APA-H2O

Mirel Nicolae

APA-H O

Raspandirea in atura - Tipuri de ape:

Pe Pamânt, apa exista în multe forme, în cele mai variate locuri. Sub forma de apa sarata exista în oceane si mari. Sub forma de apa dulce în stare solida, apa se gaseste în calotele polare, ghetari, aisberguri, zapada, dar si ca precipitatii solide, sau ninsoare. Sub forma de apa dulce lichida, apa se gaseste în ape curgatoare, statatoare, precipitatii lichide, ploi, si ape freatice sau subterane. În atmosfera, apa se gaseste sub forma gazoasa alcatuind norii sau fin difuzata în aer determinând umiditatea acestuia. Considerând întreaga planeta, apa se gaseste continuu în miscare si transformare, evaporarea si condensarea, respectiv solidificarea si topirea alternând mereu. Aceasta perpetua miscare a apei se numeste ciclul apei si constituie obiect 444n1323e ul de studiu al meteorologiei si al hidrologiei. Apa se gaseseste sub diverse forme în natura: vapori de apa si nori în atmosfera, valuri si aisberguri în oceane, ghetari la latitudini mici sau altitudini mari, acvifere sub pamânt, râuri sau lacuri. Circuitul apei în natura este fenomenul prin care apa este transferata dintr-o forma într-alta, prin evaporare, precipitatii si scurgeri de suprafata.Datorita importantei pe care o are (în agricultura, dar si pentru omenire in general), apei i s-au dat diverse nume in functie de formele pe care le ia. Ploaia e cunoscuta în majoritatea tarilor, pe când alte forme sunt mai putin întâlnite, si pot fi surprinzatoare când sunt vazute prima data. Exemple sunt: grindina, zapada, ceata, roua sau chiciura. Un fenomen conex este curcubeul, întâlnit atunci cand lumina se refracta prin particulele de apa din atmosfera.

Structura:

În stare lichida fiecare molecula de apa este asociata cu alte doua molecule de apa prin legaturi de hidrogen. Acest lucru explica temperatura de fierbere foarte ridicata (100 grade C la presiunea de 1 atm) a apei, comparativ cu temperaturile de fierbere ale hidrurilor elementelor vecine oxigenului în sistemul periodic.

În stare solida (gheata) are aproape un numar dublu de legaturi de hidrogen decât în stare lichida. Fiecare atom de oxigen este legat prin legaturi covalente polare de doi atomi de hidrogen ai moleculei proprii si de alti doi atomi de hidrogen proveniti din molecule vecine diferite, prin legaturi de hidrogen. Cei doi atomi de hidrogen din molecula apei formeaza doua legaturi de hidrogen cu atomii de oxigen din doua molecule vecine. Astfel, fiecare atom de oxigen este înconjurat tetraedric de alti patru atomi de oxigen, întocmai ca atomii de carbon din diamant. Din cauza acestei asezari gheata are structura afânata, cu geometrie hexagonala.Realizarea numarului dublu de legaturi de hidrogen începe de la temperatura de +4 grade C, volumul apei marindu-se treptat odata cu scaderea temperaturii. De aceea gheata are densitatea mai mica decât a apei. Apa are la +4 grade C densitatea maxima (1g / cm3). Aceasta structura explica si punctul de topire ridicat al apei (0 grade C la presiunea de 1 atm).

Proprietati Fizice:

Cele doua temperaturi extreme ale apei, de solidificare respectiv de fierbere la presiune normala, constituie 0⁰C si 100⁰C în scara Celsius.

Apa prezinta o serie de propietati de celelalte hidruri ale nemetalelor vecine în sistemul periodic. Aceste propietati se numesc "anomaliile apei".

Apa este lichida într-un interval mare de temperatura (0⁰C si 100⁰C). Aceasta anomalie este atribuita asocierii moleculelor de apa prin legaturi de hidrogen.

Legaturile de hidrogen se realizeaza între moleculele care contin hidrogen legat covalent de un element puternic electro negativ care are volum mic si electroni neparticipanti.

Legatura de hidrogen este electrostatica, mai mult slaba decât legatura covalenta si nu implica punerea în comun de electroni.

Densitatea apei variaza în functie de temperatura:

La înghetare se formeaza o a doua legatura de hidrogen la atomul de oxigen, motiv pentru care gheata are o structura afânata care determina cresterea volumului si scaderea densitatii.

Prin înghetare apa îsi mareste volumul cu 9%. Asa se explica de ce se sparg conductele, cazanele, sticlele când îngheata apa în ele si de ce se crapa pietrele de ger. Majoritatea lichidelor îsi maresc volumul de solidificare. Se stie ca la +4⁰C apa are r_max= 1 g/cm³ ceea ce se datoreaza faptului ca apa este formata din (H₂O)₂; aceasta presupune existenta a doua legaturi de hidrogen.

Apa în stare de vapori este formata din molecule libere (n= 1).

Proprietati Chimice:

Experimental s-a demonstrat ca apa este o combinatie chimica foarte stabila. Ea poate fi descompusa la peste 1000⁰C sau cu ajutorul curentului electric:

2H₂O = 2H₂+ O₂

Apa este foarte reactiva din punct de vedere chimic. Ea reactioneaza în anumite conditii cu metalele, nemetalele, oxizii bazici, oxizii acizi, cu unele saruri

Proprietati Biologice:

Din punct de vedere biologic, apa are numeroase proprietati indispensabile proliferarii vietii, care o deosebesc de celelalte substante. Apa îsi îndeplineste acest rol, permitând compusilor organici sa reactioneze în moduri care sa permita în cele din urma replicarea. Este un bun solvent si are o tensiune superficiala ridicata, permitând astfel miscarea compusilor organici si a organismelor vii. Apa proaspata are densitatea maxima la 4°C, aceasta densitate scazând pe masura ce apa se raceste, se încalzeste sau îngheata. Fiind o molecula polara stabila dominanta în atmosfera, joaca un rol important în absorbtia radiatiei infrarosii, cruciala în cadrul efectului de sera, fara de care temperatura medie la suprafata Terrei ar fi de -18° Celsius. Apa are de asemenea o caldura specifica neobisnuit de mare, care joaca mai multe roluri în reglarea climatului global si regional, precum Curentul Golfului, permitând existenta vietii. Deoarece absoarbe foarte mult infrarosiile, are o foarte usoara nuanta albastra, datorita eliminarii unei mici cantitati de lumina rosie care o traverseaza. Culoarea albastra poate fi observata numai când apa este în cantitate mare, de exemplu în lacuri, mari sau oceane.Apa este un foarte bun solvent, similar din punct de vedere chimic cu amoniacul, si dizolva multe tipuri de substante, precum diferite saruri si zaharul, si faciliteaza reactiile chimice ale acestora, lucru care permite metabolismele complexe.Unele substante însa nu se amesteca cu apa, cum e de exemplu petrolul, si alte substante hidrofobe. Membranele celulare, compuse din lipide si proteine, profita de aceasta proprietate, controlând interactiunea dintre ele si mediul extern. Acest lucru este usurat de tensiunea superficiala a apei.Picaturile de apa sunt stabile datorita tensiunii superficiale mari datorata puternicelor forte intermoleculare numite forte de coeziune. Acest lucru este evident atunci când mici cantitati de apa ajung pe o suprafata insolubila, precum polietena: apa ramâne sub forma de picaturi. Totusi, pe sticla extrem de curata apa formeaza o pelicula subtire deoarece fortele dintre moleculele de apa si de sticla (fortele de adeziune) sunt mai mari decât fortele de coeziune. Acest lucru este foarte important în cadrul transpiratiei plantelor.În celulele si organismele biologice, apa se afla în contact cu suprafetele membranoase proteice care sunt hidrofile, adica prezinta o puternica atractie pentru apa. Langmuir a observat o puternica forta de respingere între suprafetele hidrofile. Pentru a deshidrata suprafetele hidrofile este necesar un efort deosebit pentru învingerea acestor forte, numite forte de hidratie. Aceste forte sunt foarte puternice, dar valoarea lor scade rapid pe distante mai mici de un nanometru. Importanta lor în biologie a fost studiata de Parsegian. Prezinta importanta în special atunci când celulele sunt deshidratate prin expunerea la atmosfera uscata sau la înghet extracelular.O proprietate simpla, dar unica si extrem de importanta pentru mediu, este ca în forma sa solida, de gheata, pluteste pe lichid. Forma solida a apei are o densitate mai mica decât a apei lichide, datorita geometriei puntilor de hidrogen care se formeaza doar la temperaturi mai joase. Pentru aproape toate substantele si pentru toate celelalte 11 stari neobisnuite ale apei, cu exceptia ghetii-XI, starea solida este mai densa decât cea lichida. Apa proaspata este cel mai densa la 4°C, si se va scufunda prin convectie pe masura ce se raceste la acea temperatura, iar daca se raceste în continuare se va ridica. Datorita aceste proprietati, apa de adâncime va fi mai calda decât apa înghetata, de suprafata, astfel încât gheata se va forma începând de la suprafata si se va extinde în jos, iar cea mai mare parte a apei de dedesubt va ramâne constanta la 4°C. Astfel, fundul unui lac, mare sau ocean este practic izolat de frig, permitând supravietuirea speciilor de animale.Desi acest comportament poate parea banal, trebuie subliniat ca aproape toate celelalte substante chimice sunt mai dense în stare solida si îngheata de la fund spre suprafata.Viata pe Pamânt a evoluat si s-a adaptat acestor proprietati ale apei. Existenta formelor solida, lichida si gazoasa ale apei pe Pamânt a reprezentat un factor important pentru colonizarea diferitelor medii ale planetei de catre forme de viata adaptate variatelor, si adesea extremelor, conditii de viata.În istorie, civilizatiile s-au dezvoltat cu precadere pe malurile râurilor sau marilor; Mesopotamia, asa-numitul leagan al civilizatiei este situata între doua râuri, Egiptul antic a înflorit pe malurile Nilului, iar marile metropole, precum Londra, Paris, New York si Tokio îsi datoreaza succesul în parte accesibilitatii oferite de situarea lânga o apa, si înflorirea comerciala rezultata. Insulele cu porturi sigure, precum Singapore si Hong Kong, s-au dezvoltat tocmai din acest motiv. În locuri precum Africa de Nord si Orientul Mijlociu, unde apa nu se gaseste în abundenta, accesul la apa potabila a fost si este o mare problema în dezvoltarea comunitatilor umane.O greseala des întâlnita este aceea ca apa este un bun conductor de electricitate. Toate proprietatile electrice ale ape se datoreaza ionilor sarurilor minerale dizolvate în ea si dioxidului de carbon dizolvat în ea. Apa prezinta auto-ionizare (doua molecule de apa se transforma într-un anion de hidroxid si un cation de hidroniu) însa doar la un nivel aproape imperceptibil.

Apa Potabila:

Apa potabila face parte din categoria apelor dulci care au un grad de puritate (referitor la bacterii si substante toxice) ridicat încât este adecvat bautului, sau pentru bucataria omului.
Probleme ce pot apare cu privire la înrautatirea calitatii apei sunt în afara de o sursa necorespunzatoare si instalatiile de apa ce nu corespund din punct de vedere igienic.
O apa potabila de calitate buna trebuie sa fie rece ( 5°), cu un gust placut, incolora si inodora, cu un continut mediu de substante minerale (carbonati de calciu, magneziu, saruri de sulfati cu metalele amintite).
Concentratia în minerale stabileste duritatea apei (în Germania fiind admisa o duritate de 25°cu un pH 6,5 - 9,5).Conditiile de potabilitate ale apei sunt urmatoarele:

sa fie incolora, transparenta, inodora, relativ insipida, sa nu contina substante chimice organice sau de alta natura peste limita maxima admisibila de standardele obligatorii;

sa fie lipsita de microorganisme patogene si relativ patogene;

microflora saprofita sa fie limitata strict la un numar foarte redus;

sa aiba compozitie acceptabila în saruri de calciu care imprima asa - numita duritate a apei. Duritatea apei se exprima în grade germane si este cuprinsa între 10 si 20 grade germane

Poluarea Apei:

Multa vreme am crezut - sau in orice caz am actionat ca si cum am fi crezut - ca apa, prin imensitatea volumului ei, "digera" tot ce putem sa arucam in ea ; cu alte cuvinte, intinderile de apa ar fi o imensa lada de gunoi pe care o stiam purificatoare. Au fost necesari 50 de ani - in cursul carora am aruncat in mare mai multe deseuri de toate felurile decat in cursul celor 20 de secole precedente - pentru ca aceasta iluzie sa se spulbere.

A trebuit sa se produca o serie de catastrofe pana sa descoperim greseala pe care am facut-o. Savantii cunosteau primejdia, dar avertismentele lor au trecut, de cele mai multe ori, neluate in seama. Astazi suntem aproape neputinciosi in fata anumitelor fenomene de impurificare.

Poluarea se produce atunci cand, in urma introducerii unor substante determinate - solide, lichide, gazoase, radioactive - apele sufera modificari fizice, chimice sau biologice, susceptibile de a le face improprii sau periculoase pentru sanatatea publica, pentru viata acvatica, pentru pescuitul industrial, pentru industrie si turism.

Un efect al poluarii apelor, deosebit de grav, este eutrofizarea lacurilor, numita si 'moartea lacurilor', ca urmare a cresterii fertilitatii acestora prin aport de elemente nutritive, mai ales fosfati si nitrati, care favorizeaza proliferarea fitiplanctonului si a plantelor acvatice. Putin cate putin, lacul se colmateaza, se ingusteaza si dispare.

Cele dintai victime ale panzelor plutitoare formate, de cele mai multe ori, prin imprastierea hidrocarburilor sunt pasarile care au obiceiul sa se aseze pe mare sau sa plonjeze pentru a apuca pesti. Se stie ca in mod normal apa nu poate sa patrunda prin penajul lor, ceea ce le permite sa plonjeze si sa ramana scufundate in ape foarte reci, deoarece perna de aer retinuta de penaj indeplineste rolul de regulator termic si permite, in acelasi timp, zborul deasupra apei. Poluat de hidrocarburi, penajul pierde aceste insusiri si pasarea moare de frig, fara a se putea smulge din mediul lichid.

Acolo unde poluarea atinge un anumit grad, de exemplu in porturi,se constata o saracire generala a florei, care in anumite cazuri poate merge pana la disparitia oricarei forme de viata vegetala. Flora marina este amenintata deoarece pelicula uleioasa formeaza un ecran si impiedica oxidarea apei. Se intelege de la sine ca flora din zona de coasta este cea dintai atinsa, dar aceasta nu inseamna ca flora de pe fundul marii este in afara pericolului, deoarece uleiurile, rascolite si iar rascolite de mare, se aglomereaza impreuna cu microorganismele si formeaza sedimente care inabusa fundul marii.

Poluarea perturba, totodata, activitatile economice din zonele litorale. Se intelege de la sine ca petrolul este dusmanul crescatorilor de stridii si al pescarilor, deoarece el poate face ca pestii si testaceele sa devina necomestibile. Aceste maree negre aduc, fireste, un prejudiciu considerabil si activitatilor turistice. In toate cazurile curatarea tarmurilor este foarte costisitoare.

Trebuie sa ne convingem ca o lupta impotriva poluarii nu poate fi opera unei tari sau a unei generatii, ci totul trebuie gandit la nivel universal. Este o mare satisfactie sa constatam la tinerii din lumea intreaga o atractie si uneori chiar un entuziasm pentru aceasta batalie, menita sa protejeze mediul nostru.

Reintoarcerea la o viata simpla si naturala, care se manifesta prin aceste uriase reuniuni in aer liber, o anumita simplificare in atitudine si in vestimentatie, un entuziasm pentru a continua lupta, foarte vizibile in unele tari, sunt indicii incurajatoare.