Water

Fysische chemie van water

Water is een vloeistof. Water is de enige chemische stof op aarde die van nature in drie toestanden bestaat. Er zijn meer dan 40 afwijkingen (vreemde dingen) aan water. In tegenstelling tot de meeste andere vloeistoffen, zoals alcohol of olie, zet water bij bevriezing ongeveer 9% uit. Door deze uitzetting kunnen leidingen breken als het water erin bevriest.

Water is een molecuul dat bestaat uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. De chemische formule is H₂ O. Net als andere vloeistoffen heeft water een oppervlaktespanning, zodat een beetje water druppels kan maken op een oppervlak, in plaats van zich altijd te verspreiden om het oppervlak te bevochtigen.

Dingen die iets met water te maken hebben, kunnen "hydro" of "aqua" in hun naam hebben, zoals waterkracht of aquarium, van de Griekse en Latijnse namen voor water. Het wordt ook wel het "universele oplosmiddel" genoemd, omdat het vele andere verbindingen oplost.

In kleine hoeveelheden lijkt water geen kleur te hebben, maar in grote hoeveelheden (zoals zeeën of meren) heeft het een zeer lichtblauwe kleur.

 

Toepassingen van water

Planten en dieren (inclusief mensen) bestaan grotendeels uit water, en moeten water drinken om te leven. Het geeft een medium voor chemische reacties, en is het hoofdbestanddeel van bloed. Het houdt de lichaamstemperatuur gelijk door zweten van de huid. Water helpt het bloed voedingsstoffen van de maag naar alle delen van het lichaam te vervoeren om het lichaam in leven te houden. Water helpt het bloed ook om zuurstof van de longen naar het lichaam te vervoeren. Speeksel, dat dieren en mensen helpt voedsel te verteren, bestaat voornamelijk uit water. Water helpt bij het maken van urine. Urine helpt slechte chemicaliën uit het lichaam te verwijderen. Het menselijk lichaam bestaat voor 60% tot 70% uit water, maar deze waarde verschilt met de leeftijd; zo bestaat een foetus voor 95% uit water.

Water is het hoofdbestanddeel van dranken als melk, sap en wijn. Elk type drank heeft ook andere dingen die smaak of voedingsstoffen toevoegen, zoals suiker, fruit en soms alcohol. Water dat iemand kan drinken wordt "drinkbaar water" (of "drinkwater") genoemd. Het water in oceanen is zout water, maar meren en rivieren hebben meestal ongezouten water. Slechts ongeveer 3% van al het water op aarde is zoet water. De rest is zout water.

Veel plaatsen, waaronder steden en woestijnen, hebben niet zoveel water als mensen willen. Ze bouwen aquaducten om er water naartoe te brengen.

Hoewel mensen een paar maanden kunnen overleven zonder voedsel, kunnen ze slechts een dag of twee overleven zonder water. Enkele woestijndieren kunnen genoeg water halen uit hun voedsel, maar de anderen moeten drinken. Water heeft geen geur, smaak of kleur.

Water wordt ook gebruikt voor recreatieve doeleinden, zie lijst van watersporten.

In de meeste kernreactoren wordt water gebruikt als koelmiddel en als neutronenmoderator. Dit kan gewoon water zijn (in de nucleaire industrie licht water genoemd) of zwaar water.

Water wordt ook gebruikt om veel voorwerpen te wassen. Goederen, diensten en mensen worden met waterschepen op het water naar andere landen vervoerd.

Water wordt in chemische reacties gebruikt als oplosmiddel of reagens. Water wordt ook gebruikt bij brandbestrijding. Water wordt ook gebruikt bij het koken.

 
Waterdruppel die uit een kraan valt.  

Diwaterstofmonoxide parodie

De diwaterstofmonoxide-parodie houdt in dat water met de onbekende chemische naam "diwaterstofmonoxide" (DHMO) wordt aangeduid en dat een aantal schadelijke effecten ervan op alarmerende wijze worden opgesomd. Enkele voorbeelden zijn het spreken over hoe "het verbranding, verstikking en corrosie veroorzaakt", terwijl het eigenlijk alleen over heet water, verdrinking en roest gaat. Soms wordt in de parodie opgeroepen om het te verbieden en/of als gevaarlijk te bestempelen.

De grap werkt omdat hij gebruik maakt van het onbegrip van mensen. Door water een onbekende naam te geven en het te laten klinken als een schadelijke chemische stof kunnen mensen denken dat het gevaarlijk is.

"Diwaterstofmonoxide" is een alternatieve chemische naam voor water, maar niemand gebruikt die. Het woord "dihydrogen" betekent twee waterstoffen, en "monoxide" betekent één zuurstof. De chemische formule van water heeft twee waterstoffen en één zuurstof.

De parodie werd vooral populair in de jaren 90, toen de 14-jarige Nathan Zohner anti-DHMO petities verzamelde voor een wetenschappelijk project over goedgelovigheid. Zohner hield veel mensen voor de gek, waardoor zijn project werd gebruikt in lessen over kritisch denken en de wetenschappelijke methode.

De website DHMO.org is een grapwebsite die de schadelijke effecten van water (DHMO) opsomt, vragen beantwoordt en onder meer oproept tot een verbod.

 

Oorsprong van het water op aarde

De vreemdheid van water

Een kort item van de BBC legt uit dat elke molecule op aarde al miljarden jaren bestaat, en dat ze allemaal van elders komen. Water is buitenaards omdat het op asteroïden en kometen terechtkwam. Het is de op één na meest voorkomende molecule in het heelal. Waarom is het geen gas? Het is gemaakt van twee zeer lichte elementen. IJs dat op water drijft is ook vreemd. Ook bevriest warm water sneller dan koud, en niemand weet hoe dat komt. Watermoleculen kunnen tegen de zwaartekracht in omhoog bewegen (dat komt door oppervlaktehechting).

Water in het heelal

Veel water in het heelal wordt geproduceerd als bijproduct van stervorming. Op 22 juli 2011 werd in een rapport melding gemaakt van de ontdekking van een gigantische waterdampwolk die "140 biljoen keer meer water bevat dan alle oceanen op aarde samen" rond een quasar op 12 miljard lichtjaar van de aarde. Volgens de onderzoekers "toont de ontdekking aan dat er al bijna het hele bestaan van het heelal water voorkomt".

Er is water ontdekt in interstellaire wolken in ons sterrenstelsel, de Melkweg. Water komt waarschijnlijk ook in overvloed voor in andere sterrenstelsels. De bestanddelen ervan, waterstof en zuurstof, behoren tot de meest voorkomende elementen in het heelal. De meeste andere planetenstelsels hebben waarschijnlijk soortgelijke ingrediënten.

Oorsprong van water op aarde: Mogelijkheden

We weten niet precies hoe het komt dat de aarde zoveel water heeft. Het komt overal in het heelal voor, maar het is ongebruikelijk dat een plek zoveel water heeft. Uitgaande van de eerste beginselen is elk element behalve waterstof gevormd in sterren. Daarom werd zuurstof oorspronkelijk gevormd in sterren. De vorming van water is geen probleem: het is exotherm, dus de vorming van het molecuul uit zijn atomen heeft geen energie van buitenaf nodig. Maar het is niet eenvoudig te verklaren waarom de aarde zoveel heeft in vergelijking met bijvoorbeeld Mars. Het is een onbeslist probleem in de planetaire geologie.

Een tijdlang dacht men dat het water van de aarde niet afkomstig was uit het gebied van de planeet in de protoplanetaire schijf. In plaats daarvan dacht men dat water en andere vluchtige stoffen later in de geschiedenis van de aarde vanuit het buitenste zonnestelsel aan de aarde moesten zijn geleverd. Maar waterstof in de aarde heeft wel degelijk een rol gespeeld bij de vorming van de oceaan. De twee ideeën kunnen beide gedeeltelijk juist zijn. Water werd op aarde gebracht door inslagen van ijzige planetesimalen (asteroïden) aan de buitenranden van de asteroïdengordel. Hoeveel is niet bekend.

Waterdamp

Waterdamp is de gasvorm van water en komt voor in:

• Atmosfeer van de zon: Het heeft kleine hoeveelheden water.
• Atmosfeer van Mercurius: Deze bestaat voor 3,4% uit water. Mercurius heeft grote hoeveelheden water in zijn exosfeer.
• Atmosfeer van Venus: Deze bestaat voor 0,002% uit water.
• Atmosfeer van de aarde: De atmosfeer bestaat voor 0,4% uit water. Aan het oppervlak van de Aarde bevindt zich gewoonlijk ongeveer 1-4% water. Waterdamp komt ook in kleine hoeveelheden voor in de extreem ijle atmosfeer van de Maan.
• Atmosfeer van Mars: Deze bestaat voor 0,03% uit water.
• Atmosfeer van Ceres.
• Atmosfeer van Jupiter: Hij bestaat voor 0,0004% uit ijs. Er is ook water in zijn maan Europa.
• Atmosfeer van Saturnus: Deze heeft water in de vorm van ijs. Enceladus bestaat voor 91% uit ijs en ook in de exosfeer van Dione bevindt zich ijs.
• Atmosfeer van Uranus: IJs komt in kleine hoeveelheden voor.
• Atmosfeer van Neptunus: Ook diep in de atmosfeer van Neptunus komt ijs voor.
• De atmosfeer van buitenaardse planeten zoals HD 189733 b en HD 209458 b, Tau Boötis b, HAT-P-11b, XO-1b, WASP-12b, WASP-17b en WASP-19b.
• Sterrenatmosferen: Waterdamp wordt aangetroffen in hete reuzensterren zoals Betelgeuse, Mu Cephei, Antares en Arcturus.

Vloeibaar water

Op aarde komt vloeibaar water voor. Het bedekt ongeveer 71% van het aardoppervlak. Op Mars wordt soms vloeibaar water in kleine hoeveelheden gevonden. Wetenschappers geloven dat zich vloeibaar water bevindt op de manen Enceladus, Titan, Europa en Ganymedes.

Bevroren water

De bevroren vorm van water (ijs) komt voor in:

• Mars: Op de noord- en zuidpool van Mars komt waterijs voor.
• Aarde en de Maan: Het komt voornamelijk voor als ijskappen op Aarde en in kraters en vulkanisch gesteente op de Maan.
• Ceres
• De manen van Jupiter: Hij komt voor op Europa, Ganymedes en Callisto.
• Saturnus: Het wordt gevonden in de planetaire ringen van Saturnus. Het komt ook voor op Titan en Enceladus.
• Pluto en Charon
• Kometen en andere objecten in de Kuipergordel en de Oortwolk.

 
Zuidpoolijskap van Mars tijdens de Martiaanse zomer in het jaar 2000  


De ALMA-ontvanger van band 5 is een instrument dat speciaal is ontworpen om water in het heelal op te sporen.  

Gerelateerde pagina's