1. No category

Vad är vatten?
Vatten är livsviktigt för att det ska finnas liv på jorden. I vatten finns något som kallas molekyler.
Dessa molekyler går inte att se med ögat, utan måste ses med mikroskop. Molekylerna liknar en
välkänd seriefigur, Musse Pigg. Molekylerna består av två stycken Väte (H) som finns i öronen
och en Syre (O) som finns i ansiktet.
Det finns alltså två Väte H2 och en Syre O
Vatten på forskarspråk: H2 + O = H2O
Ungefär 70 procent av jordytan är täckt med vatten. 97 procent av det är saltvatten och alltså inte
drickbart. Två procent är sötvatten som finns som glaciärer. Endast en procent är sötvatten som vi
kan dricka.
När jorden skapades för nästan fem miljarder år sedan fanns vattnet inuti jorden. Vattnet kom
sedan ut genom vulkanutbrott som ånga. Ju kallare jorden blev desto mer omvandlades ånga till
flytande vatten som blev hav och sjöar.
Ytspänning
Skräddaren, är en insekt, som man ibland kan se när den kilar omkring på vattenytan i en sjö. Hur
kan det komma sig att den inte sjunker ner i vattnet och drunknar? Vattnet har som ett skinn kring
sig som kallas ytspänning. Vattenmolekyler vill vara ifred och inte släppa in luft eller något annat
ämne. Ytspänningen finns därför som ett skinn för att skydda mot andra ämnen som kan försöka
ta sig ner i vattnet.
Ytspänningen kan du känna med handen om du slår lite lätt mot vattenytan. Det kan kännas som
en liten vägg och det är denna som gör att insekten skräddare kan springa omkring på vattenytan.
Men vi människor skulle inte kunna gå på vatten för vi är för tunga. Skräddaren är lättare än
vattnet och det är därför den inte sjunker.
Man kan säga att Ytspänningen fungerar som en sköld som molekylerna använder för att skydda
sig mot fienderna luften.
1 Om man vill förstöra ytspänningen så kan man använda diskmedel som gör att ”skinnet”
försvinner.
Vattnets olika former (fast, flytande & gas)
De flesta ämnen kan ha olika ”former”. Exempelvis kan vatten vara i fast form (is), flytande
form(vatten) eller gasform (ånga).
När ett ämne byter form säger man att det genomgår en fasomvandling eller fasövergång. När is
övergår till vatten säger man att det smälter, och när vatten övergår till is så säger man att det
fryser.
När vatten övergår till gas (ånga) så säger man att det förångas (avdunstar) och när vattenånga
övergår till vatten säger man att det kondenserar.
Vattnets kretslopp
Jordens yta består av mer vatten än land. Det finns vatten i sjöar och åar. Det vattnet kallar vi för
sötvatten. Det finns även vatten i haven, detta vatten kallar vi för saltvatten, eftersom det
innehåller salt.
Jordens vattentillgångar är oföränderliga. De kan inte ökas och inte förbrukas. Av jordens vatten
finns mer än 90 % i hav.
Vattnets kretslopp drivs av solens energi som gör att vattnet avdunstar från jordytan. Havet får
hela tiden ta emot vatten från floderna och regn faller över havsytan. Men havet förlorar också
vattnet till atmosfären i form av vattenånga som avdunstar från vattenytan.
Det avdunstade vattnet hamnar i atmosfären. Högt upp i atmosfären är luften kallare och en del
av vattenångan kondenseras (omvandlas) till små vattendroppar. Vattendropparna bildar moln. I
form av moln transporteras vattnet med hjälp av vindarna genom atmosfären.
2 Vattnet stannar endast några dagar i atmosfären. Redan efter cirka tio dagar har allt vatten som
avdunstat från jordytan fallit ner i form av nederbörd. Det finns olika typer av nederbörd, dessa
är: regn, hagel, snö.
Sammanfattning av vattnets kretslopp
Vattnet går ständigt runt i ett kretslopp. Det varken försvinner eller kommer till något, det betyder
att vi nu dricker vattnet som dinosaurierna en gång drack.
3 Vatten som lösningsmedel
Vattenmolekylen är polär. Vilket betyder att den har två sidor med olika laddning; en positiv sida
där väteatomerna sitter, och en negativt laddad sida där syreatomen sitter. Detta märker man ofta
ut med δ+ (svag positiv laddning) och δ− (svag negativ laddning). På grund av att
vattenmolekylen är polär kan den blandas med andra vätskor som också är polära utan att de
skiktar sig. De positiva/negativa delarna på varje molekyl vänds mot varandra, och vätskorna
hålls samman. Man brukar säga att ”lika löser lika” när man pratar om lösningsmedel. Vatten är
polärt, och löser därför andra polära vätskor och molekyler.
Vad ett polärt lösningsmedel däremot inte löser är opolära vätskor, alltså vätskor med molekyler
som inte har någon laddad ände. När man blandar en polär vätska (exempelvis vatten) och en
opolär vätska (exempelvis matolja) kommer de inte att lösa sig i varandra, och skiktas därför. När
vi däremot blandar matolja och bensin (som också är opolärt) så löser sig utmärkt i varandra
eftersom båda är opolära.
Eftersom vatten är polärt så kan det även lösa upp salter. Vattenmolekylernas positiva sidor läggs
mot de negativa sidorna i saltet och drar loss dem från resten av kristallen. Samtidigt dras också
en positiv del loss från saltkristallen då vattenmolekylernas negativa delar läggs emot den och
drar loss den. De positiva och negativa delarna är sedan uppdelade och omgivna av
vattenmolekyler tills man exempelvis dunstar bort vattnet och saltkristaller bildas igen.
Det som påverkar hur mycket av ett salt som kan lösas i vatten är värmen, saltets egenskaper,
kontaktytan mellan salt och vatten. I varmare vatten rör sig vattenmolekylerna snabbare, och
löser därför saltet snabbare. Vatten löser även i viss mängd gaser. Trots att gaser oftast är opolära
så är de så små att de tar sig in mellan vattenmolekylerna ändå.
Fasövergångar
Vatten kan till exempel finnas både som is (fast), en vätska (flytande) och som vattenånga (gas).
Vilken av formerna ett ämne är i, beror på dess temperatur och lufttryck. När ett ämne kan övergå
från en form till en annan kallas vi förändringen fasövergång. Nu kommer du att lära dig om
olika fasövergångar.
1. Smältning – från fast till flytande
Låt oss säga att vi har en isbit – alltså vatten i fastform. I denna form sitter vattenmolekylerna
4 ihop med varandra på bestämda platser i isbiten utan att röra sig så värst mycket. Man kan säga
att deras rörelseenergi är låg.
Men om vi lägger isbiten i en bägare och värmer den på en värmeplatta kommer
vattenmolekylerna att få energi från värmen och därmed börja röra sig lite. Håller vi på
tillräckligt länge kommer de att få så pass mycket rörelseenergi att de inte längre kan hålla sig
kvar på sina bestämda platser utan i stället börjar röra sig mer huller om buller (även om de
fortfarande håller ihop). Det som har hänt är att isbiten har smält och gått över till flytandeform.
Det är alltså fortfarande vatten – men i en annan form. Som du säkert kan förstå behöver vi
tillföra värme för att smälta ett ämne. Temperaturen vid vilken ett ämne smälter kallas
smältpunkt. För vatten ligger smältpunkten på 0 °C.
2. Kokning – från flytande till gas
Säg att vi fortsätter att värma vattnet. Till slut har molekylerna fått så mycket rörelseenergi att de
inte klarar att hålla ihop över huvud taget utan kommer att lämna bägaren och sprida ut sig i
rummet. Det som har hänt är att vattnet har kokat och övergått till gas. Även här behöver vi
tillföra värme. Den temperatur vid vilken ett ämne kokar kallas kokpunkt. För vatten ligger den
på 100 °C.
3. Avdunstning – kokning under kokpunkten
Om du tänker efter har du säkert märkt att ett ämne kan gå från flytande till gas även vid
temperaturer under kokpunkten. Atmosfären innehåller ju alltid mer eller mindre vattenånga, som
har avdunstat från jordytan. Trots detta är det mycket sällan temperaturen blir så hög som 100 °C
under normala förhållanden. Hur kommer då detta sig?
Jo, temperaturen i en vätska är ju ett mått på molekylernas genomsnittliga rörelseenergi. Även
om denna inte räcker för att alla molekyler i vätskan ska kunna bryta sig loss och gå över till gas,
kommer i alla fall några molekyler vid ytan alltid ha tillräckligt med energi för att klara detta. Vid
en vätskas yta tar sig alltså molekyler hela tiden loss och lämnar vätskan. Dessa blir fler i antal
om vi höjer temperaturen. Då blir den genomsnittliga rörelseenergin högre, vilket leder till att fler
molekyler kommer upp i tillräckligt höga energier för att göra sig fria.
När en molekyl med hög rörelseenergi lämnar vätskan kommer genomsnittsenergin hos
molekylerna som är kvar i vätskan att sjunka lite, vilket leder till att temperaturen hos en vätska
minskar vid avdunstning. Har du någon gång haft handsprit (består av etanol) på händerna har du
säkert känt av detta. Etanol avdunstar i stor omfattning vid rumstemperatur, vilket leder till att
temperaturen sjunker.
Detta gäller även vid kokning – molekyler med hög energi lämnar vätskan, som därför får sänkt
medeltemperatur. Om du mäter temperaturen i en kokande vätska kommer du märka att
temperaturen håller sig strax under kokpunkten hela tiden.
4. Stelning – från flytande till fastform
Ett annat sätt att omvandla vatten från en form till en annan är genom att sätta flytande vatten i en
frys. När temperaturen sänks förlorar molekylerna sin rörelseenergi och rör sig allt långsammare.
Ju långsammare de rör sig, ju bättre kommer de att hålla ihop vilket leder till att de snart har
återgått till sina bestämda platser. Det som händer här är att vattnet har frusit, eller stelnat som
man också kan säga, och gått över från flytande till fastform.
5 När detta sker avges värme till omgivningen. Temperaturen som behövs för att detta ska ske är
den samma som smältpunkten för ämnet. Ibland kallas denna temperatur också för fryspunkt.
5. Kondensation – från gas till flytande
Vi kan också omvandla vattenånga till flytande vatten genom att sänka temperaturen i ett rum
eller en behållare med mycket vattenånga i (en bastu till exempel). Vi kommer då att märka att
vattenångan bildar små vattendroppar på rummets väggar. Dropparna är vatten i flytandeform. Vi
har alltså sett en fasövergång från gasform till flytande, vilket man kallar kondensation. Detta
sker eftersom den sänkta temperaturen leder till att molekylerna får mindre energi och tillslut inte
”orkar” flyga omkring orkar” i rummet på egen maskin. I stället går de ihop till små droppar. Vid
kondensation avges värme till omgivningen. Temperaturen vid vilken kondensation av ett ämne
sker är den samma som kokpunkten för ämnet.
6. Sublimering – direkt från fast till gas (eller tvärt om)
En lite ovanligare typ av fasövergång är sublimering. Det sker när ett ämne går direkt från
fastform till gas (ibland kallas även fasövergången åt andra hållet, det vill säga direkt från
gasform till fastform också för sublimering). Många gånger beror detta på att ämnet inte kan vara
i flytandeform vid det tryck som råder, eller på att temperaturen hastigt sjunker under
smältpunkten.
Ett exempel på ett ämne som sublimerar är koldioxid, som inte kan existera i flytande fas vid
normalt lufttryck. När fast koldioxid smälter blir det alltså inte blött, vilket leder till att koldioxid
i fast fas ofta kallas för torris.
Vid sublimering från fast fas till gasform tas energi upp från omgivningen, medan sublimering åt
andra hållet leder till att energi avges.
6 7