Víz
Víz | |
A vízmolekula szerkezete |
A vízmolekula 3D modellje |
IUPAC-név | víz oxidán[1] |
Más nevek | dihidrogén-monoxid, hidrogén-hidroxid, aqua (latin) |
Kémiai azonosítók | |
CAS-szám | 7732-18-5 |
RTECS szám | ZC0110000 |
Kémiai és fizikai tulajdonságok | |
Kémiai képlet | H2O |
Moláris tömeg | 18,01528(33) g/mol |
Megjelenés | színtelen, szagtalan |
Sűrűség | 0,99701 g/cm³[2] |
Olvadáspont | 0 °C (273,15 K) (32 °F)[2] |
Forráspont | 100 °C (373,15 K) (212 °F)[2] |
Savasság (pKa) | 15,74 |
Lúgosság (pKb) | 15,74 |
Törésmutató (nD) | 1,3330 |
Viszkozitás | 0,8903 cP[2] |
Kristályszerkezet | |
Kristályszerkezet | Hexagonális lásd jég |
Molekulaforma | V alakú |
Dipólusmomentum | 1,85 D |
Termokémia | |
Std. képződési entalpia ΔfH |
−285,85 kJ/mol[2] |
Hőkapacitás, C | 75,28 J/mol·K |
Veszélyek | |
EU osztályozás | nincsenek veszélyességi szimbólumok[3] |
Főbb veszélyek | Nincs |
NFPA 704 | |
R mondatok | nincs[3] |
S mondatok | nincs[3] |
LD50 | >90 ml/kg (patkány, szájon át)[4] |
Rokon vegyületek | |
Rokon vegyületek | nehézvíz |
Az infoboxban SI-mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standardállapotra (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük. |
A víz, vagyis a dihidrogén-monoxid (latinul: aqua) a hidrogén és az oxigén vegyülete, kémiai képlete H2O. Színtelen, szagtalan, íztelen, folyékony kémiai anyag, melynek mikroorganizmusoktól mentes állapotban olvadáspontja 0 °C, forráspontja 101,3 kPa nyomáson 100 °C. Egészen −48 Celsius-fokig túlhűthető.[5]
A „víz” megnevezés általában a szobahőmérsékleten folyékony állapotra vonatkozik; szilárd halmazállapotban jégnek, légnemű halmazállapotban gőznek nevezik. Dipólusmolekulák alkotják. A víz amfoter vegyület, ami azt jelenti, hogy viselkedhet savként és bázisként is.
A víz élettani, gazdasági és ipari szempontból is kiemelkedően fontos. A vízi úton történő szállítás a kereskedelem és gazdaság gerincét képezi.[6] A természetes vizekből és akvakultúrákból származó halgazdaság volumene 2017-ben meghaladta a 170 millió tonnát.[7] Ugyanebben az évben a világszerte működő, összesen 21,9 GW kapacitású vízierőművek 4,185 terawattóra energiát termeltek.[8] Emellett a vizet hűtő- és fűtőberendezésekben, illetve hőerőművekben is használják. Vegyipari és gyógyszeripari alkalmazása is igen sokrétű. Egyrészt szervetlen és szerves[9] szintézisekben nélkülözhetetlen oldószer, reakcióközeg, illetve reagens. Alkánok vízgőzzel történő reformálása szintézisgázt[10] eredményez, vízgőz krakkolással pedig igen értékes olefineket (etilén, propilén) állítanak elő. A propán és propilén oxidációján alapuló akrilsav-szintézisben is jelentős szerepe van.[11][12][13] Intenzív kutatások irányulnak a hidrogén-peroxid vízből történő előállítására is.[14]
A vendéglátásban a vezetékes és palackozott ivóvízzel, a forrásvízzel, a szikvízzel, az ásványi anyaggal dúsított ivóvízzel, az ízesített vízzel, a természetes ásványvízzel és a gyógyvízzel találkozhatunk. Napjainkban az ivóvizet már előállítják, kitermelik, és csővezetékeken keresztül juttatják el a felhasználókig. Régen főleg kútból/gémeskútból húzták fel a vizet, bár még most is vannak ilyen kutak.
Az ivóvizek fajtái
- Vezetékes ivóvíz
- Palackozott ivóvíz
- Forrásvíz
- Szikvíz
- Ásványi anyaggal dúsított ivóvíz
- Ízesített víz
- Természetes ásványvíz
Előfordulása a Földön
- A víz a Föld felületén megtalálható egyik leggyakoribb anyag, a földi élet alapfeltétele.
- A Föld felületének 71%-át víz borítja, ennek kb. 2,5%-a édesvíz, a többi sós víz, melyek a tengerekben, illetve óceánokban helyezkednek el. Az édesvízkészlet gleccserek és állandó hótakaró formájában található részét nem számítva az édesvíz 98%-a felszín alatti víz, ezért különösen fontos a felszín alatti vizek védelme. Magyarország ivóvízellátásának több mint 95%-a felszín alatti vizeken alapszik. Kanada rendelkezik a legnagyobb édesvíz-tartalékokkal, a források 25%-ával.
Drasztikusan csökken a Föld ivóvízkészlete.[15] Korunknak egyik nagy problémája az ivóvízhiány. 2006-ban a mezőgazdaság felelős a globális vízfogyasztás mintegy 80%-áért.[16]
Geológiai értelemben a víz egyszerre két csoportba tartozik:
Ásványként az oxidásványok ásványosztályba és annak 1. alosztályába (egyszerű oxidok közé) tartozik, és a SiO2-hoz hasonló tetraéderes elemi cellái hatszöges kristályrendszerű (hexagonális) kristálykifejlődést eredményeznek. Általános megjelenési formája a hatszöges oszlop lenne, ennek azonban leggyakoribb és legismertebb a kezdeti fázisa a hópihe, a hatszöges oszlop metszete.
Kőzetként monomineralikus, a hidrogén-oxid ásványból álló üledékes kőzet. Ezt nem befolyásolja a folyékony halmazállapot, ahogy a higany is lehet ásványos terméselem, sőt a földgáz is kőzetfajta.
Az ivóvíz
A közfogyasztású ivóvizek vizsgálatát és ellenőrzését Magyarországon az Országos Közegészségügyi Intézet, valamint a helyi Állami Népegészségügyi és Tisztiorvosi Szolgálat (ÁNTSZ) végzi. [1]
A közegészségügyi előírások a főzésre, mosogatásra, testi tisztálkodásra szolgáló víztől ugyanazokat a tulajdonságokat követelik meg, mint az ivóvíztől. Az előírások szerint az alábbi tulajdonságokkal kell rendelkeznie az ivóvíznek:
- Színtelen, átlátszó:
- a vas-oxid-hidrát vörösessé, az algák zöldessé, a tőzeges talaj sárgássá festi, míg az algák, baktériumok, agyag és homok zavarossá tehetik a vizet. A festékanyagok olyan színűre színezik a vizet, amilyen színűek.
- Szagtalan:
- A kén-hidrogén, klór, klórfenolok, szerves anyagok, gyári termékek és gázok élvezhetetlenné, nagyobb mértékben az egészségre is károssá tehetik a vizet.
- Kellemes ízű:
- A tőzeges talajból származó vizek úgynevezett mocsárízzel, a magnéziumsók keserű, salétromsavas sók édes, a kloridok sós, a vas tintaízű vizet eredményeznek.
- Kellemes hőfokú legyen:
- A legjobb a 10-14 °C-os ivóvíz.
- Ne legyen sem túl lágy, sem túl kemény:
- A víz keménységét a benne oldott kalcium- és magnéziumsók adják.
- Ne tartalmazzon az egészségre ártalmas szennyező, fertőző anyagokat:
- A vizsgálólaboratóriumok ki tudják mutatni a levegőből, a talajból bekerült szennyező anyagok mennyiségét. A vegyi anyagok közül a nitrát-, de különösen a nitritszennyeződés alkalmatlanná teszi, míg a nagyobb mennyiségű fluor a fogak elszíneződését, esetleg fogszuvasodást is okoz. A vas- és mangánszennyeződéseket levegőztetéssel, homokrétegen és aktívszénen való átszűréssel javítják. A jódhiánytól golyvát kaphatnak az emberek. Előfordulhat még a fekáliával való fertőzés, ilyen esetekben a kólibaktérium okozta hasmenéssel kell számolnunk, ennek megszüntetésére felforralják, ultraibolya fénnyel besugározzák, vagy ózonizálják, klórozzák, vagy ezüst elektrokatadinezésével tisztítják meg a vizet. A háztartási és ipari víztisztítás jelenleg igen elterjedt módszere még a fordított ozmózis elve alapján történő víztisztítás.
A 18. század előtti írásokban az édes (iható) vizeket jónak nevezték.
Élettani jelentősége
Biológiai jelentősége óriási, a földi élet elképzelhetetlen nélküle, a sejt- és testnedvek legnagyobb részét víz alkotja. A vér ozmózisnyomásának normál szinten tartásában is jelentős szerepe van. Ajánlott a napi legalább 1,5-2 liter folyadék elfogyasztása, ez alapvető igénye szervezetünknek. Két-három napnál tovább az orvostudomány mai állása szerint az ember nem élheti túl a vízhiányt.
A víz rendkívül fontos szerepet betöltő kémiai anyag, a Föld vízburkát alkotja, kitölti a világ óceánjait és tengereit, az ásványok és kőzetek alkotórésze, a növényi és állati szervezetek pótolhatatlan része. Nagyon fontos az iparban, a mezőgazdaságban, a háztartásokban, a laboratóriumokban stb.
A vizekben élő állatok számára nélkülözhetetlen. Az oldott oxigént lélegzik kopoltyújukkal, másrészt télen, mivel 4 °C-on a legsűrűbb, a 4 °C-os víz a vizek aljára süllyed, és ezek után nem érintkezik a hideg levegővel, ezért nem fagy meg. Így az állatok áttelelhetnek megfagyás nélkül a tavak alsó részeiben.
Az alapelemek egyike
A mitológia illetve az ókori tudomány több helyen fontos dologként hivatkozik a vízre: Az arisztotelészi négy alapelemek (föld, víz, levegő, tűz) egyike.
Tulajdonságai
A víz színtelen, szagtalan, íztelen folyadék. Az ivóvíz kellemes ízét a benne oldott anyagok okozzák. A víz az egyetlen olyan anyag a Földön, amely mindhárom halmazállapotában megtalálható. A víznek +4 °C-on a legnagyobb a sűrűsége. Nagy hőmérséklet hatására (pl. olvadt fém) termikus bomlás következik be, azaz hidrogénre és oxigénre bomlik – ezek elegye az igen robbanékony durranógáz.
A víz folyékony és szilárd halmazában is a vízmolekulák között hidrogénkötések (hidrogénhíd-kötések) jönnek létre: az egyik vízmolekula hidrogénatomja kapcsolódik a másik vízmolekula oxigénatomjának egyik nemkötő elektronpárjához. A molekulák közti hidrogénkötésben álló hidrogén és oxigén atommagok nagyobb távolságra vannak egymástól, mint a molekulán belüli kovalens kötésben álló hidrogén és oxigén atommagok. Egy vízmolekula összesen 4 másik vízmolekulához képes hidrogénkötéssel kapcsolódni. A folyékony halmazállapotú vízben nem minden hidrogénkötés jön létre, kialakulásuk és felbomlásuk folyamatos, csak részleges rendezettség alakul ki. Azonban a víz jéggé fagyásakor – azaz a molekularácsos kristályszerkezet kialakulásakor – minden hidrogénkötés létrejön, a molekulák között teljes rendezettség alakul ki, amely egyúttal rosszabb térkihasználtságot eredményez, mint amit a molekulák a folyékony vízben megvalósítanak: a molekulák a jégben távolabb helyezkednek el egymástól, nagyobb teret töltenek be, mint a vízben. Ez okozza azt, hogy a jég sűrűsége kisebb, mint a vízé, és fagyáskor a többi anyagtól eltérően a víz térfogata megnő (mintegy 9%-kal). Ezért úszik a jég a vízen.[17][18]
A víz mint oldószer
A víz molekulája poláris molekula: az oxigénatomok felé eső molekularész kissé negatív, a hidrogénatomok felé eső rész pedig kissé pozitív töltésű. Ennek köszönhető, hogy a víz sok ionvegyület, például a konyhasó (NaCl) jó oldószere.
Túlhűtött víz
A víz jéggé alakulásához apró, szilárd szennyezőanyagoknak kell a vízben lenniük, amik körül a jéggé alakulás megindulhat. Ez átlagosan −12 °C körül következik be. Az ilyen hőmérsékletű víz kisebb rázkódás vagy porszem hatására is azonnal látványosan (3–5 cm/s) kristályosodásnak indul, de nem fagy meg teljesen. A jégkristályok között marad folyékony halmazállapotú víz, ami csak −48 °C-on fagy tömör jéggé. A mindenféle szennyeződéstől mentes („szupertiszta”) vizet ugyanis −48 °C-ig is le lehet hűteni anélkül, hogy jéggé fagyna.[19] −48 °C-on azonban a víz szerkezete hirtelen jéggé alakul, melyet hangjelenség kísér. Ez a legtisztább víznél is bekövetkezik. A 0 és −48 fok közötti víz azért kezd el kristályosodni, mert a hidrogénhíd-kötések ekkor már képesek összetartani a vízmolekulákat. Elektromos töltés hatására a víz dermedéspontja megváltozik. Az egyébként szokásos −12 °C helyett, ha a felszín pozitív elektromos töltésű, akkor −7 °C lesz, míg negatív töltés esetén −18 °C-ig hűthető.[20]
A kialakult anyag tovább hűthető: −120 °C alatt a víz sűrűn folyóvá válik, majd −135 °C-nál üvegesen áttetsző lesz kristályszerkezet kialakulása nélkül.
A Mpemba-paradoxon
A víz különleges tulajdonsága, hogy változatos körülmények között a fagyni kitett meleg víz hamarabb fagy meg, mint mellette a hideg. A Mpemba-paradoxonra több részleges magyarázatot adtak, de a teljes megértéshez még további vizsgálatokra van szükség.[21]
A víz sűrűségmaximuma
A víz sűrűségmaximuma a fagyáspont felett van (4 °C). A sűrűség és a hőmérséklet közötti összefüggés , de némi hiba van benne. Az összefüggés nem lineáris.
Kapcsolódó szócikkek
Jegyzetek
- ↑ Leigh, G. J. et al. 1998. Principles of chemical nomenclature: a guide to IUPAC recommendations Archiválva 2009. szeptember 29-i dátummal a Wayback Machine-ben, p. 99. Blackwell Science Ltd, UK. ISBN 0-86542-685-6
- ↑ a b c d e N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Az elemek kémiája, 847. o. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1999. ISBN 963-18-9144-5
- ↑ a b c A víz (BGIA GESTIS)[halott link] (németül)
- ↑ Biztonsági adatlap (jtbaker.com). [2010. szeptember 18-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. október 17.)
- ↑ Archivált másolat. [2012. augusztus 26-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. augusztus 25.)
- ↑ Shipping - Backbone of Global Economy, says UN (angol nyelven). MarineLink, 2016. szeptember 30. (Hozzáférés: 2020. június 7.)
- ↑ fao.org: SOFIA 2018 - State of Fisheries and Aquaculture in the world 2018 (angol nyelven). www.fao.org. (Hozzáférés: 2020. június 7.)
- ↑ Statistics and knowledge | International Hydropower Association. www.hydropower.org. [2020. június 4-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2020. június 7.)
- ↑ Mironenko, Roman M., Tatiana I. (2019. április 1.). „Aqueous-phase hydrogenation of furfural over supported palladium catalysts: effect of the support on the reaction routes” (angol nyelven). Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis 126 (2), 811–827. o. DOI:10.1007/s11144-018-1505-y. ISSN 1878-5204.
- ↑ Katheria, Sanjay, Goutam (2020. június 1.). „Kinetics of steam reforming of methane on Rh–Ni/MgAl2O4 catalyst” (angol nyelven). Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis 130 (1), 91–101. o. DOI:10.1007/s11144-020-01767-y. ISSN 1878-5204.
- ↑ Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts
- ↑ (2012) „Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid”. Journal of Catalysis (285), 48-60. o.
- ↑ (2014) „The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts.”. Journal of Catalysis (311), 369-385. o.
- ↑ Perry, Samuel C., Luciana (2019. július 1.). „Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen” (angol nyelven). Nature Reviews Chemistry 3 (7), 442–458. o. DOI:10.1038/s41570-019-0110-6. ISSN 2397-3358.
- ↑ Rohamosan csökkennek a természeti erőforrások Archiválva 2007. július 9-i dátummal a Wayback Machine-ben (2005. március 30.)
- ↑ Ivóvíz hiány Archiválva 2007. szeptember 27-i dátummal a Wayback Machine-ben (2006. augusztus 16.)
- ↑ víz - egy "különleges" anyag Archiválva 2011. február 4-i dátummal a Wayback Machine-ben elérve: 2008-03-12
- ↑ A víz (H2O). In Balázs Lórántné – J. Balázs Katalin: Kémia: Ennyit kell(ene) tudnod. Lektorálta: Mándics Dezső. Harmadik, javított kiadás. Budapest: Akkord Kiadó – Panem Kiadó. 1999. 153–155 (150–158). o. ISBN 963-545-256-X
- ↑ http://mernokbazis.hu/cikkek/a-v%C3%ADz-igazi-fagy%C3%A1spontja-%E2%80%93-m%C3%ADnusz-48-%C2%B0c Archiválva 2012. február 12-i dátummal a Wayback Machine-ben A víz igazi fagyáspontja −48 °C
- ↑ http://www.sciencenews.org/view/generic/id/56134/title/A_charge_for_freezing_water_at_different_temperatures Archiválva 2010. február 9-i dátummal a Wayback Machine-ben A charge for freezing water at different temperatures
- ↑ National Geographic Magyarország cikke Archiválva 2007. szeptember 27-i dátummal a Wayback Machine-ben a Mpemba-paradoxonról
További információk
- Magyar Hidrológiai Társaság – a víz helyzete ma Magyarországon
- EU-s normák
- Kút létesítésének technológiája
- Esővízgyűjtők készítésének technológiája
- Vízpiac Magazin
- Physicists discover new quantum state of water (2011-02-04)
- Elképesztő: a világegyetem legnagyobb víztárolója egy kvazár körül[halott link]. Mno.hu.
- A 4 °C-os víz sűrűsége – YouTube videó