A víz az élet – valószínűleg már többször is hallottad ezt a mondást. És nehéz vitatkozni vele, tekintve, hogy a víz ellát minket és sok más élőlényt a megfelelő működéshez szükséges tápanyagokkal. És mivel annyira fontos, ahogy azt az akvaristák is tudják, úgy döntöttünk, hogy egy külön cikket szentelünk neki. Ma a vízről fogunk beszélni – fizikai és kémiai tulajdonságairól.
Néhány bevezető szó. Mi a víz?
A H₂O valószínűleg a világ legnépszerűbb kémiai képlete. A víz rövidítése, amelynek kémiai szinonimája a hidrogén-oxid. Normál körülmények között folyékony halmazállapotban létezik. Azonban képes halmazállapotát megváltoztatni – gázzá (vízgőz) és szilárd halmazállapotúvá (jég). Az Univerzumban az anyagok királynője. A bolygók egyik építőköve, jelen van a légkörben és a Földet borító vizekben. A természetben gázok és sóoldatok formájában fordul elő – a tengervíz tartalmazza ezeket a legtöbbet, a csapadék pedig a legkevesebbet. Ismeri a lágy és kemény víz felosztását? Ez egyszerűen az ásványi anyagok mennyiségének mértéke (a kemény víz sokat, a lágy víz keveset tartalmaz).
Honnan jött a víz?
Nem teljesen világos. Több hipotézis is létezik, amelyek közül a legnépszerűbb az, hogy a víz, mind szabad formában, mind kémiai vegyületek formájában, már jelen volt a Földön a bolygó kialakulása idején.
A napelmélet szerint a víz kék bolygónkon a… napszélnek köszönhetően jelent meg, amely hidrogénatomokat szállított, amelyek a már jelenlévő oxigénnel reakcióba lépve létrehozták a mindannyian ismert H₂O-t.
Egy másik népszerű – geokémiai – hipotézis támogatói viszont úgy vélik, hogy a víz a Föld köpenyében született, a szilícium-hidriddel együtt, a szilícium-dioxid és a hidrogén reakciójának mellékhatásaként.
A víz fizikai tulajdonságai – az akvaristák számára nagyon és kevésbé fontosak
A víznek számos fizikai tulajdonsága van. Megpróbáljuk mindet felsorolni, de részletesebben is ismertetjük azokat, amelyek a legfontosabbak az akváriumokban.
- Nagy fajhő és hőkapacitás
A víz fajhője magas (4,19 J/g*K), ami megmagyarázza a folyadék jelentős hőtehetetlenségét és a Föld hőmérsékletének szabályozásában betöltött szerepét. Az óceánok – egyfajta víztározók – hatalmas mennyiségű hőt tárolnak, amelyet az óceáni áramlatok szállítanak. A víz párolgása energiát nyel el a vízi környezetből, szabályozva annak hőmérsékletét. A gőz kondenzációjának és lecsapódásának folyamatán keresztül ez a hő visszakerül a légkörbe.
A magas fajhő és hőkapacitás azt jelenti, hogy a víz hőmérsékletének emelése jelentős energiát igényel. Mi ennek a jelentősége a biológiai világban? A víz, hőmérséklet-szabályozó tulajdonságainak köszönhetően, stabil életfeltételeket teremt az élő szervezetek számára, és védelmet nyújt a veszélyes és váratlan hőmérséklet-ingadozások ellen.
- Tapadási és összetartási képesség
Az adhézió a folyadék azon képességét jelenti, hogy vonzza a vízmolekulákat az elektromosan töltött felületekhez. A kohézió ezzel szemben a vízmolekulák kölcsönös vonzása. Az előbbi jelenség akkor nyilvánvaló, amikor a vízmolekulák az akváriumban elhelyezett edényekhez vagy eszközökhöz tapadnak, míg az utóbbi lehetővé teszi például a kis állatok mozgását a víz felszínén.
- Alacsony összenyomhatóság – alacsony térfogatváltoztatási képesség
A nyomásváltozásokra adott válaszként keletkezik, lehetővé teszi a sejtek számára, hogy megtartsák alakjukat, kiegyenesítsék bizonyos testrészeiket (lábak vagy csápok), és fenntartsák a növényi sejtek szilárdságát.
- Nagyon jó oldószer
Minden vízmolekula egy vízburkot hoz létre az elektromosan töltött anyag körül. Ez a tulajdonság felelős a folyadék „létfontosságú” tulajdonságaiért – azért, hogy értékes anyagokat (mikro- és makroelemeket) szállít, és helyszínéül szolgál a sejtekben zajló összes kémiai reakciónak.
- Sűrűség nagyobb, mint a levegőé
Ez lehetővé teszi a halak, és különösen a sokkal nagyobb élőlények (pl. delfinek és bálnák) számára, hogy a vízben maradjanak. A sűrűség a vízmolekulák hidrogénkötéseken keresztül létrejövő szoros, kölcsönös érintkezése.
- Reakcióképesség
A vizet szubsztrátként (kémiai reakció eredményeként átalakult kémiai vegyületként) említik: például a fotoszintézis folyamatában, és biokémiai reakciók termékeként: például az aerob légzés.
A víz fizikai és kémiai tulajdonságai nem a legkönnyebb témák. Legtöbben elsősorban kémia és biológia órákon találkozunk velük, és akkor nincs lehetőségünk bővíteni ismereteinket ezen a területen. Reméljük, hogy ez a szöveg – röviden és tömören – bemutatta a legfontosabbakat, és lehetővé tette számunkra, hogy rendszerezzük tudásunkat. Különösen érdekelt valamelyik pont, és szeretnéd, ha részletesebben kifejtenénk? Mindenképpen jelezd felénk – kommentben vagy privát üzenetben.
Bibliográfia:
- S. Kwok: A csillagközi közeg fizikája és kémiája, University Science Books, 2007.
- P. Dyches, F. Chou, A Naprendszer és azon túl vízben úsznak, NASA/Jet Propulsion Laboratory.
- A Föld bolygó a semmiből állítja elő a saját vizét a köpeny mélyén, "New Scientist".
- J. Fuerst, Biológia. Vademecum középiskolák és szakiskolák számára, GREG Kiadó, Krakkó 2008.
- J. Fuerst., A. Jakubowska, I. Król, Táblázatok. Biológia. Kémia, GREG Kiadó, Krakkó 2018.
- J. Holeczek, B. Januszewska-Hasiec, J. Kobyłecka, J. Stawarz, R. Stencel, Teraz Matura. Biologia Vademecum, Nowa Era, Varsó 2015.