Woda w przyrodzie

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 1

SPIS TREŚCI CIEKAWOSTKI DALEJ

Slide 2

Woda (H2O), to jeden z najczęściej występujących w przyrodzie związków chemicznych, o olbrzymim znaczeniu biologicznym. Charakteryzuje się brakiem zapachu i smaku oraz bezbarwnością. Temperatura wrzenia wody pod ciśnieniem atmosferycznym wynosi 100C, natomiast temperatura topnienia 0C. Z obniżaniem temperatury, od około 4C, gęstość wody maleje. Cząsteczka wody zbudowana jest z dwóch atomów wodoru, połączonych wiązaniem kowalencyjnym z atomem tlenu. Kąt wiązania H - O - H wynosi 10440. Nieliniowa budowa cząsteczki wody oraz różnice w elektroujemności wodoru i tlenu powodują, iż cząsteczka wody posiada moment dipolowy. Ta właściwość cząsteczek H2O jest odpowiedzialna za wysoką temperaturę wrzenia (tworzenie się asocjatu poprzez oddziaływania elektrostatyczne) oraz dobrą rozpuszczalność wielu związków chemicznych w wodzie.

Slide 3

Woda powstaje wskutek bardzo egzotermicznej reakcji spalania wodoru w tlenie: 2H2  O2  2H2O Woda jest związkiem bardzo trwałym, dysocjującym dopiero w temperaturze 1800 K, jednak mimo to wykazuje aktywność chemiczną - na przykład sód, potas i wapń reagują z wodą w temperaturze pokojowej, powodując wydzielenie wodoru. Woda jest również składnikiem wielu związków nieorganicznych, w których może występować w wielu funkcjach: woda konstytucyjna - nie występuje w związkach jako cząsteczka H2O, a jedynie wydziela się podczas ich rozkładu, np. Ca(OH)2  CaO H2O . Inne przykłady to KOH, H2SO4 itp. woda koordynacyjna - związana w cząsteczkach przez wiązanie koordynacyjne, np. [Cu(NH3)4(H2O)2]3, [Cr(H2O)6]3 itp. woda krystalizacyjna - woda wiązana przez związki jonowe podczas krystalizacji i zawarta w kryształach w ilościach stechiometrycznych, np. CuSO 45H2O. Usunięcie wody krystalizacyjnej jest bardzo trudne. woda sieciowa - woda zawarta pomiędzy warstwami sieci krystalicznej.

Slide 4

Występowanie wody w przyrodzie Woda w środowisku naturalnym nie występuje w stanie całkowicie czystym, zawsze zawiera w sobie rozpuszczone związki chemiczne, zawiesiny lub gazy. Do najczystszych należy woda z opadów atmosferycznych, jednak i w niej znajduje się pewna ilość pyłów i rozpuszczonych gazów. Wody śródlądowe zawierają rozpuszczone sole mineralne, głównie CaCO3 i MgCO3, natomiast w wodach morskich znajdują się duże ilości NaCl (np. zasolenie Bałtyku wynosi 2). Woda ma olbrzymie i wciąż rosnące znaczenie przemysłowe. Ze względu na jej wykorzystanie do różnorakich celów, niezbędne jest uzyskiwanie odpowiednio oczyszczonej wody. Dotyczy to zwłaszcza wody pitnej. Inne przykłady to np. woda do zasilania kotłów. Nie może ona zawierać soli mineralnych, zwłaszcza wapiennych, odpowiedzialnych za osadzanie się tzw. kamienia kotłowego, który, ze względu na swoje właściwości izolujące, powoduje duże straty ciepła. Dodatkowo, nagłe przegrzanie kotła, spowodowane powstaniem odprysku kamienia, może doprowadzić do wybuchu. Również woda do zastosowań włókienniczych musi być oczyszczona z soli metali ciężkich.

Slide 5

Do oznaczenia zawartości składników mineralnych w wodzie wprowadzono pojęcie twardości wody, wyrażane w stopniach. Twardość wody zależy od zawartych w niej związków wapnia, magnezu, żelaza i krzemu, np. jeden stopień francuski to 1g CaCO 3 na 100 dm3 wody. Rozróżnia się trzy rodzaje twardości: twardość całkowita - suma twardości węglanowej i niewęglanowej; twardość węglanowa - oznacza zawartość Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2. Twardość węglanową usuwa się np. przez zagotowanie wody: Ca(HCO3)2  CaCO3  H2O CO2; twardość niewęglanowa - oznacza zawartość w wodzie innych soli Ca i Mg, np. CaSO 4, MgSO4, CaCl2 czy MgCl2.

Slide 6

W powietrzu atmosferycznym podstawową rolę odgrywa woda w postaci pary wodnej. Przedostaje się ona do atmosfery w wyniku parowania z powieszchni wodnych, lądowych i transpilacji roślin. Pewną ilość pary wodnej otrzymuje atmosfera również dzięki sublimacji pokrywy śnieżnej i lodowej oraz parowaniu wody opadowej zatrzymywanej na roślinach. W atmosferze parują ponadto cząsteczki chmur i mgieł. Powieszchnie mórz i oceanów dostarczają rocznie do atmosfery około 86, a lądy około 14 pary wodnej. W procesie wymiany pary wodnej między powieszchnią Ziemi a atmosferą zdecydowanie przeważa strumień skierowany ku górze. Dlatego o zawartości pary wodnej w przyziemnej warstwie powietrza, czyli o jego wilgotności, decyduje głównie rodzaj powieszchni parującej oraz intensywność pionowego i poziomego przemieszczania się tej pary związana z warunkami meteorologicznymi, a zwłaszcza z temperaturą i wilgotnością powietrza oraz prędkością wiatru. Szczególnie znaczenia pary wodnej w powietrzu polega na jej zdolności do przemian fazowych. Ta właściwość wody warunkuje wiele ważnych procesów fizycznych w atmosferze i glebie, choć procentowo para wodna zajmuje wśród głównych składników gazowych powietrza dalsze miejsce. Nader istotne znaczenie odgrywa przy tym fakt, że zmianom stanu skupienia wody towarzyszy wydzielanie się lub pobieranie dużych ilości ciepła z otoczenia. Transport pary wodnej do atmosfery odbywa się głównie w wyniku turbulencji i konwenkcji. Istotną rolę odgrywa również adwekcja; wilgotne masy powietrza moga przenosić parę wodną w kierunku poziomym na znaczne odległości, na przykład z obszarów oceanicznych na ląd. Duże znaczenie ma również temperatura warunkująca stan nasycenia powietrza parą wodną. Para wodna, jak każdy inny gaz, wywiera ciśnienie. Zgodnie z prawem Daltona ciśnienie cząsteczkowe gazu, a zatem i pary wodnej, jest niezależne od innych gazów; przeto zawartość pary wodnej w powietrzu można określać za pomocą pomiaru jej ciśnienia. Określona przestrzeń (objętość powietrza) może pomieścić przy danej temperaturze ściśle określoną ilość pary wodnej. Parę wodną, która w tej przestrzeni (objętości powietrza) osiągnie przy danej temperaturze najwyższe ciśnienie, nazywamy parą wodną nasyconą, a jej ciśnienie ciśnieniem pary nasyconej. Po osiągnięciu stanu nasycenia dalszy dopływ pary wodnej do określonej objętości powietrza przy tej samej temperaturze lub też obniżanie się temperatury bez dopływu nowych ilości pary wodnej powoduje skraplanie się pary wodnej. Również para nienasycona może stać się noasyconą i ulec skraplaniu pod wpływem odpowiedniego spadku temperatury. Zatem ciśnienie pary wodnej może mieć w określonej temperaturze tylko jedną maksymalną wartość, mianowicie wartość pary nasyconej.

Slide 9

Woda to jeden z najważniejszych składników pokarmowych potrzebnych do życia. Woda w organizmach roślinnych i zwierzęcych stanowi średnio 80 ciężaru. Niektóre, bardziej uwodnione zwierzęta jak meduzy, składają się w 97 z wody. U człowieka stanowi ona od 0, 2-komorki szkliwa zębów, do 85 komórki mózgowej. Woda to rozpuszczalnik większości związków organicznych i nieorganicznych. W niej także zachodzi większość reakcji chemicznych. W wodzie rozpuszczają się produkty przemiany materii, i wraz z wodą usuwane są na zewnątrz. Pochłania ona duże ilości ciepła podczas parowania, co umożliwia utratę nadmiaru ciepła przez wyparowywanie wodypocenie się. Woda ma wysoką pojemność cieplną co oznacza, że pochłania duże ilości ciepła bez zmiany swojej temperatury i chroni to komórki przed nagłymi skokami termicznymi.  Woda jest niezbędnym składnikiem pokarmowym, stanowi podstawowy składnik wszystkich komórek, tkanek oraz płynów ustrojowych. Woda wchodząca w skład krwi przenosi składniki pożywienia do narządów i komórek ustrojowych, a jednocześnie przy jej pomocy następuje wydalanie z nich produktów przemiany materii, w tym także produktów toksycznych nagromadzonych w narządach, a zwłaszcza w mięśniach podczas intensywnej pracy fizycznej, jest dobrym rozpuszczalnikiem dla wielu substancji chemicznych. 

Slide 10

Woda ustrojowa pełni funkcje regulatora ciepłoty ciała - ze względu na wysoką energochłonność parowania i bardzo dobre przewodnictwo cieplne. Organizm człowieka czerpie wodę z trzech źródeł tj. z produktów stałych, napojów oraz spalania poszczególnych składników organicznych takich jak: białka, tłuszcze i węglowodany (woda metaboliczna). Organizm człowieka dorosłego jest w stanie przeżyć bez wody od 3-5 dni. Utrata 15-20 wody ustrojowej powoduje śmierć. Ponieważ organizm człowieka nie może magazynować większej ilości wody, dlatego ważne jest jej systematyczne dostarczanie, jednakże jej nadmiar może również być szkodliwy, zwłaszcza w przypadku gdy nie może być ona szybko wydalona z organizmu. Organizm dorosłego człowieka, ważącego 70 kg, zawiera około 45 kg wody, to znaczy ok. 23 masy ciała. U dzieci ilość wody jest jeszcze większa. U niemowlęcia dochodzi do 75 ogólnej masy ciała. Zapotrzebowanie na wodę w przeliczeniu na 1 kg masy ciała jest większe u dzieci niż u dorosłych. 

Slide 11

Znaczenie wody we współczesnym świecie jest ogromne. W procesach produkcyjnych woda służy jako surowiec wchodzący w skład wytwarzanych produktów, jako środek chłodzący urządzenia mechaniczne lub produkty w trakcie ich wytwarzania, oraz jako pośrednik w przetwarzaniu energii cieplnej na mechaniczną i elektryczną. Wykorzystywana jest również do mycia surowców, półfabrykatów i produktów, służy potrzebom transportowym itd. Wodę jako surowiec wykorzystuje się w przemyśle spożywczym, browarniczym, spirytusowym itp. W pośrednictwie wody w przetwarzaniu energii cieplnej na mechaniczną bądź elektryczną pomocne są urządzenia, w których woda zamieniona w parę porusza tłoki maszyn albo wirniki turbin a następnie produkuje za pomocą generatorów energię elektryczną itp. W energetyce wodnej woda traktowana może być jako czynnik energetyczny, z którego za pośrednictwem turbin i generatorów przetwarza się energię potencjalną lub kinetyczną na elektryczną. Woda jest więc prawie niewyczerpalnym źródłem energii, a jej zasoby odnawiają się w cyklu obiegowym w przyrodzie. Ma zatem przewagę nad innymi źródłami energii, np. węglem czy ropą naftową, których zasoby ciągle maleją. Również ważną własnością wód zużytych, zwłaszcza płynących w ściekach, jest możliwość ich odzyskiwania. Dzięki procesom oczyszczania i samooczyszczania można przywrócić im wartości użytkowe. Wielkość potrzeb wodnych ustala się na podstawie dotychczasowych doświadczeń w użytkowaniu wód w miastach, osiedlach, przemyśle, rolnictwie,. Aktualne zużycie wody nie zawsze jest równoznaczne z całkowitym zaspokojeniem potrzeb. Powodem tego jest często brak dostatecznej ilości czystej wody. Niekiedy zły stan zaopatrzenia w urządzenia ułatwiające pobór wody zmusza do ograniczenia jej zużycia. Często fakt ten w znaczniej mierze ogranicza lub wręcz uniemożliwia rozwój gospodarczy wielu regionów. 

Slide 12

Woda zarówno w życiu człowieka, jak i w gospodarce narodowej, odgrywa bardzo ważną rolę. Naturalne źródła wody w przeszłości miały decydujący wpływ na kształtowanie się skupisk ludzkich, a w konsekwencji na powstawanie i rozwój miast, a nawet całych krajów. Obecnie jeszcze bardziej wzrosło znaczenie wody. Mimo olbrzymich zasobów wody na ziemi, w miarę rozwoju cywilizacji, któremu towarzyszy wzrost zapotrzebowania zarówno na wodę pitną, jak też wodę technologiczną na różne potrzeby - w wielu rejonach świata, w tym także w Polsce - odczuwa się deficyt wody. Pogłębia się on systematycznie w wyniku stale zwiększającego się stopnia zanieczyszczenia wód powierzchniowych. Fakt ten znacznie zmniejsza liczbę źródeł wody do celów wodociągowych, tzn. możliwości zaopatrzenia w wodę zarówno ludności, jak też przemysłu. Te niewielkie zasoby wodne nieco powiększa się przez konstrukcję zbiorników retencyjnych, zatrzymujących wodę z deszczu i topniejącego śniegu, która nie zatrzymywana ucieka do morza, a także budując różnego rodzaju oczyszczalnie ścieków. 

Slide 13

Jakość wody charakteryzują właściwości fizyczne, czyli mętność, przezroczystość, barwa, smak, oraz zapach i temperatura, właściwości chemiczne- głównie twardość wody, oraz właściwości bakteriologiczne, zawartość bakterii chorobotwórczych , z których najgroźniejszymi są bakterie tyfusu brzusznego, czerwonki, cholery oraz innych, powodujących schorzenia przewodu pokarmowego. Zanieczyszczenie wód jest problemem rangi światowej. Wraz ze wzrostem zaludnienia Ziemi i rozwojem przemysłu, rośnie także ilość zanieczyszczeń. Ze względu na pochodzenie, można podzielić je na komunalne, przemysłowe oraz rolnicze.

Slide 14

Zanieczyszczenia komunalne Są to ścieki miejskie- mieszanina odpadów z gospodarstw domowych, fekaliów, odpadów ze szpitali, łaźni, pralni i zakładów przemysłowych. Znaczną ich część stanowią występujące w postaci zawiesiny lub rozpuszczone związki organiczne, głównie białka, tłuszcze i węglowodany. Zawierają one także detergenty, chorobotwórcze drobnoustroje, które są źródłem takich chorób, jak tyfus, cholera, dur brzuszny, choroba He-inego Mediny. Jeszcze jednym ważnym składnikiem ścieków są metale ciężkie(ołów, rtęć). Substancje te, jeśli przenikną do organizmów zwierzęcych, w tym organizmu ludzkiego, powodują uszkodzenia wątroby, naczyń krwionośnych, serca, układu nerwowego i kości.

Slide 15

Zanieczyszczenia przemysłowe Powstają między innymi przy wydobywaniu surowców, w trakcie chłodzenia urządzeń, filtracji, destylacji i podczas wielu innych czynności wykonywanych w różnorakiej produkcji. Ich skład jest bardzo zróżnicowany i zależny od rodzaju produkcji, np. ścieki z garbarni zawierają związki wapnia, chromu, siarczki, chlorki, związki azotu, a także tłuszcze i inne związki organiczne. Są one szkodliwe dla organizmów żywych, gdyż działają na nie, niszcząc wątrobę, przewód pokarmowy i układ krążenia.

Slide 16

Zanieczyszczenia rolnicze Składają się na nie środki ochrony roślin, które mają na celu nisz-czenie szkodliwych organizmów, niszcząc również organizmy pożyteczne. Duże znaczenie mają także nawozy sztuczne, tylko częściowo wykorzystywane przez rośliny. Ich nadmiar spływa z wodami deszczowymi i gruntowymi do zbiorników wodnych, powodując gromadzenie się środ-ków odżywczych tylko dla pewnych gatunków roślin, co w efekcie prowadzi do zakłócenia równowagi ekologicznej.  

Slide 19

Potrzebujemy jej by żyć, móc się rozwijać i normalnie funkcjonować. Ma wiele zastosowań. Używamy jej do spożycia oraz do celów sanitarno bytowych. Duże ilości wody zużywa przemysł i rolnictwo. Ochrona jakości wody jest zbiorową odpowiedzialnością za wspólne korzyści. Ale czy cenimy wodę? Czy jej nie marnotrawimy? Każdy z nas może i powinien zadbać o jej oszczędność, chociażby poprzez naprawę cieknącego kranu, czy muszli klozetowej. Człowiek może żyć bez pożywienia ok. 40 dni, natomiast bez wody zaledwie kilka dni. Utrata wody z organizmu człowieka na poziomie 10 jest niebezpieczna dla zdrowia, natomiast utrata 20 wody powoduje śmierć.

Slide 20

1. Ponoć w 2025 roku w Polsce zacznie brakować wody pitnej. 2. Woda w pracy polepsza wydajność pracowników. Co jednak ciekawe, świadomość ta jest dużo większa w firmach, gdzie już jest dystrybutor z wodą.  3. Niemowlaki i dzieci nie powinny pić wody mineralnej, tylko źródlaną.  4. Uczucie pragnienia jest często mylone z uczuciem głodu.  Najpierw więc wypijmy szklankę wody, a potem jedzmy! (To taka mała rada dla wszystkich borykających się z nadbagażowymi kilogramami).   5. Uczucie pragnienia już jest sygnałem odwodnienia organizmu. Należy pić wodę często, małymi łykami.

Slide 21

Zawartość wody w różnych częściach ciała: mózg 75 kości 22 nerki 83 mięśnie 76 krew 83 Zawartość wody w produktach roślinnych i zwierzęcych: sałata 95 ryby 80 jaja 75 pomidory 91 ziemniaki 78 mięso 60

Slide 22

Ilość wody potrzebna do wyprodukowania różnych towarów: 1 kg cukru 80 litrów 1 litr piwa 10 litrów 1 kg papieru 40 litrów 1 kg wełny 150 litrów 1 kg aluminium 1250 litrów 1 samochód 35 000 litrów Rozkład zapotrzebowania na wodę w gospodarstwie domowym: mycie, higiena 44 przygotowywanie posiłków 4, w tym napoje 1 zmywanie, pranie 26 woda do spłukiwania 26

Slide 23

SPIS TREŚCI WODA W PRZYRODZIE WODA W ATMOSFERZE ZNACZENIE WODY DLA CZŁOWIEKA ZANIECZYSZCZENIA WODY!!! CIEKAWOSTKI