2/3 ljudskog tela 90% krvi 80-90% mišića Gubitak od 20% = smrt. Voda. Minimalna potreba 2-5 litara/čoveku/danu Maksimalno 7 do 10 dana bez vode

Transcription

1 Osobine vode Šesto predavanje

2 Ključni termini predavanja Značaj vode. Raspodela vode na Zemlji. Hidrološki ciklus. Osobine vode.

3 Voda ima vitalnu ulogu u biosferi jer učestvuje u izgradnji biološkog materijala. Predstavlja medijum u kome egzistira jedan zaseban živi svet. Takođe, to je značajna industrijska sirovina, sistem koji omogućava proizvodnju hrane, medijum za sport, sistem preko koga se vrši transport.

4 Voda & Zdravlje 2/3 ljudskog tela 90% krvi 80-90% mišića Gubitak od 20% = smrt Voda Minimalna potreba 2-5 litara/čoveku/danu Maksimalno 7 do 10 dana bez vode

5 Globalna potrošnja vode ( ) Ukupna potrošnja Km 3 /godin ni Poljoprivredna potrošnja Industrijska potrošnja Potrošnja u domaćinstvu

6 Ukupna raspodela vodenih resursa na Zemlji ¾ Zemljine površine čine okeani, mora, jezera i reke. Ukupno 1360 miliona km 3 vode.

7 Hidrološki ciklus Voda mora i okeana, kopna i atmosfere se pod uticajem Sunca i Zemljine teže nalazi u stalnom kruženju.

8 Opšta jednačina svetskog vodnog bilansa Io + Ik = Po + Pk gde su Io i Ik godišnje količine vode koje isparavaju sa površine Svetskog mora i površine kopna, a Po i Pk godišnja količina padavina na akvatoriji Svetskog mora i površini celokupnog kopna. Zahvaljujući kruženju količina vode na Zemlji se ne smanjuje, pa je voda praktično neiscrpna. Ovo čini vodu drugačijom od drugih minerala.

9 Io + Ik = Po + Pk km km km km km km 3 Razliku od km3 vode (Io-Po) odnose vazdušne mase od okeana u unutrašnjost kontinenta, pa se od tih padavina stvaraju resursi površinskih voda.

10 Hemijski sastav vode Voda je hemijsko jedinjenje koje se sastoji iz dva atoma vodonika i jednog atoma kiseonika. Po masi voda se sastoji iz 11.19% vodonika i 88.81% kiseonika.

11 Voda Zašto pokazuje jedinstvene osobine? Pogledajmo molekul vode

12 Vodonik 1p, 0n Ko ga je otkrio? Henry Cavendish Gde je otkriven? London, Engleska 1e - Kada je otkriven? 1766 Ko mu je dao ime? Antoine Lavoisier Poreklo imena? Grčke reči "hydro" i "genes" koje znače voda" i stvoriti Primena: Baloni, raketno gorivo, proizvodnja hlorovodonične kiseline Odakle se dobija? rudnici, gasne bušotine Elektronska konfiguracija: 1s 1 Atomski broj: 1 Čovek težak 80 kg sadrži Atomska težina: ,945 g vodonika Standardno stanje: gas na 25ºC (najlakši poznati gas)

13 Kiseonik Ko ga je otkrio? Joseph Priestley, Carl Scheele Gde je otkriven? Engleska, Švedska Kada je otkriven? 1774 Ko mu je dao ime? Antoine Lavoisier Primena: podržava život Odakle se dobija? Iz tečnog vazduha Elektronska konfiguracija: [He].2s2.2p4 Atomski broj: 8 6eAtomska težina: Standardno stanje: gas na 25 C Čovek težak 80 kg sadrži g O2 8p & 8n

14 Nastanak molekula vode 1 elektron u spoljašnjem sloju nedostaje 1 za postizanje stabilnosti Vodonik Vodonik Kiseonik 6 elektrona u spoljašnjem sloju nedostaju dva za postizanje stabilnosti

15 Nastanak molekula vode Vodonik + Kovalentna veza Ukupno naelektrisanje = 0 ali molekul je polaran - + Vodonik Kiseonik

16 Vodonična veza + Elektrostatička + Stvarena je jaka veza koja dozvoljava nastanak 3D strukture -

17 Posebne fizičko-hemijske osobine vode su odredile da se život, ovakav kakav postoji, razvije na Zemlji. Molekul vode je polaran sa negativnim krajem na kiseoniku, i pozitivnim krajem na atomima vodonika.

18 Vodonična veza Vodonična veza ima veliki uticaj na fizičke karakteristike vode, kako u tečnom tako i u čvrstom stanju.

19 Jedinstvene tačke topljenja i ključanja Tačke mržnjenja i ključanja vode su uzete za osnovu Celsius-ove temperaturne skale. H 2 O Tačke ključanja Tačke topljenja Svakih 1500 m nadmorske visine snižava tačku ključanja za 1 o C. H 2 S H 2 Se H 2 Te Rastvorene supstance snižavaju tačku mržnjenja vode. Molekulska težina

20 Jedinstvene tačke topljenja i ključanja vode uslovljavaju njenu stabilnost na Planeti Postoji kao tečnost na površini Zemlje (bez ovog svojstva ne bi bilo reka, okeana, hidrološkog ciklusa) Voda je jedina prirodna supstanca koja se nalazi u sva tri agregatna stanja na temperaturama koje normalno postoje na Zemlji tečnost, čvrsto stanje (led) i gas (vodena para). Voda na Zemlji stalno iteraguje, menja se i kreće.

21 Jedinstvene tačke topljenja i ključanja: Stabilnost vode na Planeti The Water Cycle

22 Toplotna svojstva vode Toplotni kapacitet predstavlja količinu toplote koja je potrebna da se temperatura date mase supstance podigne za 1 o C. Jedinica: cal/ o C/g Voda ima najviši toplotni kapacitet od svih uobičajenih tečnosti ili čvrstih supstanci. H 2 O: 1 cal/ o C/g Alkohol: cal/ o C/g Aceton: cal/ o C/g Sumporna kiselina: cal/ o C/g Benzen: cal/ o C/g Živa: cal/ o C/g

23 Visok toplotni kapacitet Potrebna je velika količina vode toplote da dođe do porasta temperature Apsorbuje ili oslobađa više toplote od drugih supstanci za svaki stepen promene temperature. Para Ključanje Voda Topljenje Led *Količina toplote koju apsorbuje supstanca kada se temperatura podigne za određeni stepen.

24 Veliki toplotni kapacitet omogućava uskladištenje velike količine toplote uz minimalnu promenu temperature. Okeani absorbuju toplotu Sunca u leto i oslobađaju je zimi, bez prouzrokovanja drastičnih temperaturnih promena. Bez absorbovanja i emitovanja toplote od strane vode, dnevne i sezonske temperature na Zemlji bi se drastično menjale, kao što se menjaju na bezvodnom Mesecu ili Merkuru. Stabilizuje temperaturu toplokrvnih organizama.

25 P: Zašto priobalna područja imaju blagu klimu? O: Toplota isparavanja i topljenja vode Toplota topljenja: količina toplote potrebne da prevede 1g čvrste supstance u tečno stanje na njegovoj temperaturi topljenja. Toplota isparavanja: količina toplote potrebne da prevede 1g čvrste supstance u gasovito stanje na njegovoj temperaturi ključanja. Zbog vodonične veze toplota topljenja i isparavanja vode su veće od bilo koje druge supstance. Preko leta, voda isparava sa površine okeana i pri tome koristi energiju okolne sredine zato je priobalno područje nešto hladnije. Preko zime, vodena para se kondenzuje i oslobađa energiju okolnoj sredini temperatura okolnog vazduha neznatno raste.

26 Površinski napon Težnja površine tečnosti da zauzme najmanju moguću površinu. Fenomen koji postoji usled privlačnih sila ili kohezionih sila između molekula tečnosti. Kap na ledniku

27 Visoka vrednost površinskog opseg površinskih napona 90 različitih tečnosti napona vode Voda nastoji da se sabije u vidu kapljica pre nego da se rasprostre u vidu tankog filma. neki insekti hodaju po vodi Površinski napon (din/cm) formiraju se kapi kiše

28 Visoka vrednost površinskog napona Kapilarno dejstvo pokreće vodu i nutrijente kroz korenov sistem (biljke ne bi postojale bez ove osobine) potpomaže pumpanje srca da se krv kreće kroz kapilare

29 Veoma visok površinski napon Kapilarno dejstvo kretanje vode sa nutrijentima kroz korenov sistem (biljke ne bi postojale bez ovog svojstva) potpomaže kucanje srca kretanjem krvi kroz kapilare

30 Gustina vode Kada se voda hladi od 100ºC do 4ºC, dolazi do smanjivanja njene zapremine, voda postaje gušća. Voda ima maksimalnu gustinu na 4 o C, što predstavlja fizičku anomaliju vode. Na temperaturama između 4 C i 0 C dolazi do daljeg pregrupisavanja molekula vode, kada nastaju takve strukture u kojima je raspored molekula ređi nego u tečnoj fazi. Molekuli zauzimaju veću zapreminu, odnosno imaju manju gustinu. Na 0ºC tečna voda se pretvara u led, čija gustina na toj temperaturi iznosi g/cm3. Zbog toga led pluta na površini vode, redukujući gubitak toplote iz vode ispod leda. Ukoliko se voda koja se nalazi u pukotinama stena zamrzne, ona se širi što dovodi do prskanja stene, važnog procesa regolitizacije stena i nastanka zemljišta.

31 Anomalna gustina vode Led pliva leto Jezero, reka, itd. Bez ove osobine, život u rekama, jezerima bi bio ugrožen.

32 Anomalna gustina vode Led pliva zima Voda se ledi od dna površine ka površini ka dnu Da voda ne pokazuje anomalnu gustinu (kao sve druge tečnosti) led ne bi plutao & ne bi bilo života u rekama i jezerima.

33 Anomalna gustina vode: Led pluta Lednici - Grenland Marc Deneyer

34 Termalna stratifikacija jezera zima proleće leto jesen

35 halit Univerzalni rastvarač Rastvarač je supstanca koja rastvara drugu supstancu i gradi rastvor. Voda rastvara više supstanci od bilo koje druge tečnosti Halit je mineral poznat pod nazivom kuhinjska so hemijske formule NaCl.

36 Univerzalni rastvarač: Transport hemikalija i nutrijenata Pokreće kontaminante u podzemnim vodama, rekama, sedimentima itd. rastvara minerale, obezbeđuje nutrijente (život ne bi postojao bez ovog procesa i osobine) moves wastes through animals. alters biochemistry of solutes.

37 Providnost vode Voda je transparentna za vidljivu i UV svetlost. Dopušta da potrebna svetlost za fotosintezu dosegne do velikih dubina. Meri se pomoću Sekijevog kotura bele ploče prečnika 30 cm, koja se uranja u vodu. Dubina na kojoj se Sekijev kotur ne vidi, predstavlja providnost vode. Uobičajene vrednosti providnosti vode su: - Čista destilovana voda oko 80 m - Okeanska pučina oko 50 m - Jezera oko 40 m - Reke oko 10 cm.

38 Visoka transparentnost uvećava eufotičnu m zonu Svetlost može da prodre duboko u vodu (život u okeanima, morima, jezerima, evolucija na Zemlji bili bi potpuno drugačiji bez ove osobine)

39 Boja vode Čista voda je u tankom sloju bezbojna, a u dubljem sloju modra. Boja joj može biti različita zbog prisutnih primesa.

40 Miris i ukus vode Miris i ukus prirodne vode potiču od rastvorenih soli, gasova i organskih jedinjenja nastalih procesom životne aktivnosti vodenih organizama. Prirodni mirisi (mirisi truleži, plesni) nastaju prilikom razlaganja organskih materija ili usled životne aktivnosti vodenih organizama. Veštački mirisi (miris fenola, itd.) javljaju se prilikom antropogenog zagađenja vode. Ukus vode zavisi od vrste i koncentracije rastvorenih soli: NaCl MgCl 2 KCl FeSO 4 MnCl mg/dm 3 slan ukus 400 mg/dm 3 gorak ukus 700 mg/dm 3 gorak ukus 5 mg/dm 3 gvožđevit ukus 4 mg/dm 3 ukus na blato

41 Električna svojstva vode Elektroprovodljivost vode zavisi od koncentracije rastvorenih soli i temperature vode. Elektroprovodljivost je veća ukoliko je veća koncentracija soli (salinitet) i temperatura vode.

42 Važne osobine vode Osobina Odličan rastvarač Maksimalna gustina na 4 o C Najviša vrednost toplote isparavanja od bilo koje druge tečnosti Najviša vrednost toplote topljenja od bilo koje druge tečnosti (izuzev amonijaka) Najviši toplotni kapacitet od svih tečnosti (izuzev amonijaka) Transparentna za vidljivu i UV svetlost Efekti i značaj Transportuje nutrijente i proizvode metabolizma Led pliva po površini vode Određuje prenos toplote i vode između atmosfere i vodenog basena Temperatura je stabilizovana na tački mržnjenja vode Stabilizuje temperaturu organizmima i geografskim regionima Dopušta da potrebna svetlost za fotosintezu dosegne do velikih dubina

43 Voda se u prirodi ne nalazi u potpuno čistom stanju. Sadrži: rastvorene gasove, mineralne supstance, mikroorganizme. Količina rastvorenih supstanci zavisi od porekla vode. Atmosferska voda je relativno najčistija (zbog malog sadržaja mineralnih supstanci nepodobna je za piće) Površinska voda je bogatija mineralnim supstancama Podzemne vode su često vrlo kvalitetan izvor vode (lišene organskog mirisa, konstantnog sastava i u dovoljnim količinama).

44 Pitanja za utvrđivanje šestog predavanja

45 Prvo pitanje Najviše slatke vode se nalazi u formi polarnog leda i lednika. Tačno Netačno

46 Drugo pitanje Ukupna godišnja količina padavina na akvatoriji Svetskog mora je veća od ukupne količine padavina na površini celokupnog kopna.. Tačno Netačno

47 Treće pitanje Molekul vode je naelektrisan, pa je zbog toga polaran. Tačno Netačno

48 Četvrto pitanje Molekul vode je polaran sa pozitivnim krajem na kiseoniku, i negativnim krajem na atomima vodonika. Tačno Netačno

49 Peto pitanje Bez vodonične veze, voda bi bila gas na temperaturi na Zemlji. Tačno Netačno

50 Šesto pitanje Toplotni kapacitet predstavlja količinu toplote koja je potrebna da se temperatura date mase supstance podigne za 1 o C. Tačno Netačno

51 Sedmo pitanje Priobalna područja imaju nešto hladniju klimu leti usled prisustva vode koja kada isparava sa površine emituje energiju u okolnu sredinu. Tačno Netačno

52 Osmo pitanje Kapilarno svojstvo vode je prouzrokovano gustinom vode. Tačno Netačno

53 Deveto pitanje Morska voda ima manju elektroprovodljivost od slatke vode. Tačno Netačno

54 Deseto pitanje Voda je transparentna za UV i vidljivu svetlost, tako da dopušta da potrebna svetlost za fotosintezu dosegne do velikih dubina. Tačno Netačno