Apa este lichidul cu cea mai mare raspandire ( ocupand aproximativ ¾ din suprafata globului terestru ) si, fara exagerare, cel mai important pentru viata. Apa este „matricea vietii”. Ea este importanta nu numai pentru faptul ca este, din punct de vedere cantitativ,componentul major al organismelor vii, dar si pentru motivul ca ia parte la organizarea structurala a biosistemelor si la activitatea metabolica celulara. Strucura moleculara de apa In molecula de apa, nucleele celor doi atomi de hidrogen formeaza cu centrul atomului de oxigen un unghi de 104054’. Ca urmare a acestei structuri molecula de apa are un moment electric pronuntat. Molecula de apa nu contine atomul de oxigen in stare fundamentala-dovada ca unghi dintre legaturile O2-H2, este de 900- ci intr-o stare de hibridizare de tip practic sp3. Doi din acesti orbitali sunt de legatura si formeaza cu cate un orbital de la cei 2 atomi de H, doi orbitali moleculari localizati, adica doua legaturi dicentrice. La atomul de O2 mai raman doi orbitali moleculari de nelegatura. Pentru explicarea particularitatilor apei ca: densitate maxima la 40C, cresterea volumui la trecerea apei in stare solida, valoarea ridicata a caldurilor latente de topire si de vaporizare etc. s-a admis ca moleculele de apa sunt prin legaturi de H2. Se formeaza doua legaturi covalente polare O2-H2. Molecula de apa este covalenta polara; este un dipol. Compozitia apei pure Stabilirea compozitiei apei se poate face pe cale de analiza sau pe cale de sinteza. Molecula de apa fiind foarte stabila, descompunerea apei in componentele ei poate fi realizata prin disociere termica la temperaturi inalte. (peste 10000C): H2OH2+1/2O2;
∆ H= -284.4 kJ*mol-1
sau prin electroliza. In laborator se poate folosi in acest scop voltametrul. Pentru stabilirea compozitiei apei pe cale de sinteza, in laborator se foloseste eudiometrul. Proprietatile fizice si chimice.
Apa pura este un lichid fara miros si gust are o nuanta albastruie care poate fi observata numai la straturi de o adancime considerabila. La presiunea atmosferica standard (760 mm coloană de mercur sau 760 torr) temperatura de înghetare este de 0oC (32oF), iar punctul de fierbere de 100o C (212 o F). Apa atinge densitatea maxima la 4o C (39 o F) şi se extinde la înghetare. Ca majoritatea lichidelor , apa poate exista
într-o stare supraracita , adica poate ramane in stare lichida sub punctul sau de inghet. Apa poate fi usor racita la circa –25o C (-13o F) fara a îngheţa , în condiţii de laborator sau chiar în atmosfera. Apa supraracita va îngheta daca este agitata , daca se coboara temperatura mai mult , sau daca se adauga un cristal de gheata sau o alta particula. Proprietatile fizice ale apei sunt folosite ca standard pentru a defini , caloria , caldura specifica si latenta , precum şi pentru definirea originala a unitati de masa , gramul.
Apa este unul dintre cei mai cunoscuti agenti de ionizare. Deoarece majoritatea substanţelor sunt intr-o oarecare masura solubile in apa , adesea apa este considerata ca solventul universal. Apa se combinata cu anumite saruri pentru a forma hidranti. Reactionează cu oxizi de metal pentru a forma acizi. Joaca rol de catalizator in multe importante reactii chimice. Experimental s-a demonstrat ca apa este o combinatie chimica foarte stabila. Ea poate fi descompusa la peste 10000C sau cu ajutorul curentului electric: 2H2O = 2H2+ O2 Apa este foarte reactiva din punct de vedere chimic. Ea reactioneaza în anumite conditii cu metalele, nemetalele, oxizii bazici, oxizii acizi, cu unele saruri. a) Acţiunea apei asupra metalelor Metalele: potasiu, calciu, sodiu reactioneaza violent cu apa, la rece, cu formare de hidroxid şi degajare de hidrogen. Na + H2O = NaOH + 1/2H2 Magneziul reacţionează cu apa la cald sau în stare de vapori: Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 Aluminiul este atacat de apa numai dacă este curatat de stratul protector de oxid: 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 Fierul înroşit reactioneaza cu apa in stare de vapori si formeaza oxid feroferic (oxid al Fe II şi Fe III): 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 Plumbul, cuprul, mercurul, aurul, argintul nu sunt atacate de apa sau de vaporii acestuia. Unele metale se corodeaza în prezenta apei. Atacul este mai puternic în prezenta oxigenului şi a dioxidului de carbon. b) Acţiunea apei asupra nemetalelor Clorul în reactie cu apa formează apa de clor: Cl2 + H2O = HCl + HclO HclO = HCl + [O] Trecând un curent de vapori de apă peste cocs(carbon) la temperatura de cel putin 10000C se formeaza un amestec de monoxid de carbon şi hidrogen, denumit gaz de apa. Reactia are importanta industriala: C + H2O = CO + H2
c) Acţiunea apei asupra oxizilor Apa reacţioneaza cu oxizii metalici solubili cu formare de hidroxizi. Una dintre reacţiile cu importanta practică o constituie stingerea varului, reactie puternic exoterma. CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q Hidroxidul de calciu obţinut este relativ putin solubil în apa si de aceea la stingerea varului se obtine asa-zisul lapte de var, care reprezinta o suspensie fina de Ca(OH)2 într-o solutie saturata de hidroxid de calciu. La dizolvarea dioxidului de sulf în apa are loc si o reactie chimica din care rezulta o solutie acida, acid sulfuros. SO2 + H2O = H2SO3 Reactia cu carbidul sau carbura de calciu la CaC2 duce la formarea acetilenei, substanta organica utilizata la sudarea si taierea metalelor în suflatorul oxiacetilenic: CaC2 + 2H2O = HC +CH + Ca(OH)2 + Q. Utilizari Rolul apei in organism Apa reprezinta un excelent dizolvant pentru multe substanţe şi este mediul în care se desfãşoarã cele mai multe reacţii chimice legate de metabolismul substanţelor şi deci de viaţã.Rolul apei în organismul uman este foarte mare.Chimiştii ştiu foarte bine ce se întâmplã când vor ca douã substanţe sã reacţioneze între ele.De exemplu din carbonatul de sodiu şi sulfatul de cupru (piatra vânãtã) va rezulta carbonat de cupru şi sulfat de sodiu.Dacã se amestecã cele douã pulberi pur şi simplu aceastã reacţie nu va avea loc.Este nevoie ca substanţele sã fie dizolvate în prealabil în apã pentru ca reacţia sã aibã loc. În organismul uman au loc numeroase reacţii chimice care dau naştere la cãldurã, energie şi la metabolismul necesar vieţii.Aceste reacţii au nevoie de un mediu apos, altfel substanţele nu se pot desface în ioni, iar reacţiile nu pot avea loc. Pe lângã aceasta apa însãşi este un lectrolit slab, care se disociazã în ion de hidrogen (H+) şi hidroxil (OH-).Aceiaşi ioni au proprietãţi catalitice, ei accelerând un numãr considerabil de reacţii care în mod normal ar dura zile întregi, în prezenţa ionilor reacţiile au loc în câteva secunde. Apa are şi proprietatea de a acumula şi de a degaja cãldurã prin evaporare.Aceste însuşiri ale apei au un rol foarte important în fiziologia termoreglãrii.La temperaturile ridicate ale verii organismul uman primeşte mult mai multã cãldurã decât are nevoie.Dacã cãldurã nu s-ar elimina organismul ar avea mult de suferit.Din fericire organismul dispune de o serie de mijloace de eliminare a cãldurii.Schimbarea apei din stare lichidã în stare gazoasã presupune o pierdere de cãldurã de la corpul unde se afla apa.În corpul omenesc fiecare gram de apã evaporate de pe suprafaţa pielii (transpiraţie) la temperatura camerei înlesneşte pierderea a 580 de calorii mici. Surse de poluare Poloarea apelor afecteaza calitatea vietii la scara planetara. Apa reprezinta sursa de viata pentru organismele din toate mediile. Fara apa nu poate exista viataCalitatea ei a inceput din ce în ce mai mult sa se degradeze ca urmare a modificarilor de ordin fizic, chimic si bacteriologic.
Daca toata apa de pe pamant ar fi turnata în 16 pahare cu apa, 15 şi jumatate dintre ele ar contine apa sarata a oceanelor si marilor. Din jumatatea de pahar ramasa, mare parte este inglobata fie in gheturile polare, fie este prea poluata pentru a fi folosita drept apa potabila si astfel, ceea ce a mai ramane pentru consumul omenirii reprezinta conţinutul unei linguriţe. Din consumul mondial de apa, 69% este repartizat agricultirii, 23% industriei si numai 8% în domeniul casnic. Cauzele poluarii sunt : Scurgeri accidentale de reziduri de la diverse fabrici, dar si deversari deliberate a unor poluanţi; Scurgeri de la rezervoare de depozitare si conducte de transport subterane, mai ales produse petroliere; Pesticidele si ierbicidele administrate in lucrarile agricole care se deplaseaza prin sol fiind transportate de apa de ploaie sau de la irigaţii pana la panza freatica; Ingrasamintele chimice şi scurgerile provenite de la combinatele zootehnice; Deseurile si rezidurile menajere; Sarea presarata in timpul iernii pe sosele, care este purtata prin sol de apa de ploaie si zapada topita; Depunerile de poluanti din atmosfera, ploile acide. Poluantii apei sunt produsele de orice natura care contin substanţe în stare solida, lichida sau gazoasa, în conditii si în concentratii ce pot schimba caracteristicile apei, facând-o daunatoare sanatatii.
Universitatea Academiei de Stiinte a Moldovei
La Tema: Proprietatile, compozitia chimica si poluarea apei
Elaborat: Tumac Andrei
Chisinau 2011
