Scheikunde Hoofdstuk 2 Water
2.1 watervoorziening
Hoeveelheid water
De totale hoeveelheid water op aarde wordt geschat op 1,4 miljard kubieke kilometer. Hiervan is
2,5% zoetwater en dat kan maar voor een klein deel worden gebruikt als drinkwater. De hoeveelheid
water op aarde verandert niet, maar het water verandert wel voortdurend van plaats. Dat heet de
waterkringloop. Hoe meer mensen er zijn, des te minder water is er per persoon beschikbaar.
Waterbeheer
Om ervoor te zorgen dat in de toekomst meer water beschikbaar komt, met name voor mensen die
nu al vaak een groot gebrek aan water hebben, moeten we:
- zuiniger met water omgaan;
- regenwater opslaan (dammen aanleggen, reservoirs bouwen);
- oppervlaktewater vanuit een ander gebied halen;
- grondwater oppompen;
- zeewater ontzilten.
Internationaal waterbeheer is nodig om conflicten en rampen te voorkomen.
2.2 De bijzondere stof water
Water is een unieke stof met unieke stofeigenschappen:
1. Dichtheid Bij de meeste stoffen hebben de moleculen in de vloeibare fase geen vaste
plaats meer, waardoor ze vrij kunnen bewegen. De afstand tussen de moleculen is dan
meestal iets groter dan in de vaste fase. Van de meeste stoffen is de dichtheid van de
vloeistof kleiner dan de dichtheid van de vaste stof. (Dichtheid = massa/volume)
Bij water daarentegen is de dichtheid van ijs kleiner dan de dichtheid van water. De
watermoleculen in ijs zitten verder van elkaar dan in water.
2. Soortelijke warmte Water heeft een grote soortelijke warmte. Dat betekent dat er veel
warmte nodig is om één kilogram water een graad warmer te maken. Als het water afkoelt,
komt deze warmte weer vrij. Doordat het stijgen en dalen van de temperatuur hierdoor
langzaam gaat, zijn er geen al te grote temperatuurschommelingen in gebieden met veel
water.
3. Hoog kookpunt De moleculen van methaan (aardgas) en water zijn ongeveer even zwaar.
Het kookpunt van water, 373 K, is veel hoger dan dat van methaan, 112 K. Watermoleculen
hebben aan de ene kant van het molecuul een kleine positieve en aan de andere kant een
kleine negatieve elektrische lading. De elektrische aantrekkingskrachten tussen de
watermoleculen zijn veel sterker dan de vanderwaalskrachten tussen de methaanmoleculen.
, Bij koken moeten moleculen elkaar loslaten. Bij water is daar dus meer energie, warmte,
voor nodig dan bij methaan. Daardoor is het kookpunt van water veel hoger dan dat van
methaan
4. Groot oplosvermogen Water, en daardoor ook bloed, is een heel goed oplosmiddel voor
veel verschillende soorten stoffen (groot oplosvermogen) waardoor transport van stoffen
door je lichaam plaatsvindt, bijvoorbeeld brandstof naar spieren en afvalstoffen naar je
nieren.
2.3 Water als oplosmiddel
Bij het oplossen van een stof in een oplosmiddel gebeuren drie dingen:
- De bindingen tussen de moleculen van de stof worden verbroken.
- De bindingen tussen de moleculen van het oplosmiddel worden verbroken.
- Er ontstaan nieuwe bindingen tussen moleculen van de stof en het oplosmiddel.
Oplossing Moleculen van een vast of Altijd helder
vloeibare stof zijn volledig
gemengd met de moleculen
van een oplosmiddel.
Suspensie Deeltjes van een vaste stof Altijd troebel of ondoorzichtig
zweven in een vloeistof.
Emulsie Druppeltjes van een vloeistof Altijd troebel
zweven in een vloeistof.
Oplosbaarheid het maximale aantal gram dat kan oplossen in een kilogram van een bepaald
oplosmiddel. De oplosbaarheid hangt af van:
- De stof zelf
- Het oplosmiddel
- De temperatuur van het oplosmiddel. Voor vaste stoffen geldt: hoe hoger de temperatuur
van de vloeistof, des te groter is de oplosbaarheid.
Voor gassen geldt: hoe hoger de temperatuur, des te kleiner is de oplosbaarheid
2.4 Waterstofbruggen
Atomen in een molecuul worden bij elkaar gehouden door gedeelde elektronen: een
gemeenschappelijk elektronenpaar. Als deze gedeelde elektronen zich midden tussen de atomen
bevindt, is sprake van ‘gewone’ atoombinding. Moleculen waarin uitsluitend ‘gewone’
atoombindingen voorkomen, worden bij elkaar gehouden door uitsluitend vanderwaalskrachten.
Als de gedeelde elektronen van een atoombinding zich meer bij het ene dan bij het andere atoom
bevinden, is sprake van een polaire atoombinding. Het atoom waar de gedeelde elektronen het
dichtstbij zitten, heeft een beetje een negatieve lading (δ-), terwijl het atoom waar de gedeelde
elektronen het verst vandaan zitten, een beetje positieve lading (δ+) heeft.
Moleculen waarin polaire atoombindingen voorkomen, worden naast vanderwaalskrachten ook door
elektrische krachten bij elkaar gehouden ten gevolge van polaire atoombindingen: waterstofbruggen
(H-bruggen).
2.1 watervoorziening
Hoeveelheid water
De totale hoeveelheid water op aarde wordt geschat op 1,4 miljard kubieke kilometer. Hiervan is
2,5% zoetwater en dat kan maar voor een klein deel worden gebruikt als drinkwater. De hoeveelheid
water op aarde verandert niet, maar het water verandert wel voortdurend van plaats. Dat heet de
waterkringloop. Hoe meer mensen er zijn, des te minder water is er per persoon beschikbaar.
Waterbeheer
Om ervoor te zorgen dat in de toekomst meer water beschikbaar komt, met name voor mensen die
nu al vaak een groot gebrek aan water hebben, moeten we:
- zuiniger met water omgaan;
- regenwater opslaan (dammen aanleggen, reservoirs bouwen);
- oppervlaktewater vanuit een ander gebied halen;
- grondwater oppompen;
- zeewater ontzilten.
Internationaal waterbeheer is nodig om conflicten en rampen te voorkomen.
2.2 De bijzondere stof water
Water is een unieke stof met unieke stofeigenschappen:
1. Dichtheid Bij de meeste stoffen hebben de moleculen in de vloeibare fase geen vaste
plaats meer, waardoor ze vrij kunnen bewegen. De afstand tussen de moleculen is dan
meestal iets groter dan in de vaste fase. Van de meeste stoffen is de dichtheid van de
vloeistof kleiner dan de dichtheid van de vaste stof. (Dichtheid = massa/volume)
Bij water daarentegen is de dichtheid van ijs kleiner dan de dichtheid van water. De
watermoleculen in ijs zitten verder van elkaar dan in water.
2. Soortelijke warmte Water heeft een grote soortelijke warmte. Dat betekent dat er veel
warmte nodig is om één kilogram water een graad warmer te maken. Als het water afkoelt,
komt deze warmte weer vrij. Doordat het stijgen en dalen van de temperatuur hierdoor
langzaam gaat, zijn er geen al te grote temperatuurschommelingen in gebieden met veel
water.
3. Hoog kookpunt De moleculen van methaan (aardgas) en water zijn ongeveer even zwaar.
Het kookpunt van water, 373 K, is veel hoger dan dat van methaan, 112 K. Watermoleculen
hebben aan de ene kant van het molecuul een kleine positieve en aan de andere kant een
kleine negatieve elektrische lading. De elektrische aantrekkingskrachten tussen de
watermoleculen zijn veel sterker dan de vanderwaalskrachten tussen de methaanmoleculen.
, Bij koken moeten moleculen elkaar loslaten. Bij water is daar dus meer energie, warmte,
voor nodig dan bij methaan. Daardoor is het kookpunt van water veel hoger dan dat van
methaan
4. Groot oplosvermogen Water, en daardoor ook bloed, is een heel goed oplosmiddel voor
veel verschillende soorten stoffen (groot oplosvermogen) waardoor transport van stoffen
door je lichaam plaatsvindt, bijvoorbeeld brandstof naar spieren en afvalstoffen naar je
nieren.
2.3 Water als oplosmiddel
Bij het oplossen van een stof in een oplosmiddel gebeuren drie dingen:
- De bindingen tussen de moleculen van de stof worden verbroken.
- De bindingen tussen de moleculen van het oplosmiddel worden verbroken.
- Er ontstaan nieuwe bindingen tussen moleculen van de stof en het oplosmiddel.
Oplossing Moleculen van een vast of Altijd helder
vloeibare stof zijn volledig
gemengd met de moleculen
van een oplosmiddel.
Suspensie Deeltjes van een vaste stof Altijd troebel of ondoorzichtig
zweven in een vloeistof.
Emulsie Druppeltjes van een vloeistof Altijd troebel
zweven in een vloeistof.
Oplosbaarheid het maximale aantal gram dat kan oplossen in een kilogram van een bepaald
oplosmiddel. De oplosbaarheid hangt af van:
- De stof zelf
- Het oplosmiddel
- De temperatuur van het oplosmiddel. Voor vaste stoffen geldt: hoe hoger de temperatuur
van de vloeistof, des te groter is de oplosbaarheid.
Voor gassen geldt: hoe hoger de temperatuur, des te kleiner is de oplosbaarheid
2.4 Waterstofbruggen
Atomen in een molecuul worden bij elkaar gehouden door gedeelde elektronen: een
gemeenschappelijk elektronenpaar. Als deze gedeelde elektronen zich midden tussen de atomen
bevindt, is sprake van ‘gewone’ atoombinding. Moleculen waarin uitsluitend ‘gewone’
atoombindingen voorkomen, worden bij elkaar gehouden door uitsluitend vanderwaalskrachten.
Als de gedeelde elektronen van een atoombinding zich meer bij het ene dan bij het andere atoom
bevinden, is sprake van een polaire atoombinding. Het atoom waar de gedeelde elektronen het
dichtstbij zitten, heeft een beetje een negatieve lading (δ-), terwijl het atoom waar de gedeelde
elektronen het verst vandaan zitten, een beetje positieve lading (δ+) heeft.
Moleculen waarin polaire atoombindingen voorkomen, worden naast vanderwaalskrachten ook door
elektrische krachten bij elkaar gehouden ten gevolge van polaire atoombindingen: waterstofbruggen
(H-bruggen).
