Vatten
NÄR DU HAR ARBETAT MED AVSNITTET VATTEN KAN DU
•
vilka grundämnen som bildar en vatten molekyl
•
förklara hur vattenmolekylerna
•
redogöra för vattnets speciella egenskaper
•
redogöra för vattnets betydelse som lösningsmedel
•
beskriva vattnets kretslopp
samspelar i vattnets tre faser
Det är bara vanligt vatten säger man ibland, och visst
är vatten vanligt. Två tredjedelar av jorden är täckt av
vatten och nästan två tredjedelar aven människa består
av vatten. Vatten är ett vanligt ämne, men vatten har
ovanliga egenskaper.
fast fas - is
Vattenrnolekyler i tre faser
Vatten är en kemisk förening av väte och syre. Vatten har den
kemiska formeln H20. En vattenrnolekyl består alltså av tre atomer,
två väteatomer och en syreatom. Och som du redan vet, så kan
vatten finnas i tre olika faser - fast fas, flytande fas och gasfas.
I fast fas bildar vattenmolekylerna ett fast nätverk. Om du tittar
på den inringade vattenrnolekylen i figuren till höger, ser du att
syreatomen är bunden till fyra väteatomer. Två väteatomer hör till
samma vattenrnolekyl och ligger helt nära syreatomen. De andra
två hör till två andra vattenrnolekyler och ligger längre bort. Det är
tack vare dessa bindningar som vattenmolekylerna alltid ligger lika
långt ifrån varandra i den fasta fasen is.
flytande fas - vatten
När temperaturen stiger börjar vattenmolekylerna röra sig mer och
mer. Vid smältpunkten håller inte nätverket av vattenrnolekyler
samman längre och isen smälter. När nätverket bryts sönder kan
vattenmolekylerna komma närmare varandra. Flytande vatten har
därför högre densitet och är tyngre än is.
När vatten kokar bildas det bubblor i vattnet, som innehåller
vattenånga. Vattenångan lämnar vätskefasen och blandar sig med
de andra gaserna i luften. Vattenmolekylerna är inte längre bundna
till~:and.t:a.-Utan..;röI:~~tl.------------------.j
gasfas - vattenånga
2
Vatten
53
Vatten har ovanliga egenskaper
Även om vatten är ett vanligt ämne, har vatten några mycket
ovanliga egenskaper.
• Den fasta fasen har lägre densitet än den flytande fasen.
• Vatten har högre ytspänning än andra vätskor.
• Vattnets temperatur ändras mycket långsammare än andra ämnen.
Is flyter
Normalt har den fasta fasen av ett ämne högre densitet än den
flytande fasen. Om man lägger en järnklump i ett kärl med flytande
järn, sjunker den till botten. Järn i fast form är tyngre än flytande järn.
Men vatten är annorlunda. Om man lägger en isbit i en skål med
flytande vatten, då flyter isbiten. Det beror på att vatten i fast form
har lägre densitet än flytande vatten.
På vintern när det är kallt fryser vattnet till is. Men isen lägger sig
på ytan eftersom den har lägre densitet än bottenvattnet. Då kan
fiskar och andra organismer överleva vintern,under
vattentemperaturen
alltid +4
0c. Denna
isen, där är
egenskap hos vatten var en
förutsättning för livets utveckling på jorden.
+20°
+4°
54
Luft, vatten, mark, syror och baser
0°
+4°
I en normaldjup sjö är vattnets
temperatur vid botten alltid +4 0c.
Det beror på att vattnet har högst
densitet vid +4 0c. Därför sjunger det
fyrgradiga vattnet till botten.
2 1--------------------
Ytspänning
I en vattendroppe håller vattenmolekylerna ihop med varandra i
alla riktningar. Men vattenmolekylerna vid ytan har inga molekyler
ovanför att hålla ihop med. I stället binds molekylerna som finns åt
sidorna och neråt, lite hårdare.
Det blir som en seg hinna på vattenytan. Det kallas ytspänning och
det är den som gör att vattendroppen är rundad. Ytspänningen gör
det också möjligt för insekter att springa på vattenytan.
Det är också ytspänningen som håller våra lungor på plats i bröstkorgen. Lungorna sitter klistrade mot insidan av bröstkorgen med
Med hjälp ytspänningen och små
vattenavvisande hår på ben och
kropp, kan skräddarna jaga ifatt små
insekter som landat på vattenytan.
hjälp aven tunn vattenhinna. När vi andas in blir bröstkorgen större
och då hänger lungorna med. De utvidgas och du andas in luft.
Lagrar värme
Vatten har stor betydelse som värmefördelare. Det behövs mycket
energi och tar längre tid att värma eller kyla vatten, än andra
ämnen. Man säger att vatten har hög värmekapacitet.
Vatten jämnar ut temperaturskillnader mellan dag och natt, mellan
årstidernas växlingar och stabiliserar vädret. Samma egenskap
hjälper oss att hålla en jämn kroppstemperatur
i hela kroppen.
Att vi kan bo här uppe i Norden beror på att värme transporteras
från Sydatlanten med den varma Golfströmmen från Sargassohavet.
Det är tack vare Golfströmmen som vi i Norden inte har ständig
vinter och is, som till exempel stora delar av Grönland.
Allt liv innehåller vatten
En manet består av 99 % vatten och vår kropp består av ungefår
Vattenburen värme ger en jämn
inomhus temperatur.
70 % vatten. Till och med i det torraste lilla frö finns det vatten. Allt
levande innehåller vatten. Mineraler i jorden löses i regnvattnet
och kan sedan tas upp av växternas rötter. Vattnet transporterar
mineraler till bladen och näringsämnen från bladen till rötterna.
Blod är en vattenlösning som transporterar värme och lösta ämnen
som kolhydrater, proteiner och salter till cellerna. Avfallsämnen
lämnar till slut kroppen med urinen, som också är en vattenlösning.
-----------------------
•.
@rVatten55)--
Det mesta är saltvatten
Ungefär 97 % av allt vatten som finns på jorden är saltvatten och går
inte att dricka. Att havsvatten är salt beror på att vatten är ett så bra
lösningsmedel. I marken och berggrunden finns olika salter i fast
form. När älvar och floder rinner ut mot havet, löser vattnet salterna
och tar med dem till haven.
Vatten kan avdunsta, men inte salt. När vattnet i haven avdunstar,
stiger salthalten. Salthalten i haven varierar från 0,7 % i Östersjön,
3 % vid Västkusten till nästan 40 % i Döda havet.
inlandsis 2 %
grundvatten 0,6 %
sjöar, floder 0,01 %
Vattnets kretslopp
När det klarnar upp efter ett sommarregn och solen börjar värma
igen, kan du se hur vattenångan stiger från marken. Vattnet avdunstar,
Bara 3 % av vattnet på jorden är
drickbart sötvatten.
blandar sig med luften och stiger uppåt i atmosfären. Högre upp i
atmosfären är det kallare. Där kondenserar vattenångan i molnen till
vattendroppar som faller ner till marken igen.
Vattnet är i ständig rörelse genom luften, marken, växter och djur i ett
kretslopp som pågår hela tiden. Även om växter och djur använder vattnet, återvänder det så småningom tillbaka till marken, haven och luften.
Vattnets kretslopp.
vatten avdunstar
från mark och växter
vatten rinner ner genom marken
och samlas som grundvatten
i underjordiska sjöar
56
solen värmer upp
ytvattnet som
avdunstar
Rent vatten är en bristvara
Av allt vatten som finns på jorden är alltså bara 3 % sötvatten.
Större delen av sötvattnet är dessutom bundet i inlandsisarna vid
Nord- och Sydpolen. Det är mindre än l % av allt vatten som finns
tillgängligt för växter och djur.
När det regnar går en del av vattnet ner i jorden och sugs upp av
växternas rötter, resten tränger längre ner i själva marken. Det här
vattnet kallas grundvatten. Grundvatten är oftast mycket rent. Det
beror på att det rinner genom sand och grus som filtrerar bort smuts
och föroreningar. Genom att gräva eller borra brunnar kan man
komma åt det rena grundvattnet och använda det som dricksvatten.
Tillgången på rent vatten är mycket olika i världen. De norra
delarna av Europa har gott om vatten, medan till exempel
mellanöstern och norra Afrika har ständig brist på vatten. Rent
vatten är en bristvara för de flesta människor på jorden och en av
de viktigaste orsakerna till motsättningar och konflikter.
Vattentillgången bestämmer hur mycket vatten som förbrukas i
olika delar av världen. I Sverige använder en person ungefår 200
liter vatten varje dag, medan en person i Afrika har tillgång till
Ett par jeans förbrukar 10 000 liter
vatten, 103 sorters bekämpningsmedel
och 0,5 kilo konstgödning och
avlövningsmedel. Men det finns jeans
som tillverkas av ekologiskt bomull.
De kallas ofta Organic Cotton.
bara 20 liter vatten.
Egentligen stämmer inte de här
siffrorna. En person i Sverige
förbrukar i verkligheten ungefår
5 890 liter vatten om dagen.
Då räknar man in hela vår
konsumtion av mat, kläder och
transporter. Det behövs cirka
200 liter vatten för att producera
ett glas mjölk, 2 400 liter för en
hamburgare och 10000 liter
vatten för att sy upp ett par jeans.
Korna dricker vatten, det går åt
vatten för att odla kornas mat,
bomullsfålten måste vattnas osv.
Det här vattnet ser vi aldrig och
det kallas därför virtuellt vatten.
Att stå i vattenkö är en del av vardagen för många människor.
Vatten
57
Rening av ytvatten
-
Desinfektion
Filtrering
Tillsats av kalk
Grovfiltrering
Vattenrening
I Sverige har vi gott om rent vatten som vi kan dricka utan att vara
oroliga för att bli sjuka. Vi bara vrider på kranen och dricker. Men
innan vattnet kommer ur kranen hemma hos dig, kontrolleras det
och renas vid ett vattenverk.
Vårt dricksvatten kommer antingen från grundvattnet eller från
ytvattnet i en sjö eller älv. Ett riktigt bra grundvatten behöver
egentligen ingen behandling, men för att vi garanterat inte ska bli
sjuka tillsätter man alltid bakteriedödande
ämnen som klor eller
ozon. Det är ämnen som också används i simhallar för att rena
bassängvattnet. Ytvatten måste alltid renas i ett vattenverk för att få
ett bra dricksvatten.
Ytvatten
renas i fem steg
1. Grovfiltrering: grövre material som löv och plastbitar silas bort.
2. Kemisk rening: tillsatts av ämnen som får små partiklar att
klumpa ihop sig och sjunka till botten.
3. Filtrering: vattnet renas i sandfilter, som tar bort de sista
partiklarna.
4. Desinfektion: klor eller ozon tillsätts för att döda bakterier.
5. Tillsats av kalk: man gör dricksvattnet svagt basiskt med hjälp av
kalk för att det inte ska fräta på vattenledningarna.
58
Luft, vatten, mark, syror och baser
2'1------------------
Rening av avloppsvatten
Biologisk
rening
väve-
Kemisk
rening
Så här fungerar ett avloppsreningsverk
Ett reningsverk tar emot vatten från hushåll, industrier och
På mindre reningsverk kan man
låta naturen vara det fjärde steget.
Avloppsvattnet från det tredje steget
leds då ut till anlagda våtmarker med
växter, som också kallas reningskärr.
regnvatten från gator. Det finns mycket föroreningar i vattnet, fasta
partiklar, gödningsämnen
och en hel del gifter.
Det renade vattnet släpps ut i havet, sjöar eller rinnande vattendrag.
De fasta resterna som blir kvar kallas rötslam. Det kan användas
som gödsel i parker och trädgårdsanläggningar,
men inte på
åkermark. Det kan finnas tungmetaller och mediciner som
kommit med avloppsvattnet och som kan tas upp av grödan. En ny
Kan du?
användning är att tillverka biogas av rötslammet, som sedan kan
1. Vilka grundämnen består
vatten av?
användas som bränsle i bilar och bussar.
2. Beskriv vattnets tre faser.
Avloppsvatten
renas i fyra steg
3. Nämn några av vattnets
ovanliga egenskaper.
1. Mekanisk rening: galler som tar bort fasta föremål som papper,
plastpåsar och kondomer.
2. Biologisk rening: bakterier som bryter ner näringsämnen.
3. Kemisk rening: tillsats av kemiska ämnen som tar bort fosfater
från framförallt tvättmedel.
4. Kväverening: ofta finns ett fjärde steg som tar bort
kväveföreningar som finns kvar i avloppsvattnet.
Rätt eller fel?
a) Vattens densitet är som
högst vid +4 dc.
b) Det är solen som driver
vattnets kretslopp.
c) Grundvatten är grunda
vattendrag.
d) Det finns gott om rent
vatten i världen.
---------------------------.1
2
Vatten
59