Vízügyi Közlemények, 2000 (82. évfolyam)

3-4. szám - Somlyódy László: A víz és a vízgazdálkodás

A víz és a vízgazdálkodás 357 A víz élet és halál, fájdalom és öröm, állandóság és változékonyság. Vajon tudatában vagyunk-e annak, hogy mekkora érték? A víz kémiai specifikus tulajdonságai szerteágazó következményekkel rendelkeznek. A víz olvadás- és forráspontja más folyadékokénál magasabb, mert a kinetikus energiának le kell győznie a hidrogénhidak kötési energiáját is. A víz fajlagos hőkapacitása és párolgáshője nagy, kiváló hütőanyag. Ez egyaránt fontos tulajdonság a földi klíma szabályozása, a melegvérű állatok (verejtékezés, párologtatás a nyálkahártyákról és a tüdőből stb.) hőmérséklet-szabályozása és az ipari hűtés számára. A víz sokkal stabilabb és kiegyenlítettebb hőmérsékletű környezetet jelent az élővilág számára, mint a szárazföld. A víz kémiai értelemben a létező legegyszerűbb és legkisebb aszimmetrikus molekula. A 16-os tömegszámú oxigénatomhoz két, egymással 105°fokos szöget bezáró, l-es tömegszámú hidrogénatom kapcsolódik. A nagy méretkülönbség miatt az oxigénatom magához vonzza a két hidrogénnek a kovalens kötésben részt vevő elektronját. Emiatt a vízmolekula erősen polarizált: az oxigénatom negatív, a hidrogének pozitív töltésüek. A dipólusmomentum és a dielektromos állandó nagy. A szomszédos molekulák ellentétes töltéseinek vonzása a kovalens kötésnél gyengébb, ám jelentős energiájú hidrogénhidakat alakítanak ki. Az ideális jégkristályban az oxigénatomok egy tetraéder középpontjában helyezkednek el, a négy csúcson a 2 kovalensen kötött és a két hidrogénhiddal kapcsolódó hidrogénatomot találjuk. A hőmérséklet emelkedése a molekulák kinetikus energiájának növekedését jelenti. A jég megolvadásakor a rendezett belső szerkezet részben felbomlik, a molekulák közelebb kerülnek egymáshoz. A térfogat csökken, a sűrűség növekszik. Légköri nyomáson a sűrűség 4 °C-on a legnagyobb, ezért a víz felülről kezd befagyni. A jó hőszigetelő jég megvédi az alatta levő víztömeget a lehűléstől és megfagyástól. A jég térfogati tágulása okozza a kőzetek fizikai mállását, amely a talajképzödés első lépése. A hőmérséklet növekedésével csökken az egymással asszociált vízmolekulák száma. A térfogat növekszik, a sűrűség csökken. A vízgőzben már nincsenek asszociált molekulák. A víz forrásával járó térfogati munkát hasznosítja az ipari társadalom kulcsfontosságú technikai újítása, a gőzgép. A folyékony halmazállapotú víz felületén elhelyezkedő molekulákat a hidrogénhidak kohéziós ereje befelé húzza, a víz felületi feszültsége nagy. A belső kohézió miatt a víz viszkozitása is nagy. Kapillárisokban a víz más folyadékoknál magasabbra emelkedik. Ezen a tulajdonságon alapul a magasabb rendű (edénynyalábos) növények nedvkeringése; ez teszi lehetővé, hogy a talajvíz nedvesen tartsa a felső, a növények számára elérhető talajrétegeket. A nagy viszkozitás jelentős felhajtó erőt jelent. A vízben élö szervezeteknek nincs szüksége olyan támasztó és merevítő rendszerekre, mint a szárazföldi élőlényeknek. Ugyanakkor a vízbeli mozgás lényegesen több energiát emészt. Dipólusos tulajdonsága miatt a víz a legáltalánosabb oldószer. A sók ionokra disszociálnak benne, az anionokat és a kationokat hidrátburok veszi körül. A víz az aszimmetrikus szerkezetű gázokat is jól oldja, ezekkel gyakran kémiai reakcióba lép. A légkör zömét alkotó szimmetrikus (apoláros) N2 és Ch gáz rosszul oldódik. Kémiai értelemben tiszta, oldott anyagokat nem tartalmazó vizet csak a legmodernebb technikával (például fordított ozmózissal) lehet előállítani. A kevés oldott iont tartalmazó