Woda Destylowana: Krzepnięcie i Objętość - Szczegółowe Spojrzenie
- Szczegóły
Określenia „substancja” oraz jej „właściwości” to dwa podstawowe pojęcia w chemii i nie tylko. A czy słowo „substancja” w życiu codziennym oznacza to samo, co w chemii? Weźmy za przykład wodę. Podczas nauki chemii poznasz bardzo szczególny „rodzaj” wody - wodę destylowaną.
Pewnie sobie pomyślisz - woda to woda. Faktycznie, gdyby ktoś nalał do szklanek wodę mineralną, źródlaną, kranówkę i wodę destylowaną, na pierwszy rzut oka niczym się nie różnią (chyba, że któraś z nich byłaby gazowana 🙂 ). Na pierwszy rzut oka wszystkie trzy naczynia zawierają to samo. Nie! Substancję zawiera tylko jedna szklanka. Czysta, czyli taka, która jest wszędzie jednakowa - nawet w skali mikroskopijnej.
To, co pijesz na co dzień - woda mineralna, źródlana, przegotowana albo przefiltrowana - nie jest substancją. Dlaczego? Ponieważ płyn ten zawiera różne dodatki, więcej lub mniej - czyli jest już roztworem (trochę więcej na ten temat przeczytasz przy innej okazji, we wpisie o mieszaninach). Roztwór ma inne właściwości niż substancja. Mówiąc naprawdę bardzo, bardzo prosto: Roztwór składa się z kilku substancji.
Brzmi nieco dziwnie? Wyobraź sobie syrop malinowy i mleko. Syrop jest ciemnoróżowy, mleko - białe. A jaki kolor ma płyn po zmieszaniu mleka i wody? Jasnoróżowy 🙂 Czyli nie jest ani syropem, ani mlekiem. Jego właściwości są inne niż właściwości samego syropu albo samego mleka - są ich połączeniem. Jeśli masz ochotę poznać przykład, który jeszcze lepiej to ilustruje, zerknij do wpisu na temat jodu i przeczytaj, jak się robi płyn Lugola.
Powstanie tego płynu jest możliwe tylko i wyłącznie dzięki połączeniu i wzajemnemu oddziaływaniu na siebie trzech substancji - wody, soli i jodu. Wróćmy do naszego przykładu. Jak najszybciej mógłbyś się przekonać, co znajduje się w szklankach? Tak, wystarczyłoby wziąć łyk z każdej z nich. Dodatki rozpuszczone w płynie decydują na przykład o smaku „wody” (specjalnie piszę słowo „woda” w cudzysłowie, żeby odróżnić substancję chemiczną od słowa w potocznym użyciu).
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Płyn w każdej szklance będzie miał nieco inny smak, a woda destylowana - nie będzie miała go wcale. Woda destylowana nie ma sobie absolutnie żadnych dodatków - składa się tylko i wyłącznie z cząsteczek H2O, jest więc z punktu widzenia chemicznego substancją. Substancją jest też cukier biały, sól kamienna czy folia aluminiowa. Dlaczego? Cukier biały, folia aluminiowa i sól kuchenna składają się z jednego rodzaju materii - są więc substancjami.
Właściwości Substancji
Zastanów się, co już wiesz na temat właściwości substancji? Właściwości substancji to jest, coś, co możemy zbadać swoimi zmysłami (zobaczyć, dotknąć, powąchać, usłyszeć). Zadaj sobie pytania: Jak to wygląda? Jaki ma kolor? W jakim jest stanie skupienia? Jak pachnie? Jak smakuje (jeśli można to jeść 🙂 )? Właściwości możemy też podzielić na fizyczne i chemiczne. Przeczytaj uważnie poniższą listę - nawet jeśli nie wszystkie nazwy będą dla ciebie jasne w tym momencie.
Pamiętaj, że niektóre informacje musisz w tym momencie po prostu przyjąć, przyswoić. Dlatego nie ucz się na pamięć wszystkich tych nazw! Szczegóły poznasz w trakcie dalszej nauki. Właściwości chemiczne określamy na podstawie zachowania danej substancji wobec innych. Jak widzisz, właściwości substancji jest bardzo dużo (a i tak nie zostały tutaj wymienione wszystkie). Cechy te decydują o zastosowaniach. Czy wyobrażasz sobie, żeby most został wykonany ze styropianu? Albo żeby gotować w drewnianym garnku? Raczej do wykonania mostu albo garnka zostanie użyty jakiś metal lub jego stop (np. stal).
Gęstość Wody
Jak już wiesz, gęstość jest jedną z fizycznych właściwości substancji. Na pewno znasz z życia pojęcie masy oraz objętości. Masa to miara ilości materii, która jest wyrażona za pomocą wagi. Jednostką masy jest kilogram (kg). Objętość zaś to ilość miejsca, którą dana materia zajmuje w przestrzeni. A czym jest gęstość? To masa substancji podzielona przez jej objętość. Gęstość ciał stałych i cieczy zazwyczaj jest podawana w g/dm3, a gazów - w g/cm3. Właściwość ta zależy od warunków: Na ogół maleje ze wzrostem temperatury.
Zgodnie z poprzednim akapitem, gęstość substancji maleje ze wzrostem temperatury - czyli rośnie wraz z jej spadkiem. W miarę ochładzania się, woda staje się coraz bardziej gęsta, coraz cięższa, przez co opada na dno zbiornika czy naczynia. Jednak gdy temperatura wody dochodzi do punktu krzepnięcia, proces się odwraca. Dzieje się to w temperaturze ok. 4ºC. Od tego momentu zimniejsza woda staje się lżejsza i unosi się w górę, a po zamarznięciu pływa na powierzchni w postaci lodu.
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
Ma to ogromne znaczenie dla wszystkich istot żyjących w jeziorach czy rzekach. Gdyby woda nie miała takich niestandardowych właściwości, każdej zimy na dnie zbiorników zaległoby coraz więcej lodu.
Woda Jako Substancja
Odpowiedź na pytanie, które jest tytułem wpisu, brzmi: Nie. Substancja chemiczna to odrębna, czysta forma materii, która ma różne właściwości. Każda substancja ma określoną masę i objętość, a co z tego wynika - również gęstość. Zazwyczaj gęstość maleje wraz ze wzrostem temperatury, ale w przypadku wody dzieje się tak tylko do pewnego momentu - tuż przed osiągnięciem punktu krzepnięcia.
Właściwości Fizyczne i Chemiczne Wody
- Wzór chemiczny: H2O
- Masa atomowa: 18 u
- Geometria: Kątowa (104°)
- Polarność: Trwale spolaryzowana (tlen - ładunek ujemny, wodory - dodatni)
- Wygląd: Bezbarwna, bez smaku, bez zapachu
- Stan skupienia w warunkach normalnych: Ciecz
- Temperatura krzepnięcia: 0°C
- Temperatura wrzenia: 100°C
- Rozszerzalność cieplna: Odwrotna w zakresie 4 - 0°C
- Zmiana objętości podczas krzepnięcia: Zwiększenie o około 10%
Wpływ Temperatury na Gęstość Wody
Gęstość wody zmienia się wraz z temperaturą. Poniższa tabela przedstawia zależność gęstości wody od temperatury w stopniach Celsjusza:
| Temperatura (°C) | Gęstość (g/cm³) |
|---|---|
| 0 | 0.9998 |
| 4 | 1.0000 |
| 10 | 0.9997 |
| 20 | 0.9982 |
| 30 | 0.9957 |
Woda jest jedną z najpospolitszych substancji we Wszechświecie. Cząsteczka wody jest trzecią najbardziej rozpowszechnioną molekułą w ośrodku międzygwiazdowym, po cząsteczkowym wodorze i tlenku węgla. Jest również szeroko rozpowszechniona w Układzie Słonecznym.
Woda jest bardzo rozpowszechniona także na powierzchni Ziemi. Występuje głównie w oceanach, które pokrywają 70,8% powierzchni globu, ale także w rzekach, jeziorach i w postaci stałej w lodowcach. Część wody znajduje się w atmosferze (chmury, para wodna). Zawartość wody włączonej w strukturę minerałów w płaszczu Ziemi może przekraczać łączną zawartość wody w oceanach i innych zbiornikach powierzchniowych nawet dziesięciokrotnie.
Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety
Większość ok. 97,38 występującej na Ziemi wody jest słona, to znaczy zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W naturalnej wodzie rozpuszczone są gazy atmosferyczne, z których w największym stężeniu znajduje się dwutlenek węgla.
Woda naturalna w wielu przypadkach przed zastosowaniem musi zostać uzdatniona. Proces uzdatniania wody dotyczy zarówno wody pitnej, jak i przemysłowej.
Woda występująca w przyrodzie jest roztworem soli i gazów. Najwięcej soli mineralnych zawiera woda morska i wody mineralne; najmniej woda z opadów atmosferycznych. Wodę o małej zawartości składników mineralnych nazywamy wodą miękką, natomiast zawierającą znaczne ilości soli wapnia i magnezu - wodą twardą. Oprócz tego wody naturalne zawierają rozpuszczone substancje pochodzenia organicznego, na przykład mocznik, kwasy humusowe.
Woda jest powszechnym rozpuszczalnikiem związków ustrojowych i niezbędnym uzupełnieniem pokarmu wszystkich znanych organizmów. Uczestniczy w przebiegu większości reakcji metabolicznych, stanowi środek transportu wewnątrzustrojowego, np. produktów przemiany materii, substancji odżywczych, hormonów, enzymów. Reguluje temperaturę. Stanowi płynne środowisko niezbędne do usuwania końcowych produktów przemiany materii.
Woda stanowi średnio 70% masy dorosłego człowieka, w przypadku noworodka ok. 15% więcej, 60-70% limfy, 95% osocza krwi, 90% liści, owoców, 20% kości, 10% szkliwa zębów, tkanki tłuszczowej.
Woda była podstawowym napojem człowieka pierwotnego, ale także w czasach starożytnych i średniowiecznych odgrywała decydującą rolę w diecie. Wprawdzie kultura grecka i rzymska preferowały wino, jednak w Cesarstwie Bizantyjskim to właśnie woda stanowiła najczęściej serwowany napój. Pojawiała się na stołach nie tylko ludzi biednych, ale też arystokracji.
Woda, jako jedna z niewielu substancji, nie zwiększa swojej objętości monotonicznie ze wzrostem temperatury w całym obszarze występowania w stanie ciekłym, lecz przyjmuje wartość minimalną dla 3,98 °C. W temperaturach niższych od tej wartości objętość wody zwiększa się wraz ze spadkiem temperatury, co wśród ogółu substancji chemicznych jest anomalią. Zjawisko to spowodowane jest specyficznym kształtem cząsteczki wody oraz istnieniem silnych wiązań wodorowych.
Wiązania te nadają wodzie względnie dużą gęstość, a ponadto pękają w obszarze anomalnym, zwiększając nieuporządkowanie wśród cząsteczek, a co za tym idzie, zwiększając również objętość cieczy. Z tego samego powodu objętość wody wzrasta również podczas krzepnięcia - dlatego lód pływa po powierzchni wody, rozsadza naczynia, kruszy spękane skały, niszczy nawierzchnię dróg itp.
tags: #woda #destylowana #krzepnięcie #objętość
