nye informationer om vands mange hemmeligheder. Der findes mange fantastiske hjemmesider om iskrystaller med mange smukke billeder og anvisninger på, hvordan man selv kan lave sne og iskrystaller. På www.vand.au.dk kan du finde en oversigt over disse sider.
Blandinger: Vand og faste stoffer eller vand og gasser
I dette afsnit vil vi forklare lidt om vands egenskaber som det, man i kemi kalder et opløsningsmiddel. Mange af de forunderlige egenskaber ved vand skyldes evnen til at lave blandinger med andre stoffer – tænk fx på forskellige madvarer (kaffe, te, sodavand, eddike osv.) og rengøringsmidler/personlig pleje (klorin, shampoo, parfume osv.).
Når man hælder enten salt eller sukker i vand, bliver det opløst. Dermed mener vi, at det faste stof ‘forsvinder’. Det betyder dog ikke, at vandet ikke har salt eller sukker i sig længere, bare ved at smage kan man konstatere, at saltet/sukkeret er der endnu – vi siger, at det er blevet opløst. Hvad sker der på molekyleplan, når stoffer opløses? Igen er det vands polaritet, der skal bruges til at forklare fænomenet. Vi så i et tidligere afsnit, hvordan de enkelte vandmolekyler kan bindes sammen med hinanden ved hjælp af hydrogenbindingerne. Det er noget tilsvarende, der sker, når man opløser polære stoffer i vand. Både salt og sukker er altså polære stoffer, da de kan opløses i vand.
| VANDDAMPS TRYK | Faktaboks 2.2 |
Vand eksisterer både på fastfase, væskefase og i gasfase. Selv når vandet er fast eller flydende, så er der vanddamp tilstede. Mængden af vanddamp måles ved damptrykket. Når damptrykket er 1 bar, er vand på kogepunktet (100 ˚C). Går man et par kilometer op i bjergene, hvor trykket falder til 0,8 bar, koger vandet ved ca. 90 ˚C. Kurven viser damptrykket som funktion af temperaturen for henholdsvis fast, flydende og gasfase vand. Bemærk, at kurvens y-akse er logaritmisk. Når temperaturen stiger fra 10 til 45 ˚C, stiger damptrykket ti gange, hvilket eksempelvis har stor betydning for den mængde vand, som en plante mister ved fordampning.
Der findes også stoffer, som ikke er polære, dvs. stoffer der ikke har en forskydning af elektronerne i stoffet. De stoffer giver man betegnelsen upolære. Konsekvensen er, at upolære stoffer ikke kan blandes med vand – eksempler på upolære stoffer er benzin, olie og fedt. Når man forsøger at blande vand og olie, ser man, at olien blot lægger sig oven på vandet eller samles i små oliedråber på overfladen. Denne ‘konflikt’ mellem de polære og upolære stoffer er hemmeligheden bag strukturen af cellemembraner og vil blive behandlet mere detaljeret i afsnittet om vand i kroppen.
Figur 2.8
Saltvand er tungere end ferskvand, og jo mere salt, vandet indeholder, desto tungere er det. Bader man eksempelvis i vand med meget høj saltholdighed (Saltcentret i Mariager eller Det Døde Hav), flyder man på vandet på grund af dets høje densitet.
Salt, vand og saltvand
Vi så i et tidligere afsnit, hvordan temperaturen af vand er vigtig for vands densitet. En anden ting, der har stor betydning for vands densitet, er mængden af opløst stof i vandet. Jo mere salt, der fx er opløst i vand, desto større er densiteten.
Vand med et stort saltindhold har således en tendens til at synke til bunds. Når saltvand fryser til is, udskilles saltet igen, dvs. at det vand, der er til stede, hvor isflager dannes, har en højere saltkoncentration end normalt havvand, og selve isflagen består af vand uden salt. På den måde har vi en dynamo, der kan drive de forskellige strømninger i oceanerne. Havstrømme er dels en effekt af temperaturforskelle og dels en effekt af saltkoncentrationerne. Senere kommer vi til at se på nogle af de konsekvenser, som oceanernes dynamik har for vores vejr, men her vil vi gå ned på det molekylære plan og se på, hvad der sker, når salt opløses i vand. Først skal vi dog forstå, hvordan salt ‘ser ud’ med en kemikers øjne.
Salt er ikke et molekyle ligesom vand, derimod er det en ionforbindelse. Det, der kendetegner molekyler, er, at de holdes sammen ved, at atomerne deles om elektroner, og der dannes kemiske bindinger, kaldet kovalente bindinger. Vender vi os derimod til ionforbindelserne, er der i de stoffer ikke elektroner, som deles mellem atomer. Salt, som har den kemiske betegnelse NaCl, er bygget op af ioner, helt præcist af natriumioner (Na+) og chloridioner (Cl-). I stedet for at deles om elektronerne sker der det, at chlor ‘stjæler’ en elektron fra natrium, og da elektronen er negativt ladet, bliver den dannede chloridion negativ, mens natrium efterlades med en positiv ladning. Én chloridion og én natriumion alene danner dog ikke salt – der skal rigtig mange til. Da ionerne har modsatte ladninger, vil de bindes sammen, således at de positive natriumioner er omgivet af lutter negative chloridioner, som igen er omgivet af natriumioner. Dette giver anledning til dannelsen af en saltkrystal, som derfor er kendetegnet ved en meget høj grad af orden, idet den samme grundstruktur gentages i det uendelige. Salt er altså opbygget af ladede ioner og kan nemt opløses i vand. De polære vandmolekyler lægger sig rundt om de enkelte ioner med den positive ende (H’erne) ind mod Cl-, hvorimod vands negative ende peger ind mod Na+-ionerne. Der kan være seks vandmolekyler rundt om hver ion.
Vi kan nu forstå, hvorfor densiteten af vand stiger, når salt opløses i vand; der kommer simpelthen mere orden i vandet rundt om ionerne pga. dannelsen af disse ordnede solvatiseringsskaller, og dermed kan de enkelte vandmolekyler ligge tættere sammen. Samme effekt ses, hvis man blander 100 ml sprit og 100 ml vand, så kommer blandingen faktisk til at fylde mindre, nemlig ca. 194 ml.
Om vinteren salter vi vejene for at smelte sneen – hvordan kan det være, at det virker? Det skyldes, at når saltkrystallerne kommer i kontakt med snekrystallerne, vil vandmolekylerne fra sneen begynde at opløse saltet ved at solvatisere ionerne. Hermed fjernes både ioner fra saltet, der opløses, og vandmolekyler fra sneen, der smelter. Der er altså stor lokal orden i ‘snesjappet’, så meget at vandet ikke vil fryse igen, selvom temperaturen er under 0 °C. Når saltet opløses i vandet, dannes der omkring ionerne områder med meget stærke bindinger og høj grad af orden, og dermed får vandet en mindre tendens til at blive til is.
Vand og CO2
Vand kan også opløse gasser, og det mest kendte eksempel er nok den ‘kulsyre’, vi finder i sodavand og andre brusende læskedrikke. Åbner man forsigtigt en danskvand, uden at ryste den for meget, kan man prøve at drysse sukker i flasken. Det vil bruse voldsomt, og CO2- molekyler vil lystigt boble ud af flasken. Når sukkeret kommer ned i den vandige opløsning af CO2, vil det fortrænge CO2-molekylerne fra deres pladser mellem vandmolekylerne, og CO2-molekylerne har ikke andre muligheder end at boble ud af vandet. Tilstedeværelsen af carbondioxid i vand har stor betydning for kroppens funktion, og blandt andet bestemmes/styres blodets pH-værdi af mængden af carbondioxid. I oceanerne spiller opløsningen af carbondioxid i havvandet en vigtig rolle for vores klima.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив
