11 مهر 1400

ویژگی های آب

مولف: واحد آموزشی   /  دسته: علمی   /  رتبه دهید:

ویژگی های آب

آب چیست؟

آب در طبیعت به ۳ حالت جامد، مایع و گاز در طبیعت یافت می شود و در سطح زمین به فراوانی یافت می شود. بیش از ۶۸% از سطح کره زمین را آب در بر گرفته است، اما تنها ۳% این منابع آب قابل شرب هستند. منابع آب بسیار متنوع اند. این منابع شامل آب معدنی، آب زیر زمینی، آب سطحی، آب دریا، آب چشمه، آب قنات و آب چاه می شوند. آب از ترکیب دو عنصر هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است. وجود پیوند های هیدروژنی بین مولکول های آب ویژگی های استثنائی به آن بخشیده است.

حالت جامد ( یخ )

چگالی همه مواد از جمله آب با حرارت دیدن کاهش پیدا می یابد و با سرد شدن افزایش می یابد. انتظار می رود که آب نیز با سرد شدن و یخ زدن چگال تر شود اما این گونه نیست. آب یکی از اندک مواد موجود در طبیعت است که حالت جامد آن روی حالت مایعش شناور می ماند. ساختار یخ عامل این پدیده است. چگالی آب از دماهای بالا تا دمای ۴افزایش می یابد، اما پس از آن با کاهش دما به جای افزایش چگالی، شاهد کاهش آن هستیم. در واقع با یخ زدن آب، مولکول ها آهسته تر حرکت می کنند و این موضوع تشکیل پیوند هیدروژنی را ساده تر می کند و مولکول ها در یک ساختار کریستالی قرار می گیرند. با ایجاد این ساختار، حجم آب تا ۹% افزایش می یابد. این افزایش حجم بدون تغییر جرم، موجب کاهش چگالی شده و یخ روی آب شناور باقی می ماند. هر مولکول آب در حالت جامد با ۶ مولکول دیگر، پیوند هیدروژنی برقرار می کند.

حالت مایع ( آب ) 

ترکیباتی که کربن در آن ها وجود ندارد به ندرت در طبیعت و در دما و فشار استاندارد به حالت مایع یافت می شوند. اما آب در شرایط استاندارد به حالت مایع یافت می شود. این حالت موجب می شود که مولکول های آب پیوند های هیدروژنی کمتری با یکدیگر برقرار کنند. هر مولکول آب در حالت مایع با ۴ مولکول دیگر پیوند برقرار می کند.

حالت گاز ( بخار )

زمانی که آب می جوشد، پیوند های هیدروژنی شکسته می شوند. ذرات بخار بسیار سریع و با فاصله از یکدیگر حرکت می کنند، بنابراین فرصتی برای تشکیل پیوند هیدروژنی جدید وجود ندارد. عدم وجود پیوند های هیدروژنی می تواند دلیل سوختگی شدید بر اثر تماس با بخار آب را توجیه کند. بخار آب تمام انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند های هیدروژنی را در خود دارد. وقتی بخار آب با پوست شما برخورد می کند، این انرژی زیاد سبب سوختگی شدید می شود. سپس تحت یک واکنش حرارتی، بخار آب به مایع تبدیل می شود. این تبدیل اثر سوختگی را بیشتر می کند.

انواع آب

در کل ۴ نوع آب داریمآب نرم، آب سخت، آب سنگین، آب مقطر

آب نرم و آب سخت

آب باران، به نوعی آب نرم محسوب می شود. زمانی که این آب در طبیعت جاری می شود، مواد معدنی مثل آهک، کلسیم و منیزیم با آن ترکیب می شود. آب سخت به دلیل وجود مواد معدنی، آب مناسب تری برای نوشیدن است. این موضوع فقط از جهت سلامتی نیست، این آب مزه بهتری نیز دارد. آب نرم گاهی مزه شوری دارد و برای نوشیدن مناسب نیست، اما چرا ما آب شرب خود را نرم می کنیم؟ 

زمانی که آب می جوشد، تفاوت عمده آب نرم و آب سخت مشخص می شود. آب سخت پی از جوشیدن، رسوب بسیار زیادی از خود باقی می گذارد اما آب نرم اینگونه نیست. تاثیر آب سخت و آب نرم بر شستشو نیز با یکدیگر متفاوت است. آب سخت اصلا برای شستشوی لباس، ظروف با لکه های چرب، سطوح کثیف و مناسب نیست. حتی شستشوی موی سر با آب  سخت موجب می شود که سر شما همچنان کثیف و چرب به نظر برسد. استفاده از آب سخت برای ماشین ظرفشویی، انرژی بیشتری مصرف می کند. صابون نیز به دلیل واکنش شیمیایی خود با منیزیم و کلسیم تاثیر کمتری در پاکسازی دارد. با وجود همه این مشکلات تبدیل آب سخت به آب نرم امری ضروری است

با این ویژگی های اب سخت، آب نرم انتخاب بسیار مناسب تری برای انجام کارهای شست و شو است. با استفاده از این آب، صابون بهتر عمل می کند و لباس ها و ظروف تمیز تر می شوند. لیوان ها می درخشند و موهای شما تمیز تر می شود.

 

آب نرم برای افرادی که مشکلات قلبی عروقی دارند یا باید از مصرف زیاد سدیم پرهیز کنند،اصلا مناسب نیست. در پروسه نرم کردن آب، پس از جداسازی مواد معدنی از آب، سدیم موجود در ان افزایش می یابد. تحقیقات نشان داده است که بیماری های قلبی عروقی در مناطقی که میزان مواد معدنی موجود در آب آن بیشتر است، کمترین ریسک را دارند. راه هایی برای کاهش میزان سدیم موجود در آب وجود دارد که طعم آب را نیز بهتر می کند. آب نرم برای پوست نیز بهتر است زیرا مواد معدنی تحریک کننده ندارد.

سختی آب دو نوع مختلف دارد:

۱ ) سختی موقت: این نوع سختی به دلیل وجود کلسیم کربنات و منیزیم در آب بوجود می آید که به آن سختی کربناتی نیز می گویند. با جوشاندن آب، این سختی از بین می رود، کلسیم و منیزیم رسوب می کنند و آب سخت به آب نرم تبدیل می شد.

۲ ) سختی دائم: آبی است که سولفات، کلراید کلسیم و منیزیم دارد. در این حالت کلسیم و منیزیم رسوب نمی کنند و برای نرم کردن این نوع از آب سخت، باید از سدیم کربنات استفاده شود.

اندازه گیری میزان سختی و نرمی آب:

سختی آب در آزمایشگاه تعیین می شود و مقیاس اندازه گیری آن بر حسب ppm یا میلی گرم در لیتر است.

آب بسیار نرم بین ۰ تا ۶۰ ppm

آب متوسط بین ۶۰ تا ۱۲۰ ppm

آب سخت بین ۸۰ تا ۱۲۰ ppm 

آب خیلی سخت بیشتر از ۱۸۰ppm

آب سنگین:

به اکسید هیدروژن سنگین یعنی D2O، آب سنگین می گویند. دوتریوم ایزوتوپ پایداری از هیدروژن است که در طبیعت یافت می شود. خواص فیزیکی و شیمیایی آب شبیه به H2O است. این آب در راکتورهای هسته ای و سوخت اورانیوم به جای گرافیت به کار می رود

آب سنگین در سال ۱۹۳۳ توسط گیلبرت لوویس و از طریق برقکافت تولید شد. از هر ۳۲۰۰ مولکول آب موجود در طبیعت، تنها یکی از آن ها آب نیمه سنگین یا HDO است. با افزایش مقدار آب نیمه سنگین در آب، میزان آب سنگین نیز بیشتر می شود

برای تولید صنعتی آب سنگین به دستگاه های پیچیده ای برای تقطیر یا الکترولیز آب نیاز است، به همین دلیل بیشتر از روش های شیمیایی برای تهیه آب سنگین استفاده می شود.

 

کاربرد های آب سنگین:

کند کننده نیترون:

در رآکتور های هسته ای، از آب سنگین به عنوان کند کننده نیترون استفاده می شود تا اورانیوم ۲۵۵ را به اورانیوم ۲۵۶ تبدیل کند. فقط نوترون های کند می توانند با اورانیوم واکنش دهند.

آشکار کننده نوترینو:

از آب سنگین برای آشکار کردن نوترینو ها، ذراتی بنیادی و خنثی، استفاده می شود. دوتریوم موجود در آب سنگین می تواند این ذرات را آشکار کند.

آب مقطر

آب مقطر آبی است که ناخالصی آن از طریق تقطیر گرفته شده است. در این روش آب را جوشانده و بخار آن را به ظرف دیگری انتقال می دهند. دمای جوش آب مقطر کمتر از آب معمولی است.

کاربرد های آب مقطر

آزمایشگاه ها

مهم ترین ویژگی آب مقطر، عدم وجود مواد معدنی است. این ویژگی دلیل استفاده از این آب در آزمایشگاه هاست، چرا که خطای آزمایشگاهی را کاهش می دهد. H2O تنها چیزی است که در آب مقطر موجود است و ترکیب آن با دیگر مواد مشکلی ایجاد نمی کند.

آبیاری گیاهان

گیاهان، مواد معدنی مورد نیاز خود را از خاک دریافت می کنند و بیش از این مقدار می تواند برای آن ها مشکل ایجاد کند. مواد معدنی اضافی که در آب شهری وجود دارند مثل نمک و کلر، موجب می شود که انتخاب مناسب برای آبیاری گیاهان نباشد. بهتر است آب مقطر بریا ابیاری گیهان استفاده شود.

اتومبیل ها

آب مقطر به دلیل عدم وجود مواد معدنی، برای خنک کردن و تمیز کردن موتور اتومبیل ها مناسب است. همچنین برای خنک کردن سیستم رادیاتور اتومبیل نیز به کار می رود. در باتری خودرو ها نیز از این آب استفاده می شود، زیرا طول عمر آن را زیاد می کند و از خوردگی و زنگ زدگی آن جلوگیری می کند.

پزشکی و بهداشتی

استفاده از آب مقطر یکی از بهترین راه ها برای تمیز کردن وسایل بهداشتی و پزشکی است. به دلیل عدم وجود مواد معدنی لکی روی وسایل باقی نمی گذارد و برای سلامتی بیماران نیز مشکلی ایجاد نمی کند.

تصفیه آب

وجود مواد معدنی، باکتری ها، ویروس ها و دیگر عوامل بیماری زا آب موجود در طبیعت را غیر قابل شرب می کند. انسان ها با استفاده از روش های مختلفی، آب مورد نیاز خود را تصفیه و پاکسازی می کنند. بعضی از این روش ها برای حجم زیاد آب مناسب نیست اما می توان از آن ها برای تصفیه آب مورد نیاز جهت شستشو استفاده کرد.

شیوه های تصفیه آب بر اساس نوع آبی که به آن نیاز داریم متفاوت است، اما تعدادی روش کلی برای این کار وجود دارد.

۱ ( لخته سازی آب

لخته سازی آب به معنای اضافه کردن سولفات، آلومینوم مایع ( آلوم ) یا اضافه کردن پلیمر به آب ناخالص است. با اضافه کردن این مواد، بخش های آلوده به یکدیگر می چسبند و از آب جدا می شوند. این بخش های آلوده با چسبیدن به یکدیگر ماده ای لخته مانند می سازند که به سادگی قابل جداسازی نیست.

۲ ( رسوب گذاری

پس از مرحله لخته سازی، به مرحله رسوب گذاری می رسیم. در این مرحله، آب به آهستگی حرکت می کند و لخته ها به بخش های زیرین حرکت می کنند. لخته هایی که در زیر آب جمع اوری می شوند رسوب نامیده می شوند. این رسوب ها به دریاچه هایی مخصوص منتقل می شوند.

۳ ( پالایش

در این مرحله، آب از یک فیلتر مخصوص عبور می کند. این فیلتر ها از سنگ ریزه و شن و ماسه و گاهی آنترانسیت خرد شده ساخته شده اند. عبور دادن آب از فیلتر، ناخالصی ها را از آن جدا می کند و اثر ضدعفونی را در مرحله بعد افزایش می دهد. فیلتر ها به طور منظم ضدعفونی و پاکسازی می شوند

۴ ( ضدعفونی

قبل از اینکه آب وارد سیستم توزیع شود، برای پاکسازی از انگل ها، باکتری ها و ویروس های بیماری زا ضد عفونی می شود. کلر نیز در این مرحله بسیار موثر است.

۵ ( خشک کردن لجن ها

مواد جامدی که در مرحله رسوب گذاری و عبور از فیلتر، جداسازی شدند به دریاچه هایی جهت خشک شدن منتقل می شوند

۶ ( اضافه کردن فلوراید

در یان مرحله، غلظت یون های آزاد فلوراید را به حدی مطلوب می رسانند تا مشکلات دندانی که بر اثر مصرف آن به وجود می آیند، به حداقل برسند

۷ ( اصلاح Ph آب 

برای اصلاح میزان PH آب، آهک را با آب تصفیه شده ترکیب می کنند. این مرحله موجب تثبیت طبیعی آب نرم شده و خوردگی سیستم توزیع آب و لوله کشی ها را نیز کاهش می دهد. PH آب باید عددی بین ۶.۵ تا ۸.۵ باشد. هرچه PH آب پایین تر باشد، آب تمایل بیشتری به خوردگی دارد و هرچه بالاتر باشد آب تمایل بیشتری به ایجاد رسوب و ته نشینی دارد 

  

تعداد مشاهده (34)       نظرات (0)

نظرات کاربران درباره مقاله "ویژگی های آب"


نظرتان را بیان کنید

نام:
پست الکترونیکی:
نظر:
کد بالا را در محل مربوطه وارد نمایید
   

 
نقشه سایت