Најважније из лекције
Хемијска структура и особине воде: Молекул воде садржи поларне ковалентне везе, док међумолекулске водоничне везе одређују високе вредности \(T_{\text{t}} = 0~^\circ\text{C}\) и \(T_{\text{k}} = 100~^\circ\text{C}\), као и максимум густине на \(4~^\circ\text{C}\) због чега лед плива по води.
Хидросфера: Чини је \(97{,}5\%\) слане и тек \(2{,}5\%\) слатке воде. Због доминације морске воде, најзаступљенији јони су \(\text{Cl}^-\) и \(\text{Na}^+\).
Растворене материје: Соли (\(\text{Na}^+, \text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}, \text{Fe}^{2+/3+}, \text{Al}^{3+}, \text{Cl}^-, \text{HCO}_3^-, \text{SO}_4^{2-}\)) и гасови (\(\text{O}_2, \text{N}_2, \text{CO}_2\)).
Тврдоћа воде: Зависи од концентрације јона \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\). Атмосферске воде су меке, док су подземне и површинске воде тврде.
Хидросфера: Чини је \(97{,}5\%\) слане и тек \(2{,}5\%\) слатке воде. Због доминације морске воде, најзаступљенији јони су \(\text{Cl}^-\) и \(\text{Na}^+\).
Растворене материје: Соли (\(\text{Na}^+, \text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}, \text{Fe}^{2+/3+}, \text{Al}^{3+}, \text{Cl}^-, \text{HCO}_3^-, \text{SO}_4^{2-}\)) и гасови (\(\text{O}_2, \text{N}_2, \text{CO}_2\)).
Тврдоћа воде: Зависи од концентрације јона \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\). Атмосферске воде су меке, док су подземне и површинске воде тврде.
Вода (\(\text{H}_2\text{O}\)) је хемијско једињење чији су молекули изграђени од атома водоника и кисеоника повезаних поларним ковалентним везама, док се између суседних молекула успостављају водоничне везе.
Карактеристичне физичке константе хемијски чисте воде при атмосферском притиску (\(1\text{ atm}\)):
- Температура топљења (мржњења): \(0~^\circ\text{C}\)
- Температура кључања: \(100~^\circ\text{C}\)
- Максимална густина: на \(4~^\circ\text{C}\) износи \(1{,}00\text{ g/cm}^3\)
Вода у чврстом агрегатном стању (лед) има мању густину од воде у течном стању услед специфичног распореда молекула повезаних водоничним везама у кристалну решетку. Због тога лед плива на површини воде.
Зашто се језера и реке зими не замрзавају од дна ка површини, већ обрнуто?
Вода достиже највећу густину на \(4~^\circ\text{C}\) и као најтежа се спушта на дно, док се хладнија вода (и лед, који има мању густину) задржава на површини. Лед формира површински слој који плута и штити дубље слојеве од даљег замрзавања.
Дестилована вода је чиста супстанца, док су све природне воде (морске, речне, језерске, подземне, атмосферске), као и водоводне и отпадне воде - смеше.
| Врста воде на Земљи | Удео у укупној маси хидросфере |
|---|---|
| Слана вода (мора и океани) | \(\approx 97{,}5\%\) |
| Слатка вода (реке, језера, ледници, подземне воде) | \(\approx 2{,}5\%\) |
Растворене неорганске супстанце у природним водама:
- Соли (јони метала): натријум (\(\text{Na}^+\)), калцијум (\(\text{Ca}^{2+}\)), магнезијум (\(\text{Mg}^{2+}\)), гвожђе (\(\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}^{3+}\)), алуминијум (\(\text{Al}^{3+}\)), манган (\(\text{Mn}^{2+}\)).
- Киселински остаци (анјони): хлориди (\(\text{Cl}^-\)), бикарбонати/хидрогенкарбонати (\(\text{HCO}_3^-\)), сулфати (\(\text{SO}_4^{2-}\)), силикати.
- Растворени гасови: кисеоник (\(\text{O}_2\)), азот (\(\text{N}_2\)), угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)).
После кисеоника и водоника, најзаступљенији хемијски елементи у хидросфери по масеном уделу су хлор и натријум (у облику јона \(\text{Cl}^-\) и \(\text{Na}^+\)), због великог удела морске (слане) воде.
Који гасови су најчешће растворени у природним водама и од чега зависи њихова растворљивост?
У природним водама су најчешће растворени \(\text{O}_2\), \(\text{N}_2\) и \(\text{CO}_2\). Растворљивост гасова зависи од температуре воде (са порастом температуре растворљивост гасова опада) и од притиска.
Тврдоћа воде је својство које потиче од присуства растворених соли калцијума (\(\text{Ca}^{2+}\)) и магнезијума (\(\text{Mg}^{2+}\)).
Што је већа концентрација јона \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\) у води, то је вода тврђа.
| Тип воде | Карактеристике | Примери |
|---|---|---|
| Мека вода | Мала концентрација или одсуство јона \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\) | Атмосферска вода (кишница, снег), дестилована вода |
| Тврда вода | Висока концентрација јона \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{Mg}^{2+}\) | Подземне воде, бунарске воде, многе површинске воде |
Зашто се атмосферска вода (кишница) сматра изразито меком водом?
Атмосферска вода настаје кондензацијом водене паре у атмосфери и током падања не долази у дужи контакт са стенама и минералима из земљишта, па не садржи значајне количине растворених соли калцијума и магнезијума.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Која је суштинска разлика између дестиловане воде и речне воде према хемијском саставу и врсти супстанце?
Дестилована вода је чиста супстанца (састоји се само од молекула \(\text{H}_2\text{O}\)), док је речна вода хомогена смеша која поред воде садржи растворене соли (катјоне \(\text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}, \text{Na}^+\), анјоне \(\text{Cl}^-, \text{SO}_4^{2-}, \text{HCO}_3^-\)) и гасове (\(\text{O}_2, \text{CO}_2, \text{N}_2\)).
Задатак 2 (средњи): Зашто су натријум и хлор најзаступљенији хемијски елементи у воденом омотачу Земље након кисеоника и водоника?
Око \(97{,}5\%\) укупне воде на Земљи чини слана вода (мора и океани). У њој је растворена велика количина натријум-хлорида (\(\text{NaCl}\)), односно јона \(\text{Na}^+\) и \(\text{Cl}^-\), што чини ове елементе масено најдоминантнијим раствореним супстанцама у целокупној хидросфери.
Задатак 3 (средњи): Који хемијски јони одређују тврдоћу воде? Наведите пример једне природне меке и једне природне тврде воде.
Тврдоћу воде одређују јони калцијума (\(\text{Ca}^{2+}\)) и магнезијума (\(\text{Mg}^{2+}\)).
Пример меке воде у природи је атмосферска вода (кишница), а пример тврде воде су подземне воде (које протичу кроз кречњачке и минералне стене).
Пример меке воде у природи је атмосферска вода (кишница), а пример тврде воде су подземне воде (које протичу кроз кречњачке и минералне стене).
Задатак 4 (тежак): Уколико се индустријска топла отпадна вода улива у речни ток, објасните са физичко-хемијског становишта шта се дешава са концентрацијом раствореног кисеоника у води и како то утиче на живи свет у реци.
Растворљивост гасова (укључујући кисеоник, \(\text{O}_2\)) у води опада са порастом температуре. Када се испусте топле отпадне воде, температура реке расте, што доводи до смањења концентрације раствореног кисеоника. Услед недостатка кисеоника, рибе и други водени организми отежано дишу, што може довести до њиховог гушења и нарушавања екосистема.
