Вода

01	Витамините в нашия живот
02	Нашата кожа и козметиката
03	10 неща които може да направите с 1 буркан
04	Алтернативни източници на енергия
05	Наркотични вещества и действието им

Разпространение на водата
Водата е най-разпространеното по площ вещество в земната кора. От общата земна повърхност, която е около 510 млн.км2, към 365 мнл.км2 са покрити с вода. Значителна част от нея се пада на леда. Съществува т.нар. снежна линия, която разграничава във височина двете агрегатни състояния на водата – течното и твърдото. Колкото по на север и на юг се отива от Екватора, толкова височината на снежната линия намалява и при полюсите тя се изравнява със змната повърхност. Водата се среща в големи количества под формата на пари във въздуха, както и всмукана като течност в земните недра. Тя е и съставна част на живите организми. Организмите на животните и човека съдържат средно до 70% вода, месото на някои риби – до 80%, свежите растения – до 90%. Ако човек загуби 15-20% H2O, обикновено умира. Поради нееднаквата нагрятост на земната повърхност равновесието между водата и водните пари не се достига; тя се намира в непрекъснат кръговрат – на едни места се изпарява, а на други пада под формата на дъждовна вода.

Видове вода
По произход и чистота природните води са валежни, речни, изворни, минерални, термални, океански и др. Нито една от тях не е напълно чиста. Все пак като най-чиста се определя валежната, а морската (океанската) – като най-замърсена. Валежната H2O съдържа твърди разтворени вещества – средно 0,03 g/l; речната – 0,5 g/l; изворната – 2 g/l; ако съдържа по големи количества, се обозначава като минарална, а ако има и по-висока температура, тя е термална. Минералните и съответно термалните, води биват: горчиви(MgSO4 и Na2 SO4), солени (NaCl), железни (Fe(HCO3)2), серни (H2S) и др. При морската, съответно океанската, вода съдържанието на разтворени вещества достига до 35 g/l, а при затворени морета (Мъртво море) – дори до 250 g/l, почти наситен р-р на NaCl.

Питейна или не?
Не всяка природна вода може да се употребява като питейна. За да бъде годна за пиене, тя трябва да отговаря на известни условия: да не е мътна, да бъде безцветна, без миризма и вкус, да съдържа подходящи количества соли и CO2, които определят тя да не бъде блудкава на вкус, да има умерена температура (120C), да не съдържа нитрати, нитрити, амониеви соли, сероводород, както и разлагащи се органични вещества и микроорганизми.

Пречистване
Природната вода се освобождава от твърдите неразтворими, които я правят мътна, чрез филтруване или декантиране. Последното се състои в това, че водата се оставя да престои, при което сравнително големите частички на примесите падат на дъното, а бистрата вода се декантира т.е отлива. Филтруването се прилага различно в зависимост от това дали се касае за големи или малки количества вода. За тази цел има развити най-различни системи за филтруване. При градското водоснабдяване водата се прекарва през пясъчни филтри, а при по-малки количества вода – през филтри от твърди, неразтворими във водата, ситно стрити вещества, като например инфузорна пръст.

При лабораторни условия се употребяват книжни филтри, които се състоят от целулозни влакна, преплетени по най-различни начини. В лабораториите се употребяват и филтри от стъклен прах, пресован и изпечен при много висока температура; такива са например т.нар шотови филтри. Колоидно диспергираните частички се филтруват през ултрафилтри, чиито пори имат диаметър от порядъка на колоидните размери. В последния случай филтруването се извършва под вакуум или налягане, тъй като триенето между водата и много тесните пори е доста голямо. Отделянето на твърдите частици става чрез центрофугиране, а при колоидно диспергирани частички – чрез ултрацентрофугиране. За тази цел са конструирани центрофуги и утрацентрофуги.

Питейната вода понякога може да бъде замърсена от бактерии, причинители на опасни болести – тиф, холера и др. В такъв случай тя се дезинфекцира като се обработва с известно количество озон, понастоящем най-често с хлор, а в редки случаи – като се подлага на облъчване с ултравиолетови лъчи. У нас водата в градските водопроводи се дезинфекцира с хлор, който постъпва или като газ, или под формата на Ca(ClO)2, който лесно отделя Cl2 във водата.

Дестилация
Водата се пречиства от молекулно диспергираните нелетливи вещества чрез дестилация  – процес, при който дадена течност се превръща в пари, които се отвеждат и втечняват в хладник, и след това течността се събира в приемник. За лабораторно получаване на дестилирана вода се използват най-различни по конструкция стъклени дестилатори, а за големи количества – такива, изработени най-вече от метал, известни под названието аламбици.
При охлаждането и втечняването на парите на течността в хладника се използва принципът на противотока – посоката, в която се движи охлаждащата вода, е обратна на тази на движението на парите.

Дестилираната вода, която се приема за чиста, в никакъв случай не представлява абсолютно чиста вода. Нейните замърсители по произход могат да се разделят на три групи :
а) от въздуха, б) от съставните части на материала, от който е направен дестилационният апарат, и в) от кипящата обикновена вода, подложена на дестилация.

Сублимация
Сублимацията представлява процес, при който едно кристално вещество се превръща в пари и след това при охлаждане пак се образуват кристали. При този процес не се образува течна фаза. Всяко твърдо вещество над абсолютната нула има определено налягане на парите, в случая сублимационно налягане, което зависи от температурата. При едно то е толкова малко, дори и при t0 на стапянето им, че не може да се измери, а при други е значително за обикновена t0 и близки, но по-високи от нея температури. Сублимират тези вещества, които подчертано високо сублимационно налягане. Чрез сублимацията може да се разделят вещества, които са в смес, и по този начин да се пречистват. При това може да се извършва при нормално и при понижено налягане.
Различават се два вида сублимация : типична и нетипична. Типично сублимират тези вещества, които имат налягане на парите, равно на 1 at, без при това да са се стопили, т.е те кипят като твърди системи. Такъв е случаят например с арсена (As) , който без да се стопи, има налягане на парите 1 at при 6330C. За да се стопи, трябва да се упражни налягане. И действително при 36 at и t0 8170C арсенът се стапя. Така че температурата на стапяне на типично сублимиращите вещества е по-висока от температурата им на кипене, т.е те се стапят при налягане, по-голямо от една атмосфера. Нетипично пък сублимират тези вещества, чиито пари имат налягане равно на 1 at при течно агрегатно състояние. При тях температурите на кипене и стапяне обикновено са близки. Те сублимират, тъй като сублимационното им налягане до температурата на стапянето им е значително. Такъв е случаят например с йода.

Строеж на молекулата
В молекулата на H2O кислородният атом е в sp3–хибридно състояние. С две от четирите хибридни атомни орбитали кислородният атом образува –връзки с двата водородни атома. Останалите две хибридни орбитали са заети с по една електронна двойка. Ъгълът, който сключват двете валентни връзки, в известна степен е деформиран по отношение на тетраедричния и е 104,50.
Разликата в електоотрицателноста на атомите на водорода H и кислорода O определя характера и полярността на химичните връзки H-O. Те са ковалентни полярни. Ковалентните полярни връзки и пространственият строеж на молекулата определят нейната полярност.

Физични и химични свойства
Водата е безцветна течност, без миризма. Тя има по-особени физични свойства, които се дължат на нейния строеж. Така например t0k (1000C) и t0т (00C) са много по-високи в сравнение с тези на други вещества с близка молкулна маса. Плътността на водата, която е най-висока при 3,980C, намалява и в двете посоки: на понижаване и на повишаване на температурата. Плътността на леда е 0,92 g/ml. Това е един от малкото случай, когато кристалната фаза е по-плътна от течната. Тази особеност на водата има голямо значение, тъй като ледът плува на повърхността на водните басейни, а живите организми живеят под него.
H2O е най-добрият разтворител на вещества с йоннокристален строеж и полярни молекули. Способността й да разтваря тези вещества се определя от образуването на връзки между нейните молекули и йоните или молекулите на разтвореното вещество. Водните молекули образуват хидратна обвивка около йоните или молекулите. Това се дължи на строежа на молекулата на водата. Той определя донорните й свойства и склонността й да участва в комплексообразуващи процеси и присъединителни реакции. При много вещества (особено при солите) хидратната обвивка от разтворите се запазва и в кристалната решетка. Такива вещества се наричат кристалохидрати (Na2SO4. 10H2O, CaCl2.6H2O, CuSO4.5 H2O, FeSO4.7 H2O).

Водата е амфолит. В зависимост от условията тя се проявява като киселина или основа. Процесът на дисоциация се изразява по следния начин:

H20 + H20 <> OH- + H3O+

Според теорията на Брьонстед и Лоури за киселините и основите киселините са вещества, които са способни да отдават протони (т.е те са донори на H+), a основите са вещеста, коитомогат да приемат протони (т.е те са акцептори на протони).
Причината за дисоциацията на водата са здравите водородни връзки между водните молекули. Благодарение на тях се разхлабват връзките в самите водни молекули, което позволява да се извършва пълен пренос на протон H+от една към друга молекула. Този процес играе голяма роля при химичните процеси, особено при биохимичните. Дисоциацията на водата е причина и за хидролизата на солите. Концентрацията на H+ и свързаната с тях концентрация на OH- е важна характеристика на водните разтвори. Степента на дисоциация на водата при обикновена температура е малка, но нараства с повишаване не температурата. Този равновесен процес се характеризира с величината йонно произведение на водата (Kw).
При 250C Kw има стойност 1.10-14.
При разтваряне на киселините във вода водните молекули се свързват с водородните йони чрез неподелената електронна двойка на кислородния атом. Образува се хидроксониев йон.

Водата е термично устойчиво съединение. При 20000C около 2% водни пари се разлагат на водород и кислород.
Взаимодейстия с прости вещества. При хормални условия водата взаимодейства с металите от IА и IIА групи, а при висока температура окислява някои метали и неметали:
2H2O + 2K
H2 + 2KOH
3 H2O + 2Fe
3H2 + Fe2O3
2 H2O + C
2H2 + CO

Водата участва в реакции на диспропорциониране:
H2O + Cl2
HCl + HClO

Взаимодействия с оксиди. Всички метални оксиди, които се разтварят във H2O, реагират с нея поради голямата енергия на образуване на хидроксидния йон и се получават хидроксиди:
O2- + H+ <> OH-
H2O + CaO <> Ca(OH)2
H2O + Na2O <> 2NaOH

С водата оксидите на неметалите образуват оксокиселини:
3H2O + P2O5 <> 2H3PO4
H2O + CO2 <> H2CO3

Взаимодействия с други съединения. Важни са взаимодействията на водата с алкални и алкалоземни хидриди (без тези на Be и Mg), с някои карбиди при нормални условия, а при висока температура и с други съединения:
2 H2O + CaC2 <> C2H2 + Ca(OH)2
2 H2O + CaH2 <> 2 H2 + Ca(OH)2
2 H2O + CO <> H2 + CO2
H2O + CH4 <> 3H2 + CO

Водата участва и в обменни реакции, каквито са хидролизните процеси:
2 H2O + К2CO3 <> KOH + H2CO3
H2O + CH3COOC2H5 <> CH3COOH + C2H5OH

При някои реакции водата проявява каталитични свойства. Например при пълно отсъствие на влага хлорът не реагира с желязото. В други случаи, например при синтеза на амоняк, водата се проявява като каталитична отрова спрямо желязото.

Термично разлагане на водата
Векове наред водата се е смятала за елемент, имайки предвид изследванията на Емпедокъл и Аристотел. През 1771г. Кавендиш доказва, че когато гори водородът ("горящият газ"), се образува вода. Той обаче не могъл да изтълкува правилно това явление, тъй като е бил привърженик на флогистоновата теория. Съставът на водата е със сигурност установен от Лавоазие през 1773г и така се доказва, че тя не е елемент.

Факти
- солената вода представлява 97,5% от водата на Планетата.
- 79% от валежите падат над океаните, 2% върху езерата, 19% върху сушата
- основната част от останалата вода е затворена в ледниците
- земеделието е най-големият потребител на вода със 70% от общата консумация, следва индустрията: 20% и домакинствата с 10%.
- през ХХ век сондажите за подпочвени води са се увеличили 5 пъти
- в развиващите се страни всяка година умират над 3 млн. души от болести, свързани с водата

Прогнози през годините:
- до 2020 в Африка от 75 до 200 млн. души може да бъдат изложени на растящ воден недостиг
- до 2030 повече от 5 млрд. души няма да имат достъп до функционираща система за пречистване на вода; 47% от световното население ще живее в райони, подложени на голям воден недостиг.
- до 2050: търсенето на сладка вода ще се увеличи с 64 милиарда кубични метра годишно; 90% от новите(3 милиарда) жители ще населяват райнони с незадоволителен достъп до питейна вода и пречистващи съоръжения.
от Невян Нейков