Voda

Voda u tri stanja: tečno, čvrsto (led), i gas (nevidljiva vodena para u vazduju). Oblaci su akumlirane vodene kapljice, kondenzovane iz parom zasićenog vazduha.

Video koji demonstrira stanja vode prisutna u domaćinjstvu.

Voda za piće

Voda je providna tečnost koja formira reke, jezera, okeane i kišu. Ona je glavni sastojak fluida živih bića. Kao hemijsko jedinjenje, molekul vode sadrži jedan atom kiseonika i dva atoma vodonika, koji su povezani kovalentnim vezama. Voda je tečnost na standardnoj ambijentnoj temperaturi i pritisku, mada se na Zemlji često javlja zajedno sa svojim čvrstim stanjem, ledom; i u gasovitim stanju, pari (vodena para). Ona se takođe javlja u obliku snega, magle, rose i oblaka.

Voda pokriva 71% Zemljine površine. Ona je vitalna za sve poznate forme života. Na zemlji, 96,5% planetarne vode je u morima i okeanima, 1,7% je podzemna voda, 1,7% je u glečerima i ledenim kapama Antarktika i Grinlanda, i mala frakcija je u drugim vodenim telima, i 0,001% u vazduhu kao para, oblaci (formirani od leda i tečne vode suspendovane u vazduhu), i precipitaciji. Samo 2,5% Zemaljske vode je slatka voda, i 98,8% te vode je u ledu (izuzev leda u oblacima) i podzemnoj vodi. Manje od 0,3% sve slatke vode je u rekama, jezerima, i atmosferi, i još manja količina Zemljine slatke vode (0,003%) je sadržana u biološkim telima i industrijskim proizvodima.

Voda se na Zemlji konstantno kreće kroz hidrološki ciklus evaporacije i transpiracije (evapotranspiracija), kondenzacije, precipitacije, i oticanja, obično dosežući more. Evaporacija i transpiracija doprinose precipitaciji na zemljištu. Voda koja se koristi u proizvodnji dobara ili usluga je poznata kao virtualna voda.

Bezbedna voda za piće je esencijalna za ljude i druge životne forme, mada ona ne pruža kalorije ili organske nutrijente. Dostup bezbednoj vodi za piće je poboljšan tokom zadnjih dekada u skoro svim delovima sveta, mada aproksimativno jedna milijarda ljudi još uvek nema prisutup bezbednoj pitkoj vodi i oko 2,5 milijarde nemaju adekvatnu sanitaciju. Postoji jasna korelacija između dostupa bezbedne vode i bruto domaćeg proizvoda po glavi stanovnika. Međutim, pojedini posmatraći su procenili da će do 2025. više od polovine svetskog stanovništva biti ugrošeno nedovoljnim pristupom bezbednoj vodi. Izveštaj iz novembra 2009. sugestira da će do 2030. u pojedinim regionima sveta koji su u razvoju potražnja za vodom premašiti ponudu za 50%. Voda igra važnu ulogu u svetskoj ekonomiji, pošto ona funkcioniše kao rastvarač za širok spektar hemijskih supstanci i olakšava industrijsko hlađenje i transport. Aproksimativno 70% slatke vode koju ljudi koriste se troši na poljoprivredu.

Hemijska svojstva

Shematski prikaz molekule vode

Model vodoničnih veza (1) između molekula vode.

Impakt vodenih kapljica uzrokuje odbojni mlaz naviše okružen kružnim kapilarnim talasima.

Snežne pahuljice, sliku je napravio Wilson Bentley, 1902.

Kapljice rose prijanjaju na paukovoj mreži.

Kapilarno dejstvo vode upoređeno sa živom.

• Polarnost je neravnomjerna razdioba naboja unutar molekule. Uzrokovana je odjeljivanjem naboja uslijed neravnomjerne raspodjele elektrona u molekuli. Atom kisika na čelu molekule je elektronegativan (teži privlačenju elektrona), pa jedan kraj molekule ima parcijalno negativan naboj, a drugi kraj molekule, oko vodikovih atoma, parcijalno pozitivan naboj. To uzrokuje asimetričnost molekule vode - dva atoma vodika su pod kutom od 104.5° vezana za atomom kisika. Polarnost uvelike određuje ostala svojstva vode.
• Kohezija je svojstvo molekule vode da uspostavlja vodikove veze s bliskim molekulama. Vodikova veza nastaje međusobnim privlačenjem i spontanim usmjeravanjem molekula tako da se elektronegativni atom kisika jedne pridružuje eletropozitivnim atomima vodika drugih molekula vode. Vodikove veze među susjednim molekulama neprestano pucaju i ponovno se oblikuju (tipična veza ima životni vijek od nekoliko mikrosekunda), a svaka molekula vode je u tekućem stanju povezana s oko 3½ susjednih molekula što rezultira stvaranjem velike trodimenzionalne mreže koja je u čvrstom stanju leda jako pravilna. Kohezivnost uvjetuje: veliku površinsku napetost vode, kapilarnost, visoku točku vrelišta, specifičnu toplinu i toplinu isparavanja.
• Specifična toplina je količina topline koju gram neke tvari primi da bi mu se temperatura podigla za 1° C (za vodu iznosi 1.0 cal/g). Njen je visoki iznos kod vode prouzrokovan širenjem vodikovih veza. Energija, koja kod drugih tekućina povećava gibanje među molekulama otapala (podiže temperaturu), se kod vode koristi za razbijanje vodikovih veza među susjednim molekulama. Vodene otopine su tako, zahvaljujući vodikovim vezama, izuzete od velikih promjena u temperaturi.
• Toplina isparavanja je količina energije potrebna da se jedan gram tekućine pretvori u paru. Ova vrijednost je visoka kod vode jer se tijekom procesa moraju razbiti vodikove veze. Ovo svojstvo vodu čini izvrsnim rashlađivačem.

Molekul H₂O

Voda je tečnost bez mirisa i ukusa koja je prisutna skoro svuda: u okeanima, morima, rekama, jezerima, gasovita u oblacima, zamrznuta u glečerima ili u velikim podzemnim bazenima ispod krečnjačkih stena.Vodu neprestano koristi živi svet koji bez nje ne može da živi. LJudsko telo čini 72 odsto vode, pri čemu ono stalno unosi i izbacuje nove količine. Voda je presudna za Metabolizam u organizmu, pošto omogućuje varenje i kasnije rastvaranje hrane u ćelijama, ali i čišćenje ćelija od otpada. Smatra se da bi svakog dana u telo trebalo uneti oko osam čaša vode, ali to nije naučno potkrepljeno pošto mnogi ljudi piju znatno manje vode. Kako bi zadovoljila svoje ogromne potrebe za vodom, ljudska civilizacija vodu crpe ispod zemlje, iz reka, ili iz mora, a potom je vodovodima dovodi u gradove, do stanova i česmi. Sva voda, hemijski posmatrana sačinjena je od istog molekula H₂O. Ovo nam govori da je voda sastavljena od dva atoma vodonika (H) i jednog atoma kiseonika (O). Električne karakteristike i prostorni izgled ovog molekula su zaista specifične, pa određuju mnoge od dobro poznatih svojstava vode.

Agregatna stanja

U zavisnosti od temperature i pritiska, rastojanja između molekula vode su manja ili veća, a veze među njima jače ili slabije pa se voda javlja u više stanja: čvrsto, tečno i gasovito. Prelazak vode iz jednog agregatnog stanja u drugo postiže se povećanjem ili smanjenjem temperature. Voda prelazi u gasovito agregatno stanje zagrejavanjem do temperature od 100 °C. U gasovitom agregatnom stanju molekuli vode su dovoljno međusobno udaljeni da se mogu haotično kretati bez mnogo sudaranja. Prelazak vode iz tečnog u gasovito agregatno stanje se naziva isparavanje. U tečnom agregatnom stanju molekuli vode su više približeni i oni poprimaju oblik suda u kome se nalaze. Čvrsto agregatno stanje se postiže hlađenjem do temperature od 0 °C. U čvrstom agregatnom stanju molekuli vode skoro da se i ne pomjeraju i grade čvrstu kristalnu rešetku. Za razliku od tečnog i gasovitog stanja, čvrsto stanje ne mora da poprima oblik suda u kome se nalazi, već je u obliku kristala. Manje je poznato da da voda delimično isparava i na nižim temperaturama od 100 °C, ali ne u velikim količinama. Ovo isparavanje omogućuje da voda neprestano kruži u prirodi, iz zemlje ka oblacima, pa potom nazad u vidu kiše i drugih padavina. Sneg je takođe voda, pošto je svaka pahulja kristal leda malih dimenzija. Prelazak vode iz čvrstog u gasovito stanje naziva se Sublimacija.

Anomalija vode

Anomalija vode je veoma važna za život svih vodenih stvorenja. To je u stvari svojstvo da voda koja je hladnija od 4 °C uvijek bude iznad vode od 4 °C. Led ima manju gustinu od vode u tečnom stanju pa zato pliva po površini. Voda je najgušća na temperaturi od 4 °C, tako da će se u zamrznutim rekama sva voda hladnija od 4 °C popeti ka površini. Anomalija vode omogućava da se rijeke i jezera nikad ne zamrzavaju do dna, tako da živa bića u rekama prezimljavaju u toploj vodi. Zbog geometrije svog molekula, voda ima niz specifičnih svojstava, kao što je površinski napon-karakteristika da na svojoj površini voda formira opnu, što omogućuje da se voda uvek drži na okupu i između ostalog, postepeno formira vodene kapi. Voda je vrlo retko čista, bez dodataka i primesa. Voda u kojoj ima samo H₂O molekula, naziva se destilovana i dobija se samo u industrijama i laboratorijama, procesim hemijske destilacije.

Provodnik

Voda se smatra dobrim provodnikom električne struje. To i nije sasvim tačno, pošto čista voda, H₂O, obično ne provodi struju. Struja kroz vodu protiče zahvaljujući rastvorenim mineralima. Voda koja sadrži izuzetno veliki udeo minerala, naziva se mineralna voda. U njoj se nalaze pojedina jedinjenja koja su korisna za organizam. Mehurići koji se nalaze u flaširanim vodama su najčešće industrijski dodatak dodat radi dužeg trajanja i boljeg ukusa (dodat je gas ugljen-dioksid CO₂ koji se dodaje u sva gazirana pića). Za razliku od slatkih, u morskoj vodi je rastvoreno mnogo minerala natrijum-hlorida NaCl (kuhinjska so). Voda je takođe i odličan rastvarač i to joj omogućava višestruku upotrebu. Kada je voda toplija rastvaranje je brže.

Tvrda voda

Voda može biti tvrda i meka. To je zato što se u svakoj vodi nalazi rastvoreno na stotine minerala i drugih jedinjenja. Količine ovih jedinjenja su znatno male, ali su veoma značajne za živi svet. Kada je u vodi sadržaj minerala i jedinjenja visok, za vodu se kaže da je tvrda, a kada je sadržaj nizak za vodu se kaže da je meka.

Brojke

Zbog značaja za opstanak ljudi, voda ima i značajno mjesto u kulturi. Većina svetskih religija vodi pridaje simbolični značaj sredstava za pročišćenje kako od materjalnih, tako i od duhovnih prljavština. U Bibliji se voda spominje 442 puta. U politeističkim religijama, kod starih Grka i Rimljana, svaki izvor vode je imao svoga boga zaštitnika. Grčki filozof Empedokle je vodu smatrao za jedan od četiri elementa, uz vazduh, vatru i zemlju, verujući da je čitev svet sačinjen od njih. Voda obično simbolizuje ravnodušnost. Nepravilna eksploatacija i zagađivanje, ugrozilo je svetske zalihe vode. Prema podacima UNESCO-a, u narednih 20 godina rezerve pijaće vode će se smanjiti za 30 odsto. Smatra se da čak 40 odsto svetske populacije već sada nema dovoljno vode za svoje dnevne potrebe. Prema podacima organizacije WaterAid svakih 15 sekundi jedno dete umre od oboljenja izazvanog manjkom vode.

Vrste prirodnih voda

Voda se u prirodi ne pojavljuje u hemijski čistom obliku, jer na svom putu dolazi u dodir, rastvara i prima različite materije. Od količine i vrste ovih sastojaka zavise karakteristike vode. Prema svojoj prirodi, voda se deli na atmosfersku, površinsku i podzemnu.

• Atmosferska voda nastaje od padavina kao što su kiša, sneg i led. Ona sadrži rastvorene gasove sa kojima dolazi u dodir, poput kiseonika i ugljen-dioksida. Od čvrstih materija sadrži nešto prašine i čađi, a u blizini mora i nešto soli.
• Površinska voda je ona koja ili leži na površini tla. Ova voda nastaje od atmosferske vode, koja direktno pada na Zemljinu površinu ili one koja se sliva u nju sa površine tla.
• Podzemna voda se nalazi ispod površinske zemlje. Nastaje prodiranjem padavina od površinskih vodenih tokova ka tzv. vodonepropusnim slojevima (unutar Zemljine površine) koji se sastoje od stena sa malom efektivnom poroznošću. Ova voda spada u red čistijih, pa se zbog takvih odlika veoma često koristi za piće.

Osobine i rasprostranjenost

Voda je najrasprostranjenija kapljevina (tekućina) na Zemlji (obujma ~1500 x 109 km³) i najvažnije (polarno) otapalo koje otapa kapljevine, plinove i mnogobrojne krutine. Voda zbog polarnosti posjeduje izvrstan kapacitet da otapa različite vrste tvari. Molekula vode (H₂O) sastoji se od dvaju atoma vodika i atoma kisika.

Voda je bitan sastojak živih organizama (maseni udio vode do 90%) i nužna je za život svih živih organizama. Znanstvenici tvrde da se živa bića najvećim dijelom sastoje od vode i da ona čini tri četvrtine (više od dvije trećine) ukupne površine Zemlje. Na snimkama Zemlje iz Svemira može se uočiti da je velik dio Zemljine površine pokriven vodom, oko 70%.

Pod utjecajem Sunčeva zračenja površinska voda neprekidno se isparuje u atmosferu (tzv. kruženje vode u prirodi), gdje se kondenzira (stvarajući kišne ili snježne oblake u atmosferi) i u obliku oborina (kiša, snijeg, tuča, rosa, inje i magla) vraća na Zemlju, prenoseći tako velike mase vode na kontinente, i to zovemo globalni hidrološki ciklus, pa u mnogome utječe na klimu.

U troposferi voda čini 80% stakleničkih plinova i prouzročuje zadržavanje topline, te porast globalne temperature.

Najjednostavnija podjela vode jest podjela na slatke (~4% na Zemlji) i slane. Većina je voda na Zemlji slana (mora, oceani). Dobro je poznata i podjela vode na tekućice rijeke i stajaćice (npr. jezera, bare, močvare). Ledenjaci pak zauzimaju posebno mjesto gdje je voda u krutome obliku.

Rasprostranjenost vode (volumni udjel)

morska voda	96,652%
polarni led i ledenjaci	1,702%
podzemna voda	1,631%
površinska voda (jezera i rijeke)	0,013%
voda u tlu	0,001%
voda u atmosferi	0,001%

Pri atmosferskom tlaku i temperaturi između 0 °C (273K, kada se ledi) i 100 °C (373K, kada vrije) čista (destilirana) voda bezbojna je tekućina (kapljevina) bez mirisa i okusa. Voda pokazuje Amfoternost*amfotermno obilježje.

Najznačajnije svojstvo po kojem se voda ističe jest da je njena gustoća u čvrstom stanju manja od gustoće u tekućem stanju. Gustoća vode najveća je na 3,98 °C (tzv. anomalija vode) pa je led manje gustoće od tekuće vode i na njoj pliva, a njegov volumen veći je za 9% od volumena jednake mase tekuće vode.
Jedinstvena fizikalna i kemijska svojstva vode posljedica su kemijske i prostorne građe njezinih molekula. Vodikovi su atomi u molekuli vode vezani kovalentnom vezom s elektronegativnijim kisikovim atomom, što uzrokuje asimetrični raspored elektrona i dipolna svojstva molekule. Zbog značajne razlike u elektronegativnosti vodikova i kisikova atoma, zbog dvaju slobodnih, nepodijeljenih elektronskih parova na kisikovu atomu, te činjenice da dvije kovalentne veze između kisikova i vodikovih atoma zatvaraju kut od 104,5 °C, molekula vode razmjerno je jaki dipol. Zbog toga molekule vode i u tekućem i u čvrstom stanju grade nakupine molekula, međusobno povezane vodikovim vezama. U tekućoj su vodi te nakupine nestabilne i nasumične, a u ledu one tvore pravilnu tetraedarsku strukturu (tvorevinu), pri čem tetraedri grade heksagonske kanale (veće pseudokristalne nakupine).

Taljenjem leda, njegova se tetraedarska struktura urušava, pa se broj molekula vode po jedinici volumena smanjuje. Od 0 °C do 3,98 °C prevlada proces urušavanja tetraedarske strukture i gustoća vode raste (anomalija vode). Iznad 3,98 °C prevladava proces udaljavanja molekula, tj. gustoća se vode daljnjim porastom temperature smanjuje, kao što je to u većini ostalih tvari. Prirodne se vode smrzavaju od površine prema unutrašnjosti, a led na površini toplinski je izolator koji usporava daljnje smrzavanje i štiti žive organizme u vodi.
To da je led lakši od vode pa pliva na površini ima iznimno značenje za život organizama zimi (površina je vode zaleđena, a u unutrašnjosti je temperatura dovoljno visoka za određivanje života).

Zbog vodikovih veza između molekula, ledište i vrelište vode znatno su viši od ledišta i vrelišta nekih sličnih vodikovih spojeva koji nemaju vodikove veze, kao što su amonijak (NH₃) i sumporovodik (H₂S). Bez vodikovih veza vrelište vode pri atmosferskom tlaku bio bi -75 °C. Zahvaljujući vodikovim vezama, voda je velikoga specifičnog toplinskog kapaciteta (4185 Jkg⁻¹K⁻¹) i specifična toplina isparivanja (3,33 x 105 Jkg-1) i taljenja leda (2,26 x 106 Jkg⁻¹), a to znači da se prijelazom vodene pare u tekuću vodu, odnosno tekuće vode u led, oslobađa znatna energija, što npr. omogućuje toplokrvnim organizmima održavanje temperature u potrebnim, uskim granicama (termoregulacija). Viskoznost vode se povećava snižavanjem temperature. Kako je masa površinske vode na Zemlji golema, uz male promjene temperature, jezera i mora, mogu iza atmosfere primiti i ponovno u atmosferu otpustiti velike količine topline, što je uzrokom da na površini Zemlje nema naglih i velikih promjena temperature kao na Mjesecu ili Merkuru.
Također, vodena para u atmosferi djelomično apsorbira mikrovalno i infracrveno zračenje tla i tako ublažava kolebanje temperature. Polagano zagrijavanje i hlađenje mora razlogom su blaže klime u primorskim krajevima.

I molekule mnogih drugih spojeva mogu stvarati međumolekulske vodikove veze, no razlika između H₂O i ostalih polarnih molekula, kao što se NH₃ ili HF, jest u tome da kisikov atom iz vode može stvarati dvije vodikove veze (ima dva slobodna elektronska para usmjerena prema vrhovima tetraedra. Jednostavan i vrlo praktičan VSEPR pristup geometriji molekula; struktura vode jest pod kutom, no stereokemijski je tetraedarske geometrije, iako ne potpuno pravilne poput CH₄. Na taj način molekule vode imaju mogućnost da izrade beskonačnu trodimenzionalnu mrežu (strukturu) u kojima je kisikov atom u približno tetraedarskom okruženju s četirima vodikovim atomima; dva su vezana kovalentnom vezom, a dva vodikovom. NH₃ i HF stvaraju lance ili prstene, ali ne mogu stvarati trodimenzionalne mreže.
Vrelišta tvari povezanih vodikovom vezom viša su u odnosu na tvari čije molekule nisu povezane vodikovim vezama ili su te veze vrlo slabe.

Osim za piće, pripremu hrane i za pranje, voda se uvelike koristi za navodnjavanje poljodjelskoga tla. Voda kao dobro otapalo opskrbljuje biljke mineralnim tvarima i nužna je za fotosintezu, a u ljuskom organizmu kao glavni sastojak tjelesnih tekućina opskrbljuje sve organe hranjivim sastojcima i uklanja otpadne tvari iz organizma.
Voda je osnovni sastojak svih živih organizama. U nekih organizama čini i 99% njihove mase, u čovjeka oko 70%. Svi biološki procesi odvijaju se isključivo u vodenoj sredini, iako postoje organizmi koji mogu dugotrajno preživjeti stanje potpune dehidratacije. Metabolizam, rast i razmnožavanje takvih organizama počinju tek nakon rehidratacije. Biološke makromolekule (bjelančevine, nukleinske kiseline, polisaharidi) sadrže čvrsto vezanu vodu, koja je nužna za njihovu biološki aktivnu konformaciju. Voda nije samo otapalo u kojem funkcioniraju enzimi nego i izravni metabolit; supstrat je u svim hidrolitičkim, a nusprodukt u mnogim biosintetskim reakcijama. Živi organizam neprekidno uzima i otpušta vodu, što se naziva ciklusom vode. Vodeni organizmi izmjenjuju vodu difuzijom.
Kod kopnenih biljaka ta se izmjena odvija pretežno fizikalnim mehanizmima (kapilarne sile u korijenu; transpiracija). Kopnene životinje i čovjek moraju piti vodu ili ju pribaviti hranom koja sadrži vodu. Vodu gube mokraćom, izmetima, disanjem i znojenjem. Izlučivanje vode metabolički je nužno, jer ono omogućuje organizmu da se oslobodi nekorisnih i štetnih tvari topljivih u vodi. Znojenje je u mnogih organizama dio procesa termoregulacije.

Ključni je uvjet održivoga razvoja održavanje čistoće vode u prirodnim spremištima i vodotokovima. Sprječavanje zagađivanja voda najvažniji je dio zaštite okoliša (provodi se aerobna obradba otpada i ispitivanje kakvoće vode).

Dobijanje

Voda se može dobiti izravnom sintezom iz vodika i kisika, a nastaje kao produkt u mnogim drugim kemijskim reakcijama. Može se rastaviti na vodik i kisik elektrolizom, uz dodatak jakoga elektrolita radi povećanja vodljivosti otopine (čista voda provodi el. struju, ali je vrlo slab elektrolit), ili termičkom razgradnjom na više od 1000 °C (prevođenjem vodene pare preko užarene platinske žice).
U čistoj vodi postoji ravnoteža autoionizacije vode, tj. autoprotoliza, u kojoj jedna molekula vode djeluje kao kiselina, a druga kao baza:

H₂O + H₂O <--> H₃O+ + OH^-,

pa je voda amfoterna.

Stoga ona kemijski reagira s oksidima metala i daje baze, a s oksidima nemetala kiseline. Važna je reakcija vode i hidroliza. Voda se ugrađuje u kristalnu rešetku mnogih soli, dajući hidratizirane soli. Čista voda slabo je ionizirana, pa je množinska koncentracija nastalih iona vrlo mala ([H₃O⁺]=[OH^-]=10⁻⁷ mol/dm³, pri 25 °C). Čista voda je neutralna, tj. pH = 7. Zbog polarnoga karaktera svoje molekule, voda je odlično otapalo za mnoge ionske i polarne spojeve, tako da prirodna voda (voda u prirodi) nikada nije kemijski čista, jer otapa mineralne tvari iz tla i najčešće sadrži kalcijeve, magnezijeve i natrijeve katione te hidrogenkarbonatne, kloridne i sulfatne anione. Takva se voda naziva tvrdom vodom, jer se prilikom njezina vrenja stvaraju netopljivi produkti (najčešće kalcijev karbonat, CaCO3) koji slabo prenose toplinu, pa se materijal zagrijane posude pregrijava i slabe mu mehanička svojstva.
To je posebno štetno za kućanske aparate (perilice i bojlere) i visokotlačne parne kotlove u industriji. Zbog toga se prirodna voda (osim kišnice) za tehničku primjenu mora omekšati. Karbonatna (polazna) tvrdoća vode, uzrokovana kalcijevim i magnezijevim hidrogenkarbonatima, može se ukloniti iskuhavanjem vode ili dodatkom sode ili sode i vapna, što uzrokuje taloženje netopljivih karbonata.

Voda je homogena smjesa upravo zbog otopljenih tvari koje mogu biti kemijski spojevi (npr. magnezijev sulfat ili magnezijev klorid u moru) ili ioni metala: kationi (npr. Ca²⁺, Mg²⁺), anioni (npr. CO₃^2-), potom molekule (npr. CO₂ u mineralnoj vodi) i niz drugih tvari koje nažalost u vodu dolaze kao onečišćivači (npr. fosfati).

Polarnost

Molekula vode posjeduje dipolni moment, tj. molekula vode je polarna (voda je polarna molekula). U kemiji vrijedi pravilo:“Polarno se otapa u polarnom“, što će reći da se slično otapa u sličnome, tj. polarne će se molekule otapati u vodi. Voda je najčešće otapalo, no topljivost tvari u vodi nije jednaka, već ovisi o građi tvari. Topljivost se tvari mijenja s promjenom tlaka i temperature pri kojoj se otapanje odvija. Ako uzmemo za primjer sam natrijev klorid koji u vodi disocira, razlaže se na ione koji su hidratizirani: Na⁺_(aq) i Cl^-_(aq) i taj proces opisujemo jednadžbom:

NaCl_(s) --> Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Deioniziranje vode i tvrdoća

Deionizirana voda dobije se uklanjanjem otopljenih soli ionskim izmjenjivačima, a koristi se kao zamjena za destiliranu vodu.

Kako se nekarbonatna (stalna) tvrdoća vode, uzrokovana svim ostalim u vodi otopljenim solima, ne može tako ukloniti, za uklanjanje ukupne tvrdoće vode (karbonatne i nekarbonatne) provodi se deionizacija vode pomoću izmjenjivača iona.

U Međunarodnom sustavu jedinica (SI) ukupna tvrdoća vode izražava se kao množinska koncentracija zemnoalkalijskih iona u vodi (mjerna jedinica mol/L). Ionako ne postoji jednoznačna tablica tvrdoće vode, uglavnom se smatra kako je voda koja sadrži manje od; 1,6 mmol/L kalcijevih iona meka (npr. kišnica), od 1,6 do 3,2 mmol/L umjereno tvrda, od 3,2 do 4,6 mmol/L tvrda (npr. vodovodna voda), a uz koncentraciju kalcijevih iona veću od 4,6 mmol/L vrlo tvrda. Tako prema količini otopljenih tvari, vode dijelimo na meke i tvrde vode.
Prije se tvrdoća vode navodila u različitim jedinicama, npr. u njemačkim stupnjevima tvrdoće (°dH), pa je tako 1°dH odgovarao količini iona Ca²⁺, Mg2⁺ ili Fe²⁺ koja je ekvivalentna masenoj koncentraciji kalcijeva oksida (CaO) od 10 mg/dm³.

Morska voda

Morskom vodom naziva se voda mora i oceana. Sadržava znatne količine otopljenih soli (više od 35 g/L), a zbog prisutnosti kalcija i magnezija u obliku klorida i sulfata, morska je voda vrlo tvrda. Nagriza kovine, beton i neke vrste kamena. Izrazito je slana okusa, ali se može koristiti za piće dobivena desalinizacijom slane jezerske ili morske vode (odsoljivanje).

Destilacija vode (destilirana voda)

Destilirana voda se koristi na samoposlužnim autopraonicama

Postupak odvajanja otopljenih tvari iz vode naziva se destilacija vode. Kemijski čista voda naziva se redestilirana voda.

Destilirana voda (od latinske riječi destillare: kapati; latinski aqua destillata; demineralizirana voda, omekšana voda) je destilacijom pročišćena voda (djelomično omekšana voda) koja ne sadržava otopljene čvrste tvari, tj. kojoj je uklonjena karbonatna tvrdoća. Destilirana voda još uvijek nije kemijski čista voda, ali može sadržavati samo male neznatne količine hlapljivih nečistoća.
Dobiva se jednokratnom ili višekratnom destilacijom, tj. isparavanjem vode i ukapljivanjem (kondenzacijom) vodene pare, čime se voda oslobađa otopljenih plinova i otopljenih ili suspendiranih čvrstih tvari (najčešće raznih minerala), a ukapljuje se čista vodena para (H₂O), što je prirodni spoj vodika i kisika.

Destilacija konvencionalnim metodama zbog velike potrošnje energije prilično je skup postupak. Korištenjem regenerativne energije kao što je primjerice solarna energija troškovi su znatno niži.

Destilirane vode iz slobodne prodaje su bitno čišće od izvorskih. Destilirana voda nije za piće, zbog svog bljutavog okusa. Upotrebljava se u farmaciji, medicini, kemiji (kao otapalo te u tehničke svrhe), industriji (nadolijevanje akumulatorskih baterija, kao sirovina u različitim tehnološkim procesima, kao sredstvo za prijenos topline ili tvari), u energetici za pretvaranje kinetičke energije u električnu, kao para u toplinsko-energetskim pogonima za zagrijavanje i rashlađivanje, itd..

U novije doba destiliranu vodu sve više zamjenjuje kemijski čista voda, dobivena pročišćavanjem vode s pomoću izmjenjivača iona, a takva voda se naziva deionizirana voda.

Destilirana voda u ravnoteži je s ugljikovim dioksidom iz zraka i ima vodljivost oko 0.8×10⁻⁶ S x cm⁻¹. Ponovljenom destilacijom u vakuumu može se postići vodljivost od 0.043×10⁻⁶ S x cm⁻¹ pri 18 °C. Ova granična vodljivost uzrokovana je ionizacijom vode.

Isparavanjem takove vode do suhoga, u većini slučajeva ispari bez ostataka karbonata kao što je primjer kod mineralne vode.

Pitka voda

Prirodna voda, koja sadrži kalcijev bikarbonat (Ca(HCO₃)₂) kalcijev klorid i kalcijev sulfat naziva se tvrda voda.

Pitka voda, podzemna, bunarska i površinska, je bistra i potpuno prozirna voda, bez mirisa i boje, a radi dobra okusa treba sadržavati otopljeni kisik, ugljikov dioksid i topljive soli (NaCl, NaHCO₃) i dr..
Sadrži li patogenih bakterija, organske tvari, nitrata, nitrita i amonijaka, te željeznih soli (koje omogućuju razvoj algi), manganovih soli (daju vodi loš okus) ili drugih štetnih tvari, mora se prije uporabe pročistiti oksidacijom kisikom iz zraka i dezinficirati klorom ili ozonom.

Voda za piće (npr. Hrvatske poznate Jamnice, Jane i dr.) su najčešće izvorske vode (crpu se direktno s izvora), koje su pak samo pročišćene od mogućih nečistoća. Kupovne vode za piće su čiste mehanički i biološki, da se pijenjem iste ne dobije dizenterija.

Oborinska voda

Oborinska voda dio je oborina, koje se ispirući površine izravno ili neizravno slijevaju u vodne sustave. Zbog sve većega onečišćenja atmosfere i zemljišta znatno onečišćuje prirodne vode. Na izgrađenim površinama prikuplja se i ispušta s otpadnim vodama ili odvojeno od njih. Takva voda sadrži prašinu i nešto otopljenih plinova iz atmosfere, a nema otopljenih soli, pa je bljutava okusa, no ipak se ponegdje rabi za piće.

Voda u tlu

Voda u tlu je voda koju sadržava tlo, kamo je dospjela procjeđivanjem ili upijanjem. Može biti adehijska, kapilarna ili podzemna voda.

Adehijska voda je voda koja se nalazi u gornjem sloju tla, a zadržava se silama uzajamnoga molekularnoga djelovanja između čestica tla i upijene vode.

Kapilarna voda je voda koja ispunjuje najuže pore tla zbog djelovanja površinske napetosti, a pojavljuje se povećanjem vlažnosti tla.

Podzemne vode (temeljne vode) sve su vode koje se nalaze u tlu, tj. u šupljinama tla. Podzemna voda u stijenama s međuzrnatom poroznošću (šljunci, pijesci) naziva se temeljnicom (freatskom ili vapnenom) vodom. Podzemna voda je ona voda koja može strujati pod djelovanjem gravitacijske sile.
U vezanim stijenama (npr. u vapnencima), voda se nakuplja i protječe pukotinama. U krškom području znatne količine voda protječu podzemljem.

Arteška voda, podzemna je voda koja se pod određenim tlakom nalazi u vodopropusnome sloju između vodonepropusnih slojeva.

Otpadna voda

Otpadne vode su vode s otopljenim i suspendiranim otpadnim tvarima iz domaćinstava, industrije i poljoprivrede. Sirove su otpadne vode zagađivala, koja u prirodne vode (rijeke i mora) dospijevaju sustavom kanala (točkasti ispusti) ili oborinskim vodama procesom ispiranja tla (raspršeni ispusti). Zbog složenoga sustava otpadnih voda potreban je niz postupaka za pročišćivanje, koji omogućuju ponovnu uporabu ili neopasno ispuštanje u prirodne vode.

Otpadna voda je voda uporabljena u kućanstvu, obrtu ili industriji i obično je toliko onečišćena da se ne smije ispuštati u vodene tokove bez pročišćavanja. Zagađivanje vode industrijskim otpacima stvara u novije doba veliku opasnost za održavanje biološke ravnoteže u rijekama, jezerima i morima.

Mineralna voda

Mineralnom vodom naziva se prirodna voda koja u jednoj litri sadrži više od 1g svih otopljenih soli. Isparavanjem takove vode do suhoga, u većini slučajeva ostanu karbonati.

Na svakoj boci prirodne mineralne vode nalaze se podatci o njezinom sastavu, a time i brojnost kalcijevih i magnezijevih iona.

Teška voda

Teška voda u kemijskom je smislu deuterijev oksid (D₂O), a u praktičnom smislu naziv za vodu koja je tehničkim postupkom obogaćena deuterijem (tzv. teškim vodikom).

Problemi u svijetu i ekološka osvješćenost

Količine pitke vode na zemlji nažalost su smanjene.
Poznato je da bez vode nema života. Ta bezbojna tekućina znači život kako za ljude tako i za biljni i životinjski svijet. Starogrčki filozofi smatrali su vodu počelom svega. Stoga nije pretjerano reći da je voda sam život i zato nema cijenu. Ponekad ni sami nismo svjesni vrijednosti toga blaga, ali i mnoštva čimbenika koji sutra to blago mogu pretvoriti u bezvrijednu tekućinu ako ne budemo dovoljno odgovorni i razumni.

Svjetski dan voda obilježava se svake godine 22. marta.

Povezano

• desalinizacija
• poplava
• sveža voda
• teška voda
• sveta vodica
• hidrografija
• hidrologija
• irigacija
• mineralna voda
• kiša
• morska voda
• pustinja
• voda (molekul)

Literatura

• Debenedetti, PG., and HE Stanley, "Supercooled and Glassy Water", Physics Today 56 (6), p. 40–46 (2003). Downloadable PDF (1.9 MB)
• Franks, F (Ed), Water, A comprehensive treatise, Plenum Press, New York, 1972–1982
• Gleick, PH., (editor), The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.) The World's Water, Island Press
• Jones, OA., JN Lester and N Voulvoulis, Pharmaceuticals: a threat to drinking water? TRENDS in Biotechnology 23(4): 163, 2005
• Journal of Contemporary Water Research & Education
• Postel,S., Last Oasis: Facing Water Scarcity. W.W. Norton and Company, New York. 1992
• Reisner,M., Cadillac Desert: The American West and Its Disappearing Water. Penguin Books, New York. 1986.
• United Nations World Water Development Report. Produced every three years. UN World Water Development Report
• Ole Pollem (2009), Regulierungsbehörden für den Wassersektor in Low-Income Countries. Eine vergleichende Untersuchung der Regulierungsbehörden in Ghana, Sambia, Mosambik und Mali, Hamburg: Verlag Dr. Kovac, ISBN 978-3-8300-4473-4 
• Sibylle Selbmann: Mythos Wasser, Symbolik und Kulturgeschichte, Badenia Verlag Karlsruhe, 1995, ISBN 3-7617-0309-0.
• Philip Ball: H₂O – Biographie des Wassers, Piper Verlag, München 2001, ISBN 3-492-04156-6.
• Siegfried Dyck, Gerd Peschke: Grundlagen der Hydrologie. 3. Auflage, Verlag für Bauwesen, Berlin 1995, ISBN 3-345-00586-7.
• Vollrath Hopp: Wasser-Krise? Wasser, Natur, Mensch, Technik und Wirtschaft. Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 3-527-31193-9.
• Ernst Schmidt (Hrsg.): Properties of Water and Steam in SI-Units („Thermodynamische Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf, 0–800 °C, 0–1000 bar“). Springer-Verlag, Berlin 1981, ISBN 3-540-09601-9.
• Helmut Lehn, Oliver Parodi: Wasser – elementare und strategische Ressource des 21. Jahrhunderts. I. Eine Bestandsaufnahme. Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung 21(3), S. 272–281 (2009), ISSN 0934-3504.
• Wolfram Mauser: Wie lange reicht die Ressource Wasser? : vom Umgang mit dem blauen Gold. Fischer-Taschenbuch-Verlag, Frankfurt 2007, ISBN 978-3-596-17273-3.
• Erik Orsenna: Die Zukunft des Wassers : eine Reise um unsere Welt. C.H. Beck, München: 2010.
• Heinrich Sontheimer, Paul Spindler, Ulrich Rohmann: Wasserchemie für Ingenieure. DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut der Uni Karlsruhe 1980, ZfGW-Verlag Frankfurt, ISBN 3-922671-00-4.
• Bernd Naumann: Chemische Untersuchungen der Lebensgrundlage Wasser. Landesinstitut für Lehrerfortbildung, Lehrerweiterbildung und Unterrichtsforschung von Sachsen-Anhalt (LISA), Halle 1994, (Anregungen zur ökologischen Bildung; Bd. 2).
• Günter Wieland: Wasserchemie. 12. Auflage, Vulkan-Verlag, Essen 1999, ISBN 3-8027-2542-5.
• Karl Höll, Andreas Grohmann u. a.: Wasser. Nutzung im Kreislauf. Hygiene, Analyse und Bewertung. 8. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2002, ISBN 3-11-012931-0. (Standardwerk der Wasseruntersuchung).
• Leonhard A. Hütter: Wasser und Wasseruntersuchung – Methodik, Theorie u. Praxis chemischer, chemisch-physikalischer, biologischer u. bakteriologischer Untersuchungsverfahren. Sauerländer, Frankfurt/M. 1994, ISBN 3-7935-5075-3.
• Christian Opp (Hrsg.): Wasserressourcen. Nutzung und Schutz; Beiträge zum Internationalen Jahr des Süßwassers 2003. Marburger Geographische Gesellschaft, Marburg/Lahn 2004, ISBN 3-88353-049-2.
• Christian Leibundgut, Franz-Josef Kern: Wasser in Deutschland – Mangel oder Überfluss? Geographische Rundschau 58(2), S. 12–19 (2006), ISSN 0016-7460.
• Athie, Aboubacry: Die politischen Implikationen der Wasserverfügbarkeit in Afrika südlich der Sahara dargestellt am Beispiel der Sahelländer Westafrikas. Wissenschaftlicher Verlag, Berlin 2002, ISBN 978-3-936846-05-8.
• Hans Huber Abendroth: Der „Wasserkrieg“ von Cochabamba. Zur Auseinandersetzung um die Privatisierung einer Wasserversorgung in Bolivien. Bundeskammer für Arbeiter und Angestellte, 2004, ISBN 978-3-7062-0081-3.
• Detlef Müller-Mahn: Wasserkonflikte im Nahen Osten – eine Machtfrage. Geographische Rundschau 58(2), S. 40–48 (2006), ISSN 0016-7460.
• Lisa Stadler und Uwe Hoering: Das Wasser-Monopoly. Von einem Allgemeingut und seiner Privatisierung. Rotpunktverlag, Zürich 2003, ISBN 978-3-85869-264-1.
• Karo Katzmann: Schwarzbuch Wasser – Verschwendung, Verschmutzung, bedrohte Zukunft. Molden, Wien 2007, ISBN 978-3-85485-196-7.
• Andreas Hoppe: Wasser im Nahen Osten – ein Kriegsgrund? Naturwissenschaftliche Rundschau 59(5), S. 241–247 (2006), ISSN 0028-1050.

Vanjske veze

• Scientific Facts on Water disinfectants A faithful summary by GreenFacts of a leading scientific consensus report on Drinking Water Disinfectants published by the International Programme on Chemical Safety of the WHO.
• World Water Forum
• World Water Assessment Program
• United Nations' World Water Development Report
• United Nations GEMS/Water Programme
• Water Structure and Behaviour
• SAHRA—Global Water Newswatch
• Stockholm International Water Institute (SIWI)
• BBC: The water debate
• The World's Water Data Page
• FAO Comprehensive Water Database, AQUASTAT
• The Water Conflict Chronology: Water Conflict Database
• US Geological Survey Water for Schools information
• Portal to The World Bank's strategy, work and associated publications on water resources
• America Water Resources Association

Ostali projekti

	U Wikimedijinoj ostavi nalazi se članak na temu: Water
	Potražite izraz Voda u W(j)ečniku, slobodnom rječniku.