Water

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Water als vaste stof, vloeistof en gas

Water (H₂O) is de chemische verbinding van twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. Water komt in de natuur voor in de drie verschillende hoofdfasen, als vloeistof, als vaste stof en als gas. Bij kamertemperatuur is water een vloeistof zonder duidelijke kleur en geur. Al het leven op aarde bestaat grotendeels uit en is afhankelijk van water. Water bedekt 71% van de Aarde.

[bewerken] Water voor ontwikkeling

Jongen in Jakarta wast zich

Water, en met name goed drinkwater is erg belangrijk voor de mens. Het speelt dan ook een belangrijke rol in de ontwikkeling van de Derde wereld. Meestal wordt onderwijs als belangrijkste factor gezien, maar water is een niet te verwaarlozen middel om bij te dragen aan het succes van dit onderwijs. Zowel de medische gevolgen als de hygiënische aspecten van een watertekort, met daarbij ook de tijd die het kost om water bij een ver gelegen pomp te halen, verminderen de tijd die leraren en leerlingen aan school kunnen besteden.

Er kan een waterconflict ontstaan als er niet voldoende schoon water voorhanden is in een gebied of land. Dit heeft niet alleen betrekking op drinkwater, maar ook op water dat gebruikt kan worden voor de landbouw, industrie, transport (bijvoorbeeld de Suezcrisis) en ontspanning. Er zijn regio's in de wereld waar water een schaars goed is door klimatologische omstandigheden of infrastructurele problemen of ontbossing. Dit betreft bijvoorbeeld het Midden-Oosten, het oostelijke deel van de Verenigde Staten van Amerika en de Sahara maar ook landen in de Tropen.

Anno 2007 hebben 1,1 miljard mensen geen schoon water. Dit is een zesde van de wereldbevolking. Daarbij hebben 2,4 miljard mensen onvoldoende hygiëne als gevolg van watergebrek. Per dag sterven wereldwijd 6000 mensen door gebrek aan water.

Er is aangetoond dat water een positief effect op het onderwijs in arme landen heeft. Een studie van de Wereldbank wees uit dat een school in Tanzania, toen er een waterpomp op een kwartier lopen in plaats van een uur kwam, een 12% hogere opkomst gerealiseerd kreeg. Toen de haaltijd van water op een plek in Bangladesh werd verkort, leverde dit een 15% hogere opkomst op.^[1] In Nederland is water een van vijf prioritaire thema’s van het Nederlandse ontwikkelingsbeleid.

[bewerken] Water in het lichaam

Ook dieren hebben water nodig

Het menselijk lichaam bestaat voor ongeveer 65%^[2] uit water, afhankelijk van leeftijd en geslacht. Dit water bevindt zich in de lichaamscellen, in het bloed, in de intercellulaire ruimte, in de lymfeklieren en in vele andere delen van het menselijk lichaam. Daarom is het ook belangrijk voor een mens om voldoende water tot zich te nemen. Het menselijk lichaam verliest water door uitscheiding via zweet, tranen, urine. Ook door ontlasting en ademhalen gaat water verloren. Dit water wordt niet alleen met water uit dranken aangevuld, maar ook met water dat aanwezig is in voedsel.

Elk dier heeft water nodig, zij het dat het ene dier minder water nodig heeft dan een ander. Dieren die van nature in droge gebieden zoals woestijnen leven, kunnen langdurig zonder water. Kamelen bijvoorbeeld kunnen wekenlang zonder water. Dieren die van nature in een waterrijke omgeving leven, hebben vaak constant toegang tot water nodig om te kunnen overleven.

[bewerken] Fysische eigenschappen

Wetenschappelijk experiment met een waterbrug

Water kan in drie hoofdfasen of aggregatietoestanden bestaan: ijs, water en waterdamp. Ofwel: vaste stof, vloeistof en gas. De temperatuurschaal van Celsius is gebaseerd op de overgang tussen deze toestanden: ijs smelt (wordt vloeibaar) bij 0 °C en water verdampt (wordt gasvormig) bij 100 °C (bij standaardomstandigheden). Het kook- en ook het smeltpunt is echter afhankelijk van de druk: het kookpunt ligt lager bij lagere druk en het smeltpunt ligt lager bij hogere druk. Het eerste betekent dat de aardappelen niet gaar worden, als je ze op de top van de Mount Everest kookt; het tweede dat bij het schaatsen een laagje water tussen de ijzers en het ijs ontstaat, zonder welk het schaatsen een stuk minder snel zou gaan. De vaste toestand van water kent overigens tenminste elf verschillende ijsfasen, optredend bij verschillende drukken en temperaturen, elk met hun eigen kristalstructuur.^[3] Het fasediagram van water is buitengewoon ingewikkeld.

Er is ook een toestand waarbij ijs, vloeibaar water en waterdamp tegelijk voorkomen. Dit heet het tripelpunt van water, dat optreedt bij een bepaalde druk en temperatuur (0,01 °C).

Bij normale atmosferische druk kunnen ook "oververhit water" en "onderkoeld water" voorkomen. Dat is water dat respectievelijk warmer dan 100 °C of kouder dan 0 °C is, maar nog steeds in de vloeistoffase is.

Schoon, vloeibaar water krijgt een blauwe kleur als gevolg van verschillen in absorptie en verstrooiing van blauw en rood licht: water absorbeert rood licht 100 maal meer dan blauw licht en verstrooit blauw licht 5 maal meer dan rood licht. De kleur wordt echter pas duidelijk zichtbaar als het water meer dan een paar decimeter diep is.

Water heeft bij 4 °C zijn grootste soortelijke massa; kouder water zet uit en warmer water ook. Daardoor bevriest een watermassa in de natuur van boven naar beneden. Het ijs isoleert daarbij het vloeibare water eronder. Dit effect speelt een grote rol bij voor het leven in sloot en plas. Mogelijk heeft deze eigenschap ook een grote rol gespeeld bij het ontstaan van leven op aarde, immers zowel diep onder extreem dikke ijslagen als diep onder warm oppervlaktewater kan zich vloeibaar water met een stabiele temperatuur van 4 °C bevinden.

[bewerken] Kringloop

Op aarde bestaat er een waterkringloop waarbij zeewater verdampt, in de atmosfeer condenseert en als neerslag weer terugvalt, waarna rivieren en grondwater het weer terugvoeren naar de zee. Zeewater wordt ook wel zoutwater genoemd omdat er vele zouten in opgelost zijn. Bij het verdampen van zeewater blijven de zouten achter in zee, waardoor neerslag geen zout bevat, dit noemt men zoetwater. De overgang tussen zoetwater en zoutwater is niet altijd even duidelijk (bijvoorbeeld in rivieren met getijden), deze mengeling van zoet- en zoutwater noemt men brakwater.

Op de aarde komt ongeveer 1.400.000×10³ km³ water voor. Hiervan bevindt 97% zich als zout water in oceanen en zeeën. De rest is onderverdeeld in zoet en zout grondwater (23.300×10³ km³), ijs (24.000×10³ km³), oppervlaktewater (meren en rivieren, 190×10³ km³) en waterdamp in de atmosfeer (14×10³ km³). De verhoudingen variëren enigszins door verschillende factoren, waaronder de klimaatverandering.

[bewerken] Water in de chemie

Water
Structuurformule en molecuulmodel
Algemeen
Molecuulformule	H2O
IUPAC	water
Andere namen	diwaterstofoxide, diwaterstofmonoxide
Molmassa	18,01528 g/mol
CAS-nummer	7732-18-5
EG-nummer	231-791-2
Beschrijving	Kleurloze vloeistof
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vloeibaar
Kleur	kleurloos
Dichtheid	0,998 g/cm³
Smeltpunt	0 °C
Kookpunt	100 °C
Goed oplosbaar in	Ethanol, methanol, azijnzuur, aceton, acetonitril
Slecht oplosbaar in	Apolaire oplosmiddelen
Viscositeit	1,00 × 10-3 Pa·s
Brekingsindex	1,3330 (589 nm, 20 °C)
Geometrie en kristalstructuur
Kristalstructuur	hexagonaal (zie ijs)
Dipoolmoment	1,85 D
Thermodynamische eigenschappen
ΔfGog	-228,57 kJ/mol
ΔfGol	-237,13 kJ/mol
ΔfHog	-241,82 kJ/mol
ΔfHol	-285,83 kJ/mol
Sog, 1 bar	188,83 J/mol·K
Sol, 1 bar	69,91 J/mol·K
Evenwichtsconstanten	pKa = 15,74
Analytische methoden
Klassieke analyse	Karl Fischer-titratie
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar)

Een watermolecuul is een chemische verbinding van twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. De molecuulformule is H₂O. Een zelden gebruikte chemische naam voor water is diwaterstof(mon)oxide.

[bewerken] Eigenschappen van het watermolecuul

Het watermolecuul is een dipool: omdat de waterstofatomen niet symmetrisch liggen ten opzichte van het zuurstofatoom is één kant van het watermolecuul elektrisch geladen ten opzichte van de andere kant. In overeenkomst met de octetregel heeft het zuurstofatoom in water zijn elektronen als volgt verdeeld: twee keer twee elektronen voor de binding met de twee waterstofatomen, en twee keer een vrij elektronenpaar. Door de polariteit van het watermolecuul, trekken deze moleculen elkaar dus sterk aan, wat het ten opzichte van andere stoffen lage smeltpunt, hoge kookpunt en de hoge smeltwarmte en verdampingswarmte verklaart. De polariteit van water verklaart ook waarom zouten (ionen) en polaire stoffen (zoals suiker) zo goed in water oplossen.

Watermoleculen kunnen opsplitsen in (zure) H⁺-ionen en (basische) OH^--ionen. Deze reactie wordt autoprotolyse genoemd. In zuiver water bij een temperatuur van 298 K zijn de activiteiten van beide ionen 10^-7 molair. De zuurgraad van het water is dan pH=7.

[bewerken] Chemische eigenschappen

Water kan onedele metalen oxideren onder vorming van waterstofgas. Bij zeer onedele metalen zoals natrium en kalium verloopt die reactie snel (met vuurverschijnselen), bij minder onedele metalen zoals ijzer verloopt de oxidatiereactie veel langzamer en gelijkmatiger. De vergelijking van die reactie is als volgt:

2 Na (s) + 2 H₂O (l) → 2 Na⁺ + H₂ (g)+ 2 OH^-

Water heeft zijn grootste dichtheid (999,972 kg/m³) bij een temperatuur van circa 3,984 °C boven het smeltpunt bij standaard atmosferische druk. Hierdoor is de vaste stof minder dicht dan de vloeistof en daarom een uitzondering op andere stoffen: het is de enige stof waarvan de vaste fase drijft op de vloeibare fase.

Het fasediagram van water. Op de verticale as is logaritmisch de druk uitgezet in Pascal, op de horizontale as is de temperatuur uitgezet in Kelvin.
In dit diagram kan afgelezen worden bij welke temperatuur en druk water gasvormig (V), vloeibaar (L) of vast (S) is. Bij het triple punt (TP) kan water in drie fasen voorkomen. Boven het kritische punt (CP) is water een superkritische vloeistof.

[bewerken] Symbolische betekenis

Water is vanuit de Klassieke Oudheid beschouwd als een van de natuurelementen naast aarde, vuur en lucht.

In het christendom en het jodendom neemt water een aparte plaats in. In de tijd dat de Bijbel of delen hiervan geschreven werd, konden mensen niet zwemmen. Zwemmen was simpelweg niet uitgevonden. In die tijden, lagen de beschavingen van het Oude Egypte en het Koninkrijk Israël in of langs droge, woestijnachtige gebieden. Zonder voorraad water was men daar gedoemd te sterven. De enkele keren dat het regende was het vaak een dusdanige hoeveelheid dat niets ontziende modderstromen en overstromingen ontstonden.

Een van de mogelijke exegeses van het verhaal waarin Jezus over water loopt^[4], is dat Hij, Jezus, leven noch dood vreesde en/of beide beheerste.

Wijn als symbool voor God, vermengd met water als symbool voor het (gewone) leven kan uitgelegd worden als de duale natuur van Jezus, die in het christendom mens en God is. Deze betekenis kan ook betrokken worden in het verhaal waarin Jezus water (het gewone) verandert in wijn (het goddelijke).

Verder wast water bij de doop de erfzonde of de zonden af. Het heeft hierbij een reinigend karakter.^[5] De gedoopte wordt hiermee zondeloos herboren.

In de oorspronkelijk Hebreeuwse tekst wordt in Genesis de hemel aangeduid met een dualis dat water(en) betekent.^[6] God scheidt de hemelse wateren van de aardse wateren, de zeeën.^[7]

Rooms-katholieken kennen het wijwater. Dit water is gezegend door een bevoegd priester en kan in de kerk gebruikt worden of meegenomen naar huis voor gebruik. Men doopt dan de vingers in een gevuld wijwaterbakje, en maakt een kruisteken. Het sprenkelen van dit water op de vloer zou hen die in het vagevuur vertoeven, ten goede komen.

[bewerken] Zie ook

Kokend water bij gewichtloosheid

• Drinkwater
• Hardheid van water
• Kraan
• Millenniumdoelstellingen
• Oorsprong van water op Aarde
• Waterbeheer
• Waterfluit
• Waterkwaliteit
• Watersport
• Watertoets
• Wereldwaterdag
• Zeewater
• Zoet water
• Zoetwater in de Benelux
• Zwaar water
• Hydrofoorinstallatie
• Oppervlaktewater

[bewerken] Externe links

• Een pagina van de London South Bank University met verdere chemische informatie
• UNESCO-IHE Instituut voor Wateronderwijs
• Waterland.net - Water Informatie Netwerk
• Droppie Water - Watersite voor kinderen
• Hidrodoe en Nederlands watermuseum, twee musea over water

Zoek water op in het WikiWoordenboek.

Meer mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina water op Wikimedia Commons.