A tiszta vz sszettele, jellemzi, jelentsge
2004.02.25. 10:43
A tiszta vz sszettele
A vz egy vegylet, melynek molekulit kt hidrogn, s egy oxign atom alkotja.
Mivel a termszetben a hidrognnek hrom (1H, 2H, 3H), az oxignnek hat (14O, 15O, 16O, 17O, 18O, 19O) izotpja ltezik, elvileg 36 vz molekula szerkezet ltezhet, amelybl 9 kpez stabil nuklidet. Ezek a termszetes vizekben kisebb-nagyobb mennyisgben fordulnak el. Legnagyobb mennyisgben (99,73 mol %) a 1H216O fordul el, a 2H216O (nehzvz) arnya 2,3· 10-6 mol %.
Az egyes izotpok fizikai tulajdonsgai kzl elssorban az olvadspontban (H2O: 0,0 D2O: 3,82 oC), a srsgben (H2O: 998,203 ; D2O: 1105,34 kg/m3) a maximlis srsghez tartoz hmrskletben (H2O: 3,98, D2O: 11,185 oC) trnek el. A kmiai tulajdonsgokban nincs lnyeges eltrs, csupn a nehzvz reakcisebessge kisebb, mint a norml vz.
A klnbz eredet termszetes vizek deutrium tartalma 0,0133-0,0185 % kztt vltozik. Ez az eltrs lehetsget ad a vz szrmazsnak tanulmnyozsra.
A felszn alatti vizek esetben a D2O tartalom a vzmlysggel n.
A felszni vizek esetben nagyobb mennyisgben bizonyos tavakban, a Holt-tengerben s nagyobb mlysg cenokban fordul el.
A vz s vizes oldatok fizikai tulajdonsgai
A vz klnbz halmazllapotban fordul el, melyek talakulsa az albbi smval jellemezhet.
jg - vz
vz - vzgz
A vltozsok bekvetkezshez hfelvtel, illetve leads szksges, melyet az olvads illetve fagys (333,3 kJ· kg-1) s a prolgs illetve forrs (2257 kJ· kg-1) fajlagos latens hjnek neveznk.
Amikor a folykony halmazllapot vz jgg alakul trfogata megkzeltleg 9,2%-al n.
Mivel a vz prolog, illetve a jg szubliml, ezrt llandan vzprval van krlvve. Zrt trben adott hmrskleten s nyoms mellett egy bizonyos id utn egyenslyi llapot alakul ki, a zrt tr vzprval teltdik. Minl magasabb a hmrsklet, annl nagyobb a teltettsgi pranyoms.
Amikor a teltettsgi pranyoms elri az atmoszferikus nyomst, a vz forrni kezd.
A vz forrspontja 101,325 kPa nyomson 100 oC. A vz srsge O oC hmrsklettl n s 3,98 oC-on elri maximlis rtket (r =1000 kg· m-3). Ezt kveten a forrspontig folyamatosan cskken (100 oC-on r =958,4 kg· m-3)

1. bra A vz srsgnek vltozsa a hmrsklet fggvnyben
A srsg vltozst a hmrsklet mellett az oldott anyagok mennyisge is befolysolja.
A viszkozits (mind a dinamikai, mind a kinematikai viszkozits) a hmrsklet nvekedsvel cskken, gy ha a hmrsklet 0-rl 100 oC-ra n, a viszkozits 1/6-al cskken. A viszkozits vltozsa a lebeg anyagok kilepedsnek temt befolysolja.
A vz fajhje 18 oC-on 4189· J· kg-1· K-1. E jelents hkapacitsi rtk a tengerek-cenok klmabefolysol hatsban, s a helvonsban (hts) jtszik szerepet.
Lnyeges fizikai tulajdonsga a vznek, hogy a nagyobb fajsly testeket magval ragadja (erzi, hordalk-mozgs), a kisebb fajsly testek a felsznn sznak. Ugyanakkor lnyeges fizikai tulajdonsga a vznek, hogy a domborzati viszonyokbl add helyzeti energia j hatsfokkal alakthat t ms energiv.
A vz illetve vizes oldatok kmiai tulajdonsgai
A vz egyik lnyeges jellemzje a pH, a hidroxnium ion aktivits tzes alap logaritmusnak negatv eljellel vett rtke.
A kmiailag tiszta (desztilllt) vz pH-ja 25 oC-on 7. A pH fgg a hmrsklettl. Minl kisebb a hmrsklet, annl nagyobb, s minl nagyobb a hmrsklet, annl kisebb a pH.
Az elektromos vezetkpessge csak a vizes oldatoknak van, melynek mrtkegysge a
S· m-1 illetve µS cm-1, s rtke a koncentrci fggvnye.
1. tblzat A vezetkpessgi tnyez nhny a vzben ltalban elfordul ion esetben
Ion |
Vezetkpessgi tnyez
(µS cm-1 / mg 1-1) |
Ca2+
Mg2+
K+
Na+
HCO3-
CO3-2
Cl-
NO3-
SO4-2 |
2,60
3,82
1,84
2,13
0,715
2,82
2,14
1,15
1,54 |
Fontos tulajdonsga a vznek az oldkpessg. Csak nhny olyan anyag ltezik, amelyik vzben egyltaln nem olddik.
A dipol karakterbl addan a vz az ionos vegyleteknek j oldszere.
A diffzi rvn az egyes molekulk vagy ionok az olds sorn a vzmolekulk kztt diszpergldnak. Minl nagyobb felleten rintkezik az oldand anyag a vzzel, annl nagyobb az oldds mrtke. A hmrsklet nvekedsvel ltalban ugyancsak n az oldds mrtke, de bizonyos vegyletek esetben (CaSO4, CaCO3, MgCO3, Ca(OH)2, Mg(OH)2) a hmrsklet nvekedse cskkenti az oldds mrtkt.

2. bra Oldhatsgi grbk
Az oldhatsgot mg/100 g vagy mg•l-1 mrtkegysgben adjuk meg.
A folyadkok esetben, - mivel a vz is polris folyadk - polris folyadkok (szervetlen savak, bizonyos szerves savak, bizonyos alkoholok) jl olddnak. A nem polris sznhidrognek rosszul olddnak a vzben.
A gzok oldhatsgt adott hmrskleten a Henry trvnnyel fejezhetjk ki.
C= k· P
ahol
C – a gz teltsi koncentrcija, mg· l-1
P – a gz nyomsa a folyadk fellett kP
k – a hmrsklettl fgg arnyost tnyez
A trvny kevss oldhat, s 0,1 MPa nyomson a vzzel reakciba nem lp gzokra rvnyes.
A gzok oldhatsga a hmrsklet emelkedsvel cskken, gy a gzok a vz melegtsvel eltvolthatk. Nhny gz oldhatsgt mutatja a 2. tblzat. A 3. bra az oxign dessztilllt vzben val oldhatsgt mutatja a hmrsklet fggvnyben.
2. tblzat Nhny gz oldhatsga a vzben 101,325 kPa nyomson
t Oldhatsg (mg l-1)
(oC) Oxign Nitrogn Karbon dioxid Hidrogn szulfid Klr |
0
10
20
50 |
70
54
44
- |
29,6
23,5
19,4
13,7 |
3380
2360
1730
860 |
7180
5230
3970
2140 |
14600
9970
7280
3880 |

3. bra. Az oxign oldhatsga dessztillt vzben a hmrsklet fggvnyben
A vz startalmnak nvelsvel a gzok oldhatsga ugyancsak cskken.
Klnbsget kell tenni a tiszta oxign s a levegbl szrmaz oxign oldhatsga kztt. gy pl. 10 oC hmrskleten s 0,1 MPa nyoms mellett a tiszta oxign oldhatsga 54 mg· l-1
(1. tblzat), mg a levegbl szrmaz oxign 11,3 mg· l-1.
A vzben oldott anyagok mennyisgt tmegkoncentrciban (g· l-1, mg· l-1, µg· l-1, g· m-3, mg· m-3) vagy anyagmennyisg koncentrciban (mol· l-1, mol· m-3, mmol· m-3) szoks megadni.
Ez utbbi tszmtsa tmeg koncentrcija a kvetkez sszefggssel lehetsges,
1 mol · l-1 B molekulatmeg B = mgl-1 B
B – az adott vegylet
Alkalmazzk mg az adott vegylet, ion vagy atom mennyisgnek kifejezsre a ppm-t (mg· kg-1), illetve ppb-t (µg· kg-1). Ha a vz srsge megkzeltleg 1000 kg· m-3 (felszni s felszn alatti vizek tbbsge) akkor a ppm » mg· l-1-nek, a ppb » µg· l-1-nek felel meg.
A vz biolgiai jelentsge
A vz egyik lnyeges biolgiai jellemzje, hogy az lszervezetek felptsnek egyik lnyeges alkoteleme. A fajtl, szervtl, illetve fejlettsgi llapottl fggen a nvnyi illetve llati szervezetek 55-90%-t alkotja vz. gy pl. az emberi test embrionlis korban 80-90%-ban, ids korban 55-60%-ban tartalmaz vizet.
Fontos a vz anyagcsere folyamatokban szlltkzegknt betlttt szerepe. A vzben illetve a vz kzvettsvel jtszdnak le az letfunkcik biofizikai illetve biokmiai folyamatai.
A nvnyek s az llatok esetben is jelents a fitomassza ellltsban jtszott szerepe.
Az 1 kg fitomassza ellltshoz szksges vz mennyisgt a transzspiricis egytthat fejezi ki, melynek rtke hazai viszonyok kztt 250-1000 l· kg-1 szrazanyag.
Ugyancsak jelents a vznek az elszervezetek hmrsklet-szablyozsban betlttt szerepe is.
A vz olyan kzeg, amely nagyon sok elszervezet szmra letkzeg. gy a tengerekben, a szrazfldi ll s folyvizekben a mikroszervezetektl az emlskig elszervezetek millirdjai lnek.
A vizekben l hasznos mikroorganizmusok (baktriumok, gombk, stb.) letfunkcija rvn a napfny illetve a vzben oldott oxign hatsra megy vgbe a szennyezett vizek termszetes tisztulsa, melynek sorn a szennyez szerves anyagokat szervetlen anyagokra bontjk le.
A hasznos mikroorganizmusok mellett az egszsgre rtalmas patogn vrusok illetve baktriumok s egyb szervezetek is elfordulnak.
Az elszervezetek elhalst kvet bomlsi, rothadsi folyamatok eredmnyeknt toxikus anyagok szennyezhetik a vizeket.
|