Woda ściąga.doc

Rola wody w środowisku (otoczeniu):

-           składnik organizmu człowieka

-           składnik roślin, zwierząt i mikroorganizmów

-           przedmiot konsumpcji w tym warunek higieny

-           drogi wodne, komunikacja, transport

-           źródło energii mechanicznej i elektrycznej

-           czynnik stabilizacji klimatu

-           czynnik życia

-           środowisko bytowania różnych istot żywych

woda ma wysokie ciepło właściwe, zmiany temperatury są powolniejsze niż powietrza

Woda w gospodarce przemysłowej:

-           cenny surowiec chemiczny do otrzymywania wodoru i tlenu

-           środowisko wielu reakcji chemicznych

-           rozpuszczalnik substancji organicznej i nieorganicznej o różnych stanach skupienia

-           nośnik ciepła w procesach ogrzewania i chłodzenia (odchodzimy od nośników Na)

-           środek pomocniczy w procesach technologicznych, tj. rozdzielanie, flotacja, krystalizacja

-           czynnik myjący, czyszczący, odprowadzający odpady w postaci ścieków przemysłowych i komunalnych

*zajmuje ok. 70 % pow. Ziemi – 1 400 000km

*najwięcej wody jest w morzach i oceanach 97 %

*lodowce 2 %

*wody głębinowe

*jeziora 0,02 %

*atmosfera 0,001 %

*rzeki 0,0001 %

WODY NATURALNE:

1)          wody opadowe (podziemne, powierzchniowe, gruntowe) skropliny atmosferycznej pary wodnej, uważane za najczystsze, powstają w wyniku kondensacji pary wodnej,

2)          powierzchniowe(strumienie, jeziora, zbiorniki retencyjne, morza i oceany) zasilane przez wody opadowe i wody podziemne, skład zależy od: ilości wody zasilającej zbiornik, od zagospodarowania zlewni, poza wodami górskimi nie nadają się do spożycia( zasolenie), stanowią one główne źródło zaopatrzenia w wodę użytkową,

3)          podziemne

Zasolenie Bałtyku: 11g/l (morze średnio zasolone)

Wody podziemne:

·           przesiąkają wgłąb ziemi,

·           rozpuszczają gazy, substancje organiczne i nieorganiczne (jeśli te wody znajduja się na powierzchni),

·           przechodząc przez glebę pozbywają się (filtrują) zanieczyszczeń metalami ciężkimi (zatrzymują się one na przegrodzie filtracyjnej),

Wody, które znalazły się pod ziemią dzielimy na:

·           zaskórne (podskórne) znajdują się na niewielkich głębokościach- kilku metrów, nie nadają się do spożycia

·           wgłębne, są izolowane od odpływu zewnętrznego, znajdują się pod warstwą nieprzepuszczalną (np. glina), o takich wodach mówimy gdy znajdują się na głębokościach ok. 30 m, często SA bardzo zimne, w ciagu roku temperatura tych wód jest stała,

Woda – wodny roztwór substancji nieorganicznych i organicznych występujących na ziemi (mogą być zawarte koloidy i zawiesiny), substancje te mogą znaleźć się tam w sposób naturalny lub być wprowadzone w wyniku działalności człowieka.

Właściwości wody czystej:

v         cząsteczka wody składa się z atomu tlenu i dwóch atomów wodoru,

v         cząsteczka wody jest polarna, miara polarności jest moment dipolowy,

v         dzięki temu, że woda ma charakter polarny istnieją w wodzie oddziaływania między cząsteczkami,

v         woda tworzy asocjaty – układy od 100 cząsteczek wody połączonych ze sobą,

v         wodór ma 3 izotopy,

v         tlen ma 3 izotopy,

v         wykazuje pewne podobieństwo z amoniakiem,

v         gdyby skraplała się w temp. 100 st. C, a wrzała w temp. 80 st. C to woda na Ziemi występowałaby w postaci pary wodnej,

Względna częstość występowania cząstek wody:

H2  16O  - 100000

H2  18O  - 204

H2  17O  - 37

D2  15O  - 3 

Podstawowe właściwości fizyczne wody:

§           masa cząsteczkowa - 18,01

§           gęstość- 998,2 kg/ m3 (20 st. C)

§           temp. topnienia- 0 st. C

§           temp. wrzenia- 100 st. C

§           ciepło topnienia- 333,75 J/ g*K

§           ciepło parowania- 2260 J/ g*K (0 st. C)

§           ciepło właściwe- 4,19 J/ g*K (15 st. C)

§           napięcie powierzchniowe- 72,75 mN/m (20 st. C)

§           lepkość dynamiczna- 1,00 mNs/ m2  ( 20 st. C)

§           przewodność elektrolityczna- 5*10-6 S/m (25 st. C)

§           ma taką gęstość jak lód ma w temp. 30 st. C dzięki temu lód jest na powierzchni wody, największą gęstość ma w temp. 4 st. C
(3,98 st. C)

§           lepkość wody zależy od temp., zmiana lepkości wpływa na sedymentacje – im większa lepkość tym mniejsza sedymentacja,

§           ciepło właściwe wody jest największe ze wszystkich cieczy naturalnych, jeśli ciepło właściwe jest duże to woda się wolno nagrzewa,

§           woda stanowi akumulator ciepła,

§           obniżenie napięcia  powierzchniowego przez substancje czynne jest niekorzystne dla mikroorganizmów,

szczególne właściwości wody:

§           największa gęstość w temperaturze  3,98 st. C, a nie w punkcie zamarzania 0 st. C,

§           b. dobry rozpuszczalnik wielu substancji,

§           największe napięcie4 powierzchniowe ze wszystkich cieczy,

Stężenie substancji rozpuszczalnych w wodzie zależy od:

·           powszechności jej występowania,

·           rozpuszczalności,

·           od procesów fizyko-chemicznych,

Substancje występujące w wodzie:

I.                      
- pochodzenia naturalnego,
- wprowadzone na skutek działalności gosp. człowieka,

II.                     
- organiczne,
- nieorganiczne,

III.                    
- składniki podstawowe od kilkunastu do kilkuset mg/ dm3,
- mikroskładniki od kilkuset μg/dm3 do kilkunastu mg/dm3,
-mikroskładniki (śladowa) poniżej  μg/ dm3
 

Substancje występujące w przeciętnej wodzie rzecznej % / s.s:

·           Na+ - 6

·           Ca2+ - 20

·           Cl- - 6

·           SO2-4  - 12

·           CO2-3 (HCO3-) – 35

·           SiO2 – 12

·           Pozostałe - 9

Substancje zanieczyszczające wodę mogą występować w formie:

·           Rozpuszczonej,

·           Koloidalnej ( 1-500nm),

·           Zawiesiny (powyżej 500nm),

W wodach naturalnych znajdują się rozpuszczone gazy – woda pozostaje w kontakcie z atmosfera więc te gazy się rozpuszczają w wodzie, rozpuszczalność zależy od temperatury – im wyższa temp. tym rozp. niższa.

Opady atmosferyczne mogą mieć wpływ na skład wody, przeciętny skład opadów atmosferycznych  (mg/dm3):

¨          SiO2 – 0,3-1,2

¨          Al. – 0,01

¨          Ca – 0,65-3,3

¨          Mg – 0,2-1,2

¨          Na – 0,6-9,4

¨          K – 0,11-0,6

¨          NH4 – 0,42

¨          HCO3 – 3,7

¨          SO4 – 0,7-2,2

¨          Cl – 0,2-0,17

¨          NO2 – 0,02

¨          NO3 – 0,1-2,2

Substancje atmosferyczne mogą mieć wpływ na skład wody

Przeciętny skład opadów atmosferycznych: (mg\dm3)

Toksyczność pierwiastków występujących wodzie:

·           Nieszkodliwe: Na, K, Mg, Ca, N ,C, P, Fe, S, Cl, Br, F, Li, Sr, Al., S

·           Toksyczne mało rozpuszczalne, rzadko występujące: Ti, Hf, Zr, W, Nb, Ta, Re, La, Os, Rh, Ir, Ru, Ba

·           Toksyczne, często występujące: Be, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, As, Se, Ag, Cd, Hg, Tl, Pb, Sb

Istotne jest to w jakiej formie te pierwiastki występują. Jeśli jest związany w kompleks to jest mniej toksyczny.

Skład wód powierzchniowych uwarunkowany jest:

              - procesami chemicznymi – duży wpływ mają:

·                       Kwas-zasada

·                       Procesy wymiany powietrza atm- woda

·                       Wytrącania i rozpuszczania ciał stałych (musi być iloczyn rozpuszczalności)

·                       Reakcje tworzenia kompleksów

·                       Reakcje redox

·                       Procesy adsorpcji i desporcji

Potencjał redox – elektroda z miedzi do elektrody wodorowej.

Wody mogą zawierać różne substancje kompleksujące:

- EDTA

- ENTA

Wpływ temp na rozpuszczalność:

Rozpuszczalność – określa ilość substancji, którą możemy rozpuścić w określonej ilości rozpuszczalnika [w g,ml,itd.]

Temp. wpływa na rozpuszczalność:

- im wyższa temp tym lepiej się rozpuszcza ale nie zawsze

- im niższa temperatura tym lepiej się gaz rozpuszcza (np. tlen w wodzie)

- są substancje w których wraz ze wzrostem temperatury ich rozpuszczalność

- kiedy ciepło rozpuszczania jest ujemne to w wyższej temperaturze rozpuści się więcej

Jeśli ciepło rozp jest dodatnie to przy wzroście temp rozpuszczalność będzie malała

- na rozpuszczalność wywierają wpływ inne substancje zawarte w rozpuszczalniku (np. woda bierze udzial w wietrzeniu skał i erozji; cząsteczki wody wypełniają przestrzeń pomiędzy jonami i w efekcie z dalszej substancji jony substancji zostają wymyte)

- niewolno mylić rozpuszczalności z iloczynem rozpuszczalności

Odczyn wód:

-zalezy od wielu czynników:

·           Układ węglanowy – od zaw węglanów i CO2

·           Rodzaju podłoża na którym wody się znajdują

·           Rodzaju gleby za zlewni z której pochodzi woda

·           Zanieczyszczeń odprowadzanych od wód (ścieki, odpady)

Ø          Wody powierzchniowe maja pH= 6,5-8,5, rzadko jest przekroczony zakres pH=4-9

Ø          Wody nizinne są na ogół alkaliczne, a wody górskie są z reguły kwaśne

Ø          Mocne kwasy -> wysoka stała dysocjacji

Ø          Kwasy zawarte w wodach mogą być pochodzenia:

- naturalnego

o          kw. węglowy

o          kw.  wodorowęglowy

- z zewnątrz:

o          z zanieczyszczeń, głownie kwasy mocne

Naturalne pochodzenie tych kwasów może:

SO2 + 1/2O2 -> SO3

SO2 + H2O -> H2SO3 + O2 ->H2SO4

>tlenki azotu – przy spalanie, wyładowaniu atm.

NO2 +O2 -> 2NO2

2NO2 = H2O -> HNO2 + HNO3

Te związki + opadami atm.-> kwaśne deszcze

Jeśli woda jest niezbuforowana to niewielkie ilości tych związków powoduje zmianę ich składu i pH.

60-70% tych kwasów to kwasy siarkowe, a ok. 30% to kwasy azotowe.

pH ma wpływ na:

- Zycie biologiczne w wodize

- na rózne cele gospodarcze

Układ węglanowy:

CO2 gazowy, CO2aq – rozpuszczalne w wodzie,

H2CO3() - kwas węglowy,

HCO- wodorowęglan

Węglany nierozpuszczalne w wodzie

Węgiel nieorganiczny- obejmuje wszystkie formy układu węglanowego występującego w przyrodzie. Oznaczanie węgla nieorganicznego- zakwaszenie próbki w wysokiej temp. np. 150 st. C i oznaczenie wydzielonego CO2 (miareczkowo, podczerwi...