Jdi na obsah Jdi na menu
 


Mladí bádatelia analyzujú vodu 1

31. 5. 2010

V O D A

1. Chémia vody

1.1. CHEMICKÉ ZLOŽENIE VỒD

1.1.1.   Anorganické látky vo vodách:

w        Sodík a draslík

w        Vápnik a horčík

w        Železo

w        Striebro

w        Zinok

w        Selén

w        Chróm

w        Fluór a chlór

w        Bróm a jód

w        Zlúčeniny síry

w        Zlúčeniny fosforu

w        Zlúčeniny dusíka vo vodách:

·        Amoniakálny dusík

·        Dusitany

·        Dusičnany

w        Kyslík

1.1.2.   Organické látky vo vodách:

w        Fenoly a fenolové zlúčeniny

w        Pesticídy

w        Karcinogénne látky

w        Tenzidy a detergenty

w        Ropné látky

w        Eutrofizácia

 

Vodu vyskytujúcu sa v prírode môžeme pokladať za roztok anorganických aj organických látok (plynných, kvapalných i tuhých). Chemicky čistá je destilovaná voda – obsahuje len molekuly H2O.

Z chemického hľadiska rozdeľujeme látky nachádzajúce sa vo vodách na anorganické a organické. Z fyzikálneho hľadiska môžu byť tieto látky prítomné ako iónovo rozpustené (elektrolyty), neiónovo rozpustené (neelektrolyty) alebo ako nerozpustené (neusaditeľné, usaditeľné a vznášavé).

Látky prítomné vo vode:

1.1.3.   rozpustené:

w        I. trieda: (látky prítomné v množstvách väčších ako 5 mg.dm-3):sodík, vápnik,  horčík, kremík, hydrogenuhličitany, chloridy, sírany, organické látky,

w        II. trieda: (látky v množstvách väčších ako 0,1 mg.dm-3): draslík, železo, bór, fluoridy, amoniakálny dusík, dusičnany,

w        III. trieda: (látky v množstvách väčších ako 0,01 mg.dm-3): hliník, meď, mangán, zinok, olovo, arzén, bárium, bromidy, fosforečnany,

w        IV. trieda: (látky prítomné v stopových množstvách, menších ako 0,01 mg.dm-3): kadmium, chróm, kobalt, nikel, ortuť, kyanidy,

w        V. trieda: (prechodné zložky vznikajúce vo vodnom prostredí pri narušení rovnováhy): biologické cykly (obeh uhlíka, kyslíka, dusíka, síry), rádionuklidy,

1.1.4.   nerozpustené:

w        I. trieda: látky neusaditeľné, usaditeľné a vznášavé,

w        II. trieda: mikroorganizmy (riasy, baktérie, huby, vírusy)

 

1.2. FYZIKÁLNE VLASTNOSTI

 

1.2.1.    Hustota vody

 

Hustota kvapalnej vody sa od 0°C zväčšuje a pri 3,98°C má maximálnu hustotu (r=1000 kg.m-3), potom  klesá až po teplotu varu (r=958,4 kg/m-3). Pri chladnutí do 4°C voda klesá ku dnu, ale voda chladnejšia ako 4°C, pretože je ľahšia, zostáva na povrchu, kde sa ďalším znižovaním teploty mení na ľad. Ľad ako ľahší pláva na vode a chráni ju pred ďalším premŕzaním. Nebyť tejto anomálie, zamrzli by vody až ku dnu a zničil by sa v nich všetok život.  

1.2.2.    Povrchové napätie

 

Okrem ortuti má voda najväčšie povrchové napätie zo všetkých bežných kvapalín. Povrchové napätie vzniká na rozhraní kvapalina – plyn. Jednotkou povrchového napätia je Newton na meter (N.m-1). Veľkosť povrchového napätia závisí od kvapaliny, plynu a od ich teploty. Pri 20°C povrchové napätie vody je 72,6.10-3 N/m.  Povrchové napätie s teplotou klesá a pri kritickej teplote je nulové. Vysoké povrchové napätie je príčinou kapilárnych javov, akými sú vzlínavosť vody v kapilárach pôdy a hornín, zmáčacia schopnosť, tvorba peny, udržiavanie prachu, drobného hmyzu a peľu  na povrchu vody a pod. Povrchové napätie vody znižujú pracie prostriedky a namáčadlá, a tým zlepšujú jej zmáčaciu a čistiacu schopnosť.

 

 

1.2.3.    Hodnota pH

 

Na kvantitatívne vyjadrovanie vlastností vodných roztokov sa využíva látková koncentrácia iónov H3O+ respektíve OH- prítomných v roztoku po dosiahnutí rovnovážneho stavu.

Na zjednodušenie údajov používame vodíkový exponent pH. V neutrálnych vodných roztokoch má pH hodnotu 7. Nárast hodnoty pH nad 7 súvisí s klesajúcou koncentráciou H3O+ a primeraným nárastom koncentrácie OH-.

            c(H3O+) = c(OH- ),     pH = 7,  roztok je neutrálny

            c(H3O+ )< c(OH-),     pH > 7,  roztok je zásaditý

            c(H3O+)> c(OH-),     pH < 7,  roztok je kyslý

 

 

Určité hodnoty pH možno zisťovať aj vizuálne alebo fotometricky na základe farebných zmien rôznych indikátorov. Sú to organické farbivá, zvyčajne slabé Brőnstedove kyseliny alebo zásady, ktoré sa v závislosti od pH menia z bezfarebnej formy na farebnú (jednofarebné indikátory), alebo z jednej farby na inú (dvojfarebné indikátory).

V čistých prírodných vodách (povrchových aj podzemných) je pH od 4,5 až do 8,3 dané rovnováhou medzi voľným CO2 a viazaným CO2. Túto závislosť môžu ovplyvňovať huminové látky, katióny rýchlo podliehajúce hydrolýze atď.

Pokles pH vody pod 4,5 spôsobuje prítomnosť anorganických aj organických voľných kyselín. Vody s hodnotou pH nad 8,3 obsahujú uhličitany alebo hydroxidy.

Destilovaná voda má pri 25°C hodnotu pH 7. Pri 100°C však pH klesá asi na 6,1, pretože sa mení hodnota iónového súčinu vody. Naopak pri 0°C má destilovaná voda hodnotu pH asi 7,47.

Atmosferické vody, ktoré pochádzajú z neznečistených oblastí, majú hodnotu pH od 5 do 6. Vzhľadom k vzrastajúcemu obsahu oxidov síry a dusíka v atmosfére býva pH zrážok v strednej Európe 4 až 5.

Morská voda má pH asi 7,5 až 8,5.

 

1.2.4.   Vodivosť

 

Destilovaná voda nevedie elektrický prúd vôbec, pretože nemá volné ióny. Čím je voda viac mineralizovaná tak tým lepšie vedie elektrický prúd.

 

1.2.5.   Senzorické vlastnosti vôd

 

            Senzorickými vlastnosťami vôd nazývame také vlastnosti, ktoré pôsobia na zmysly človeka, najmä na chuť, čuch, zrak a hmat. Patrí sem teplota, farba, zákal, priehľadnosť, pach a chuť.

 

1.2.5.1.       Teplota

 

            V závislosti od druhu vody sa jej teplota mení v širokom rozmedzí od 0°C až skoro k teplote varu.

Teplota podzemných vôd závisí predovšetkým od hĺbky vrstiev, z ktorých voda pochádza. Teplota týchto vôd je v priebehu roka približne rovnaká. Obyčajné podzemné vody majú teplotu v rozmedzí 5°C13°C. Vyššiu teplotu spravidla majú vody minerálne, resp. termálne.

Tečúce povrchové vody sledujú minima a maxima teploty ovzdušia.

Teplota stojatých povrchových vôd klesá od povrchu s hĺbkou vody. Teplota povrchových vôd kolíše v rozmedzí od 0°C po +25°C.

Optimálna teplota pitnej vody je od 8°C do 12°C. Voda teplejšia ako 15°C už neosviežuje.

Pri vypúšťaní odpadových vôd do danej oblasti v prírode sa teplota vody nesmie otepliť ani ochladiť o viac ako o 5°C.


 

 

1.2.5.2.       Farba

 

Farba vody je fyzikálnym indikátorom čistoty povrchových a podzemných vôd. Spôsobujú ju rozpustené aj nerozpustené látky.

Čisté prírodné vody sú spravidla takmer bezfarebné, v hrubých vrstvách blankytne modré. Modra farba je tým intenzívnejšia, čím menej menších suspendovaných látok voda obsahuje. Prítomnosť jemných rozptýlených látok spôsobuje prechod modrej farby do zelena. Zelenkastú farbu vody tiež spôsobuje obsah vápenatých solí a takmer zelenú farbu niektorých jazier spôsobuje útvar podložia. Žltú až hnedú farbu povrchových vôd spôsobujú humínové látky a železité zlúčeniny. Charakteristické zafarbenie dávajú vode aj niektoré mikroorganizmy. Farba odpadových vôd môže mať najrozličnejšie odtiene.

 

1.2.5.3.       Zákal

 

Zákal vody spôsobujú nerozpustené aj koloidné látky anorganického (ílové minerály, oxid kremičitý, hydratované oxidy železa a mangánu a i.) a organického pôvodu (baktérie, planktón atď.). Zakalené pitné a úžitkové vody majú nežiadúci vzhľad.

Podzemné vody bývajú zakalené len veľmi zriedkavo a zákal tvoria zväčša anorganické látky. Povrchové vody bývajú veľmi často zakalené splachmi pôdnych vrstiev alebo planktónom.

 

1.2.5.4.       Priehľadnosť

 

Priehľadnosť vody závisí od jej farby a zákalu. Je to jedna z významných fyzikálnych vlastností ovplyvňujúcich množstvo prenikajúceho svetla vodným stĺpcom.

Priehľadnosť vody môžeme stanoviť Secchiho doskou – bielou kruhovou alebo štvorcovou plochou s priemerom asi 25 cm.

Rôzne nádrže a toky majú odlišnú priehľadnosť. Oblasti chudobné na živiny a s malou produkciou organickej hmoty, ako sú tatranské, alpské a škandinávske jazerá dosahujú priehľadnosť 15 až 20 m. V zime býva priehľadnosť väčšia ako v lete.

 

1.2.5.5.       Pach

 

Pachom vody označujeme vlastnosť vody zapríčinenú prítomnosťou prchavých látok vo vode ktoré pôsobia na čuch. Zdroje pachu môžu byť primárne a sekundárne.

Primárne zdroje pachu sú látky

tvoriace prirodzenú súčasť vody (napr. sulfán),

bilogického pôvodu (vznikajú životnou činnosťou alebo odumieraním rastlín, rias, plesní, baktérií, húb a prvokov),

obsiahnuté v splaškových a priemyselných odpadových vodách.

Sekundárny pach môže získať voda v priebehu jej technologickej úpravy. Napríklad pri chlorácii vody .

Druh pachu pitnej vody sa určuje čuchom pri teplote vzorky 20°C a 60°C. Označuje sa slovne (napr. pach hnilobný, zatuchlý, plesňový, chlórový, uhorkový atď.).

Miera pachu (kvantita) sa určuje tiež zmyslovo pri 20°C a pri 60°C. Hodnotí sa podľa šesťmiestnej stupnice (0. – nijaký; I. – veľmi slabý; II. – slabý; III. – badateľný; IV. – zreteľný; V. – veľmi silný;). Miera pachu sa môže určiť skúškou alebo aj výpočtom (ak ide o jednu pachotvornú látku vo vode o známej koncentrácií a jej prahovej koncentrácií).

 

1.2.5.6.       Chuť

 

Chuť vody je podmienená prítomnosťou látok, ktoré sa do vody dostávajú prirodzenou cestou, alebo sú dôsledkom znečistenia.

Pri senzorickej analýze pitných vôd sa ukázalo, že nestačia štyri základné kvality (chuť sladká, slaná, horká a kyslá), ale že je potrebné zaviesť ďalšie kvality ako je chuť kovová, zemitá, trpká, železitá, luhová, mdlá a pod.

 Rozpustený oxid uhličitý má vplyv na chuťové vlastnosti vody a vo vyššej koncentrácií môže maskovať nepríjemné chuťové vnemy.

Najvhodnejšia pH hodnota pitnej vody je v rozmedzí 6,5 až 7,5. Pri hodnotách pH nad 8 získava voda luhovito-mydlovú chuť.

Prahové koncentrácie chuti organických látok sú v mnohých prípadoch nižšie než ich najvyššie prípustné koncentrácie z hľadiska toxicity.

 

 

 


2. Druhy vôd

 

2.1. Povrchová voda:

-je to voda odtekajúca alebo zadržovaná v prirodzených, umelých nádržiach na zemskom povrchu. Môže vzniknúť zo zrážok, z výverov podzemnej vody, z roztápajúcich ľadovcov .

Rozdelenie podľa pohybu:

 

w        tečúca

·        prirodzená – potoky, rieky

·        umelá – prieplavy, kanály

w        stojatá

·        prirodzená – moria, oceány, jazerá

·        umelá – rybníky, vodné nádrže

 

Rozdelenie povrchových vôd podľa lokality:

·        kontinentálna – obsahuje hydrogénuhličitan vápenatý

·        morská – obsahuje NaCl

 

Rozdelenie vody podľa pôvodu:

·      prírodná:

          • atmosférická
          • podzemná
          • povrchová

·      umelá:

Skupenstvá:

·        tuhé – sneh, ľadovec, inovať, poľadovica

·       kvapalné – dážď, rosa, hmla

·       plynne – para,



2.2. Podzemná voda:

Podzemná voda je voda, ktorá sa nachádza mimo zemského povrchu v horninovom prostredí, nespevnených sedimentoch, zvetralinovom pokryve a v pôde. Väčšina podzemnej vody pochádza z povrchu, kde voda vsakuje do zeme cez póry hornín, alebo cez pukliny, trhliny a skalné dutiny. Iba menšia časť podzemnej vody má pôvod z vnútra zeme.

V poslednej dobe výrazne stúpa dôležitosť podzemnej vody, preto je niektorými považovaná za surovinu. Pri prenikaní rozličnými vrstvami zeme sa mení zloženie podzemnej vody. Obohacuje sa o minerálne látky a súčasne sa filtruje pretekaním cez piesok a štrk. Podzemná voda je prirodzeným zdrojom pitnej vody.

 

2.3. Destilovaná voda:

 

Je to voda zbavená všetkých nečistôt destiláciou. Je to číra, bezfarebná v hrubšej vrstve namodralá kvapalina bez chuti a zápachu. Za normálneho tlaku 101 kPa má bod mrazu 0°C a bod varu 100°C. Najväčšiu hustotu má pri teplote 4°C.

Používa sa predovšetkým v laboratóriách ale i v chladičoch, prípadne naparovacích žehličkách. Má neutrálne pH – 7

 

2.4. Minerálna voda :

delí sa na:

·        slabo mineralizované –obsah minerálov do 5 g/l

·        stredne mineralizované –obsah minerálov 5-15 g/l

·        silne mineralizované –obsah minerálov nad15 g/l

 

Slabo mineralizované minerálne vody sa môžu piť bez obmedzenia dlhodobo. Stredne a silne mineralizované minerálne vody sa dlhodobo môžu piť len na odporúčanie lekára.


Účinky minerálnych vôd s prevládajucim obsahom určitej látky:

Minerálne vody bohaté na CO2 (do 0,5 g/l) majú príjemnú chuť, uľahčujú trávenie, podporujú vylučovanie žalúdočných štiav, no ak je v minerálnej vode veľa CO2 (viac ako 3 g/l) môžu spôsobiť pálenie záhy a búšenie srdca. Minerálne vody bohaté na sodík neutralizujú žalúdočné kyseliny, zvyšujú účinok inzulínu, sú vhodné pri močových kameňoch a pri zápale močových ciest. Minerálne vody bohaté na sodík a chlór sú vhodné pri chorobách horných dýchacích ciest, a nielen na pitie, ale aj na inhalovanie. Minerálne vody bohaté na vápnik a horčík zvyšujú účinok antibiotík a pomáhajú pri zápaloch močových ciest.

 

 

Náhledy fotografií ze složky Mladí bádatelia analyzujú

 

 

 

Z DALŠÍCH WEBŮ

REKLAMA