Zpracované otázky - CHEMIJE

Zkušební otázky z předmětu BC03 – Chemie a technologie vody

Okruh 1 – hydrochemie a biochemie

1. Fyzikální vlastnosti vody

K fyzikálním vlastnostem vody patří především teplota, viskozita, elektrolytická konduktivita, oxidačně-redukční potenciál, absorpce světelného záření a zákal.

Skupenské stavy a hustota souvisí s teplotou. Samostatné molekuly H2O se vyskytují v plynném stavu jako vodní pára. V kapalném stavu jsou molekuly H2O spojeny vodíkovými vazbami, takže tvoří asociáty o proměnlivé velikosti (obvykle 4 – 6 molekul H2O). Vodíkové vazby jsou elektrostatické povahy a jsou podstatně slabší než vazby kovalentní, proto jejich vytvoření nebo uvolnění je spojeno jen s malou změnou energie. Voda je v nepatrné míře disociována – disociace je štěpení molekul na částice nabité elektrickým nábojem, nazývané ionty.

Disociaci lze schematicky vyjádřit rovnicí
H2O = H+ + OH-

Ionty H+ a OH- se ve vodě nevyskytují volně, ale jsou vázané na asociáty:

Elektrický náboj, který nesou asociáty vody, je příčinou jejího polárního charakteru (vznik dipólu), což má význam při rozpustnosti látek ve vodě. Rozpustné jsou především polární látky (např. alkoholy, cukry, aj.) a látky nesoucí elektrický náboj – tedy kyseliny, zásady a soli (disociované na své ionty). Naproti tomu jsou ve vodě málo rozpustné nepolární látky, (např. uhlovodíky a jiné nedisociující sloučeniny). Mezi málo rozpustné látky však patří i řada disociovaných sloučenin (pokud mají nízký součin rozpustnosti), jako jsou hydroxidy, uhličitany, fosforečnany, sulfidy těžkých kovů aj.

Ve stavu tuhém (led) vzniká za ne příliš vysokých tlaků struktura, jejíž opakující se jednotkou je pravidelný čtyřstěn, v jehož těžišti a rozích jsou atomy kyslíku spojené přes atomy vodíku střídavě kovalentními a vodíkovými vazbami. Tato struktura vysvětluje relativně menší hustotu ledu (zvětšující se objem). Když led taje, struktura se bortí a molekuly se seskupují těsněji. Proto voda s teplotou blízkou 0 °C má hustotu větší než led a tato hustota roste se zvyšováním teploty do maxima 1,00 g/cm3 při teplotě 3,98 °C. Teprve s dalším zvyšováním teploty hustota vody klesá. Tato skutečnost je důvod, proč voda zamrzá od hladiny.

Teplota ovlivňuje rychlost chemických a biochemických reakcí probíhajících ve vodě, rozpustnost látek a další vlastnosti (hustota, viskozita, aj.). Teplota podzemních vod je poměrně stálá a vzrůstá s hloubkou cca o 1 °C na každých 33m. Ve střední Evropě je v hloubce 10m teplota kolem 9,5 °C, což je v optimálním rozmezí pro pitnou vodu 8 – 12 °C. Podzemní voda s teplotou nad 25 °C se nazývá termální, nad 42 °C hypertermální. Teplota povrchových vod je značně ovlivněna klimatickými podmínkami. S rostoucí teplotou se zvyšuje rychlost samočistících procesů v povrchových vodách, vlivem biologického oživení. S rostoucí teplotou klesá rozpustnost plynů ve vodě. Při současném zrychlení biologických procesů to může znamenat rychlé vyčerpání rozpuštěného kyslíku. V povrchových vodách nemá teplota překročit 25 °C.