Детска книжка

Какво знаем водата

Водàта е химично съединение, което при стайна температура представлява прозрачна течност без мирис и цвят. Покрива около 71% от повърхността на планетата Земя и е съсредоточена главно в океаните и другите големи водни басейни – 97% е солена морска вода, 2,4% се съдържа в ледниците, а 0,6% в реките и езерата. Твърдото агрегатно състояние на водата се нарича лед, а газообразното – водна пара. Химичната ѝ формула е H₂O. Поради естествения воден кръговрат, водата от океаните и моретата се изпарява в атмосферата и след това се връща на повърхността под формата на валежи.

Водата играе съществена роля за поддържане живота на Земята. В последните десетилетия поради всеобщото замърсяване, нарастват призивите за опазване на чистотата на водата. Въпреки подобряването и улесняването на достъпа до чиста питейна вода, някои учени предполагат, че до 2025 година повече от половината от населението в света ще бъде предразположено към заболявания поради недостига на вода – положение, станало известно като водна криза.^[2]

Водата играе важна роля в световната икономика благодарение на способността си да разтваря множество химични съединения, възможността да се използва като охладител в промишлеността и удобството, което предоставя като среда за транспорт. Около 70% от прясната вода намира приложение в земеделието. Друго важно приложение на водата е за производство на електроенергия, чрез водноелектрически централи ВЕЦ. Науката хидроенергетика се занимава с особеностите на строителството, свързани с производството на електроенергия от вода.

Не изхвърляйте отпадъци в или около реките.

Почистете реките, които имат много боклук в и около тях.

Почистете и поддържайте септичните системи.

Редовно почиствайте двора си и насърчавайте съседите да правят същото.

Какви са физичните и химичните свойства?

Водата е химично съединение на 2 атома водород и 1 атом кислород, съединени с ковалентна химична връзка.

По-важните физични и химични свойства на водата са:

• Водата е течност без вкус и мирис при нормални температура и налягане. Освен в течно, може да се намира в твърдо (лед) и газообразно (па̀ра) агрегатно състояние. Има лек светлосин оттенък, макар че в малки количества изглежда безцветна. Ледът също се проявява като безцветен, а водната пара в малки количества е невидима.
• Водата е прозрачна. Благодарение на това слънчевите лъчи достигат водните растения, които се намират под нейната повърхност.
• Тъй като кислородът е по-електроотрицателен от водорода, водната молекула е полярна. Кислородът е леко електроотрицателен, докато водородът е леко електроположителен, което придава на водната молекула доста ефективен диполен момент.
• Точката на кипене на водата (и всички други течности) зависи пряко от атмосферното налягане. Температурата, при която водата кипва на морското равнище, е 100 °C. При по-ниско налягане обаче температурата на кипене пада. Така например на връх Еверест водата кипи при 68 °C.
• Водата има голямо повърхностно напрежение поради малката сила на привличане между молекулите (Сила на ван дер Ваалс). Благодарение на това водата заема формата на съда, в който се намира.
• Намирайки се в пори и капиляри, водата създава огромно налягане и с лекота се изкачва по стволовете на огромни дървета, преодолявайки силата на земното притегляне. В семената например при покълване нейното налягане достига до 400 атмосфери. Ето защо кълновете с лекота пробиват дори асфалт.
• Чистата дестилирана вода е добър изолатор. Но водата е и отличен разтворител и затова в природата в нея винаги има разтворени свободни йони (виж хидролитен разтвор), поради което тя провежда ток.
• Водата има висока температура и голяма специфична топлина на топене и кипене (единствено амонякът има по-висока специфична топлина на кипене) в сравнение с другите хидрати с подобна молекулна маса. В течно състояние има голяма топлоемкост и вискозитет. Тези качества на водата предотвратяват големите температурни вариации на много места по света.
• Водата е единственото вещество, което при замръзване се разширява. Това се обяснява с факта, че при замръзване водата преминава от молекулярно в кристално състояние и така образуваната кристална решетка има по-голям обем от този на молекулите при течната вода. Пример е снежинката, която при замръзване увеличава обема си.
• При замръзване разтвореният във водата въздух се отделя в малки балончета, поради което ледът не е прозрачен.
• Плътността на водата е най-голяма при 3,98 °C.
• За разлика от останалите вещества, които при нагряване се разширяват, при нагряване от 0 °С до 4 °С водата се свива. Поради това във водните басейни при понижаването на температурата под 4 °С, по-студената вода, имайки по-малка плътност, остава близо до повърхността и процесът на замръзване е от горе надолу. Тъй като ледът е по-добър изолатор от течната вода, под леда температурата остава положителна, което позволява съществуването на водните обитатели.
• Водата се разлага чрез хидролиза на водород и кислород.
• Водата е добър разтворител благодарение на полярността си. Когато йонно или полярно вещество се постави във вода, то бива заобиколено от водни молекули. Относително малкият размер на водните молекули обикновено позволява една молекула разтворено вещество да бъде обградена от голям брой водни молекули. Отчасти отрицателно заредените полярни краища на водната молекула се привличат с положително заредените части на разтвореното вещество и обратно, за положително заредените полярни краища.
• Съединения, които се разтварят във вода (соли, захари, киселини, алкали), се наричат хидрофили, а тези, които не се разтварят (различни масла, нефт) – хидрофоби.
• Основно йонни и полярни вещества, като алкохоли и сол, лесно се разтварят във вода, докато неполярни вещества, като мазнини и масла, не могат.
• Разтварящите свойства на водата са жизнено важни в биологията, защото много биохимични реакции, като тези в цитоплазмата и кръвта, се осъществяват единствено във водни разтвори.
• Елементи, които са по-електроположителни от водорода, като литий, натрий, калций, калий и цезий, изместват водорода от водата, образувайки хидроксиди. Тъй като водородът е взривоопасен газ при контакт с кислород, реакциите с много от тези елементи са взривоопасни.

Видове вода

Водата е едно от малкото вещества, които се намират свободно в природата в три агрегатни състояния. Може да се среща под много и разнообразни форми – водна пара, облаци, ледници, айсберги, малки ручеи и други. Основно се разделя на сладка и солена. Хората и животните инстинктивно разпознават сладката вода от солената, която не е годна за употреба.

Наименование на водата според агрегатното състояние:

• твърдо – лед;
• течно – вода;
• газообразно – водни пари.

Наименование според състава:

• мека вода – вода с ниско минерално съдържание
• твърда вода – вода с високо съдържание на минерали, обикновено калциеви и магнезиеви
• дестилирана вода – пречистена вода с помощта на процеса дестилация
• хидрати – съединения, които съдържат вода
• тежка вода – вместо от лекия водород (протий) е изградена от изотопа му деутерий
• свръхтежка вода – вместо от протий е изградена от изотопа тритий
• мъртва вода – вода, в която няма живот – идея от приказки и легенди
• жива вода – вода, която съживява – идея от легенди и приказки
• светена вода – вода, осветена чрез религиозна церемония
• подземна вода – вода, която се намира под повърхността на Земята
• минерална вода – вода, която извира от дълбоко и обикновено има терапевтично действие

Живота във водата

Водата на Земята е изпълнена с живот. Според теорията за еволюцията ранните форми на живот са се зародили в нея. Милиони години той бил разпространен единствено в древния Световен океан, преди да излязат на сушата първите животински и растителни видове. Почти всички риби живеят изцяло във водата, огромна част от безгръбначните животни също. Други животни като земноводните прекарват живота си както на суша, така и във вода. Много от тях могат да живеят продължително време без вода, но винаги начинът им на размножаване пряко зависи от наличието на вода. Много от сухоземните бозайници вторично са преминали към живот във водата. Те дават началото на морските бозайници, част от които изцяло живеят в нея. Подобно е положението и с много от птичите видове. Най-ярък пример за това са всички видове пингвини.

Съществуват и организми, които са важно звено в хранителната верига. Това е планктонът, благодарение на който биомасата на животинския свят в Световния океан и свързаните с него организми се увеличава многократно.

За осъществяването на естествената обмяна на веществата водните животни, подобно на сухоземните, се нуждаят от кислород. Той се намира в разтворено състояние във водата и това налага да бъде извличан от нея посредством специален дихателен орган, наречен хриле. Водните бозайници, като китовете, делфините, тюлените и видрите, притежават бял дроб. Той обаче не може да извлича разтворения във водата кислород и вдишването, което биха направили, би довело до тяхното удавяне. Поради тази причина те се нуждаят през определен период да излизат на повърхността, където да издишат и вдишат богат на кислород въздух.

Значение за водата на човека

В човешкото тяло има около 70 – 75% вода. Понякога количеството може леко да се различава. Въпреки това се наблюдават следните зависимости:^[6]

• Бебетата и децата имат по-голямо процентно съдържание на вода от възрастните.
• Жените имат по-малко процентно съдържание на вода от мъжете.
• Хората с наднормено тегло имат по-малко процентно съдържание на вода от хората с нормално тегло.

Всички жизнени процеси в човешкото тяло са свързани с вода. Водата разтваря хранителните вещества, извежда отпадните продукти. Тя осигурява обмяната на веществата и е среда, в която протичат всички биохимични процеси.

Разпределение на вода в тялото:

• 10 – 12% от телесната вода се образува при окисляването на мазнините, въглехидратите и белтъците. Натрупването на водата в организма се осъществява главно в мускулите и кожата.
• Около 55% от водата, която се изразходва за водното равновесие на организма, се отделя с урината.
• 15 – 16% се отделя през белите дробове (като пара).
• 20% се отделя чрез потене през кожата.
• 5% се отделя с изпражненията

При високи температури чрез потните жлези се отделя повече вода през кожата, отколкото чрез бъбреците и червата.

Пречистване на водата

Годната за пиене вода наричаме питейна вода; тази, която не може да се използва като питейна вода, може да се преработи чрез специални филтри или чрез дестилация. Дестилацията се прилага главно при вода за новородените, където болестотворните организми представляват сериозен проблем.

„Загряването на водата до 65 °C убива повечето бактерии, вируси и паразити. Този процес се нарича пастьоризация и както е известно се използва за обработката на млякото.“

Освен с дестилация и пастьоризация водата може да се пречисти и по други начини:

• Пречистване с престояване – водата се оставя да престои няколко часа в подходящ съд. По този начин се дехлорира и се отстраняват други нелетливи съставки, които остават в дъното на съда. Водата може да се изсипе в друг съд, без съдържанието в дъното на първия съд.
• Пречистване чрез заледяване – водата (може и престояла от предния метод) се поставя в хладилна камера и се държи, докато се получи първият слой лед. Той съдържа бързо замръзващите примеси, които са вредни, затова се изхвърля. Процедурата се повтаря, само че този път се изчаква замръзването до половината от обема ѝ. Тъй като се предполага, че вече бързо замръзващите примеси са премахнати, то в леда се съдържа чистата и безвредна вода. Останалото количество се изхвърля.
• Пречистване чрез филтри с обратна осмоза

Любопитни факти

• Газираните напитки, кафето, чаят, въпреки че съдържат вода в големи количества, също съдържат и кофеин. Той може да действа като лек диуретик, който да попречи на водата да достигне до необходимите места в тялото.
• До времето, в което човек се почувства жаден, тялото му е загубило 1% от водните си запаси.
• Теглото, което човек губи след усилена физическа дейност, е от загубена вода, а не мазнини.
• Водата помага да се поддържа нормалното тегло на тялото. Тя спомага за регулиране на метаболизма и апетита. Затова при диети е добра идея да пиете вода от сигурен минерален извор, за да си подсигурите добри резултати.
• Пиенето на подходящи количества вода може да намали опасността от определени видове рак – рак на дебелото черво, рак на кръвта, както и рака на гърдата.
• Водата води до по-добро здраве, защото отмива отпадни вещества, бактерии и вируси. Неслучайно при вирусни заболявания се препоръчва да се пие повече вода.
• Водата може да ви предпази или намали главоболието. (При главоболие изпийте една чаша топла вода – това ще разшири кръвоносните ви съдове и ще помогне на кръвта да достига до мозъка.)

э