen för många människor. Vatten 57

6 Rening av ytvatten -Filtrering Desinfektion Tillsats av kalk Grovfiltrering Vattenrening I Sverige har vi gott om rent vatten som vi kan dricka utan att vara oroliga för att bli sjuka. Vi bara vrider på kranen och dricker. Men innan vattnet kommer ur kranen hemma hos dig, kontrolleras det och renas vid ett vattenverk. Vårt dricksvatten kommer antingen från grundvattnet eller från ytvattnet i en sjö eller älv. Ett riktigt bra grundvatten behöver egentligen ingen behandling, men för att vi garanterat inte ska bli sjuka tillsätter man alltid bakteriedödande ämnen som klor eller ozon. Det är ämnen som också används i simhallar för att rena bassängvattnet. Ytvatten måste alltid renas i ett vattenverk för att få ett bra dricksvatten. Ytvatten renas i fem steg 1. Grovfiltrering: grövre material som löv och plastbitar silas bort. 2. Kemisk rening: tillsatts av ämnen som får små partiklar att klumpa ihop sig och sjunka till botten. 3. Filtrering: vattnet renas i sandfilter, som tar bort de sista partiklarna. 4. Desinfektion: klor eller ozon tillsätts för att döda bakterier. 5. Tillsats av kalk: man gör dricksvattnet svagt basiskt med hjälp av kalk för att det inte ska fräta på vattenledningarna. 58 Luft, vatten, mark, syror och baser 2'

7 Rening av avloppsvatten Biologisk rening Kemisk rening väve- Så här fungerar ett avloppsreningsverk Ett reningsverk tar emot vatten från hushåll, industrier och regnvatten från gator. Det finns mycket föroreningar i vattnet, fasta partiklar, gödningsämnen och en hel del gifter. Det renade vattnet släpps ut i havet, sjöar eller rinnande vattendrag. De fasta resterna som blir kvar kallas rötslam. Det kan användas som gödsel i parker och trädgårdsanläggningar, men inte på åkermark. Det kan finnas tungmetaller och mediciner som kommit med avloppsvattnet och som kan tas upp av grödan. En ny användning är att tillverka biogas av rötslammet, som sedan kan användas som bränsle i bilar och bussar. På mindre reningsverk kan man låta naturen vara det fjärde steget. Avloppsvattnet från det tredje steget leds då ut till anlagda våtmarker med växter, som också kallas reningskärr. Kan du? 1. Vilka grundämnen består vatten av? 2. Beskriv vattnets tre faser. Avloppsvatten renas i fyra steg 3. Nämn några av vattnets ovanliga egenskaper. 1. Mekanisk rening: galler som tar bort fasta föremål som papper, plastpåsar och kondomer. 2. Biologisk rening: bakterier som bryter ner näringsämnen. 3. Kemisk rening: tillsats av kemiska ämnen som tar bort fosfater från framförallt tvättmedel. 4. Kväverening: ofta finns ett fjärde steg som tar bort kväveföreningar som finns kvar i avloppsvattnet. Rätt eller fel? a) Vattens densitet är som högst vid +4 dc. b) Det är solen som driver vattnets kretslopp. c) Grundvatten är grunda vattendrag. d) Det finns gott om rent vatten i världen Vatten 59