Waasser

Vu Wikipedia
Wiesselen op: Navigatioun, sichen

Waasser (H2O) ass eng chemesch Verbindung aus den Elementer Sauerstoff (O) a Waasserstoff (H).

H2O ass déi eenzeg Chemesch Verbindung, déi natierlech an allen dréi Aggregatzoustänn virkënnt
Molekular Verbindunge wéi Waasser si bei Raumtemperatur alleguer flësseg, gasfërmeg oder - méi seele - wuess- bis konschtstoffaarteg

D'Bezeechnung Waasser gëtt besonnesch fir de flëssegen Aggregatzoustand gebraucht. Am festen, also gefruerenen Zoustand, gëtt et Äis genannt, am gasfërmegen Zoustand Waasserdamp.

Virkommen[änneren | Quelltext änneren]

Äerd[änneren | Quelltext änneren]

Grouss Deeler vun der Äerduewerfläch si mat Waasser bedeckt, woubäi dëst besonnesch op der Südhallefkugel de Fall ass a sech ganz extrem un der Waasserhallefkugel weist. D'Versuergung vun der Weltbevëlkerung mat hygienesch an toxikologesch onbedenklechem Drénkwaasser, grad wéi mat genuch Notzwaasser, ass eng vun de gréissten Erausfuerderungen un d'Mënschheet an den nächste Joerzéngten.

D'Wasservirkommen op der Äerd ass ongeféier 1 386 Millioune km3, wouvun eleng 1 338 Millioune km3 (96,5 %) op d'Salzwaasser vun de Weltmieren entfalen. Nëmmen 48 Millioune km3 (3,5 %) vum ierdesche Waasser si Séisswaasser. Dat mat 24,4 Millioune km3 (1,77 %) meeschte Séisswaasser ass als Äis un den Pole, Gletscheren an am Permafrostbuedem gebonnen a kann also net benotzt ginn. E weidere wichtegen Undeel mécht d'Grondwaasser mat 23,4 Millioune km3 aus. D'Waasser vun de fléissende Gewässer an de Banneséien (190 000 km3), vun der Atmosphär (13 000 km3), dem Buedem (16 500 km3) an de Liewewiesen (1 100 km3) ass am Verglach dozou zimlech onbedeitend. Dobäi steet nëmmen e klengen Deel vum Séisswaasser als Drénkwaasser zur Verfügung. Am Ganze sinn 98,233 % vum Waasser flësseg, 1,766 % fest an 0,001 % gasförmeg. A sengen ënnerschiddleche Formen huet d'Waasser dobäi spezifesch Verweilzäiten an et zirkuléiert an engem Stéck am globalen Waasserkreeslaf.

Dës Undeeler kann een awer nëmmen op ongeféier bestëmmen a si verännere sech och staark am Laf vun der Klimageschicht, woubäi een dovun ausgeet, datt duerch d'Global Erwiermung den Undeel vum Waasserdamp an d'Luucht goe wäert.

D'Origine vum Waasser op der Äerd[änneren | Quelltext änneren]

D'Origine vum Waasser op der Äerd, a virun allem d'Fro, firwat et op der Äerd däitlech méi Waasser gëtt wéi op anere Planéiten déi der Äerd gläichen, ass bis haut net wierklech erkläert. En Deel vum Waasser däerft duerch d'Ausgasen vum Magma entstane sinn, kënnt also am Endeffekt aus dem Banneschte vun der Äerd. Ob domat awer d'Mass vum Waasser erkläert ka ginn ass d'Fro. Weider grouss Undeeler kënnen awer och duerch Aschléi vu Koméiten, transneptuneschen Objeten oder waasserräichen Asteroiden (Protoplanéiten) aus dem baussechte Beräich vun der Haaptasteroidenceinture op d'Äerd komm sinn. Miessunge vum Isotopeverhältnes vum Deuterium zum Protium (D/H-Verhältnes) deit dobäi awer éischter op Asteroiden hin, well a Waasseraschlëss a Chondritten ähnlech Verhältnesser fonnt goufe wéi am ozeanesche Waasser, wougéint d'Miessunge vun deem Isotopeverhältnes a Koméiten an an transneptuneschen Objeten nëmme schlecht mat ierdeschem Waasser iwwerenee klappen.

Sonnesystem[änneren | Quelltext änneren]

Baussent der Äerd gëtt et och Waasser zwar a gigantesche Quantitéiten, mä dofir awer nëmmen "dënn verdeelt": entweder als Äis op aneren Himmelskierperen oder als Waasserdamp. Als Äis gouf Waasser a Koméiten ("knaschteg Schnéibäll"), um Mars an op e puer Mounde vun den baussenzege Planéiten nogewisen. Eleng schonn d'Réng vum Saturn enthalen ongeféier 20-30 % sou vill Waasser wéi et ës op der Äerd gëtt. Vill Hiweiser deiten drophin, datt de Mars an der Fréizäit vu senger Entwécklung oppe Waasserflächen hat. Zu de Mounden zielen d'Jupitermounden Europa, Ganymed a Kallisto, all d'Mounde vum Saturn a vum Uranus, d'Mounde vum Neptun (ënner anerem den Triton (de gréisste Mound vum Neptun), an de Charon, deen eenzege bekannte Mound vum Pluto. Hiweiser op Äis a Meteorittekrateren an der Ëmgéigend vun de Pole gëtt et souguer beim Merkur, deem Planéit, deen am nooste bei der Sonn ass. Et ass och méiglech, datt um Mound, um Fong vun déiwe Krateren an de Polregiounen, Äis als Relikt vun Aschléi vu Koméiten iwwerlieft huet. Wann dat sech géif als wouer erweisen, da wier dat Äis eng wichteg Waasser- a Sauerstoffquell fir spéider Basen um Mound, mä bis elo sinn dat nëmme Spekulatiounen.

Physik vum Waasser[änneren | Quelltext änneren]

De festen Zoustand vum Waasser ass d'Äis, de gasfërmegen de Waasserdamp. A wéi enger Phase d'Waasser ass hänkt vum Drock P a vun der Temperatur T of. Bei enger ganz bestëmmter Konditioun vu P an T kéint d'Waasser gläichzäiteg ënner deenen dräi Forme "fest", "flësseg" a "gasfërmeg" vir; dëse sougenannten Tripelpunkt vum Waasser kënnt vir wann:

  • d'Temperatur 273,16 K (0,01 °C) ass an
  • den Drock 611,2 Pa.
De Phasendiagramm vum Waasser, weist den Zoustand vum Waasser a Funktioun vu senger Temperatur a vum Drock

D'Eenheet vun der Temperatur, fréier Grad Celsius, haut Kelvin, gëtt mat Hëllef vum Tripelpunkt vum Waasser definéiert.

D'Vitesse vum Schall am Waasser ass 1 500 m/s ënner normale Konditioune vun Drock an Temperatur.

D'Mass vun 1 cm³ Waasser bei 4 °C ass 1 g. Doraus ergëtt sech ënner normale Konditiounen eng Waassermass vun 1 000 kg/m³, eng Tonn pro Kubikmeter oder ee Kilogramm pro Liter.

D'spezifesch Wäermt vum Waasser ass 4186 J/(kg·K) ënner normale Konditiounen vun Drock an Temperatur. An alen Eenheetssystemer gouf d'Waasser benotzt fir d'Wäermt ze definéieren: eng Kalorie (respektiv eng Frigorie) war déi Wäermt, déi huet missen zougefouert (respektiv ofgefouert) ginn fir d'Temperatur vun engem Gramm Waasser ëm 1 Grad Celsius erop, respektiv erof ze setzen; dat entsprécht 4,185 Joule.

E puer Eegenschafte vum Waasser a Funktioun vun der Temperatur
Temp. (°C) Dicht (g/cm3) Spezifesch Wäermt (J/g.K) Zéiflëssegkeet (µPa.s)
0 0.99984 4.2176 1793
10 0.99970 4.1921 1307
20 0.99821 4.1818 1002
30 0.99565 4.1784 797.7
40 0.99222 4.1785 653.2
50 0.98803 4.1806 547.0
60 0.98320 4.1843 466.5
70 0.97778 4.1895 404.0
80 0.97182 4.1963 354.4
90 0.96535 4.2050 314.5
100 0.95840 4.2159 281.8
Kachtemperatur vum Waasser ofhängeg vun der Héicht
Héicht (m) Temp. (°C)
0 100
4807 (Mont Blanc) 85
8848 (Mount Everest) 72

Waassermoleküll[änneren | Quelltext änneren]

Wéi all chemesch Verbindung aus zwee Netmetalle besteet och Waasser aus Moleküllen. Well d'Waassermoleküll - wéi de folgenden Artikeltext weist - polar ass, en Dipol, huet Waasser besonnesch Eegeschaften:

  • D'Anomalie vum Waasser (et huet bei +4oC déi héchst Dicht, sou datt Äis schwëmmt),
  • déi héchst Wäermtkapazitéit vun alle Flëssegkeeten (75,366 J/K x-mol),
  • déi gréisst Uewerflächespannung vun alle Flëssegkeeten (mat Ausnam vum Queckselwer; beim Waasser ass se a fiichter Loft 72 mN/m bei +20oC, sou dat méi liicht Drëppsen entstinn),
  • déi gréisst Verdampfungsenthalpie vun alle Flëssegkeeten (2281,6 kJ/mol; dohier kënnt déi killend Wierkung beim Schweessen), souwéi eng héich Schmëlzenthalpie (6,01 kJ/mol; doduerch huet Salzwaasser nëmmen eng kleng Baisse vum Gefréierpunkt am Verglach zu rengem Waasser), an
  • eng ganz kleng Leetfäegkeet fir d'Wäermt (sou datt Mierer gutt Späichere fir d'Wäermt sinn).

Déi Stoffeegeschafte ginn duerch d'Struktur vum Waassermoleküll erkläert: et ass gewénkelt, polar an et ka Waasserstoffbrécke bilden.

Geometrie vum Waassermoleküll
Verkettung vun de Waassermoleküllen iwwer Waasserstoffbrécken zu engem Cluster

D'Moleküll vum Waasser besteet aus zwee Waasserstoffatomer an engem Sauerstoffatom. Geometresch ass d'Waassermoleküll gewénkelt, sou datt déi zwee Waasserstoffatomer an déi zwee Elektronepueren an d'Ecke vun engem geduechten Tetraeder geriicht sinn. De Wénkel, deen déi zwou O-H-Bindungen bilden, ass 104,45°. Doduerch, datt déi fräi Elektronepuere méi Plaz brauchen, divergéiert e vum idealen Tetraederwenkel (~109,47°). D'Längt vun den O-H-Bindungen ass jeeweils 95,84 Picometer.

De Sauerstoff huet op der Pauling-Skala mat 3,5 eng méi héich Elektronegativitéit wéi de Waasserstoff mat 2,1. D'Waassermoleküll huet doduerch zimlech däitlech Partialladungen. A Kombinatioun mat der dräieckeger Geometrie kënnt et op der Säit vum Sauerstoff zu enger negativer an op der Säit vun den zwee Waasserstoffatomer zu enger positiver Polaritéit. Dëst bewierkt en Dipolmoment, deen an der Gasphase 1,84 Debye ass.

Waassermoleküllen hunn duerch Waasserstoffbrécke Wiesselwierkunge mateneen an hunn doduerch och ausgeprägten tëschemolekular Unzéiungskräften. Dobäi handelt et sech awer net ëm bestänneg a fest Verkettungen. De Verband vun deene Waassermoleküllen déi sech iwwer Waasserstoffbrécke verkette besteet nëmme Brochdeeler vu Sekonnen, duerno léise sech déi eenzel Moleküller erëm aus dem Verband a verkette sech grad sou séier op eneits. Dëst widderhelt sech an engem Stéck a féiert zur Bildung vun engem variable Cluster. Heiduerch kënnt et zu wichtegen Eegeschaften wéi der Dichtanomalie.

No der Isotopenzesummesetzung vum Waassermoleküll ënnerscheet een: schwéiert Waasser, hallefschwéiert Waasser an iwwerschwéiert Waasser. D'Molarmasse sinn ongeféier 18 g/mol (H2O), 19 g/mol (HDO), 20 g/mol (D2O, HTO), 21 g/mol (DTO) an 22 g/mol (T2O).

Waasser als Drénkwaasser a Produkt[änneren | Quelltext änneren]

Stilles Mineralwasser.jpg

Déi Waasservirkommen déi fir d'Drénkwaasserversuergung benotzt kënne ginn, kann en ënnerscheeden an Nidderschlagswaasser, Uewerflächewaasser vu Flëss, Séien, Stauséien, Grondwaasser, Mineralwaasser a Quellwaasser. A Mëtteleuropa gëtt et eng zouverlässeg Waasserversuergung, déi gréisstendeels käschtendeckend an héichwäerteg ass, meeschtens duerch ëffentlech Ubidder. Gewéinlech kënnt d'Leitungswaasser aus der noer Regioun, fir déi de kommunale Versuerger och ökologesch Responsabilitéit iwwerhëlt. De weltwäite Waassermaart huet allerdéngs eng Croissance wéi kaum eng aner Branche. Dofir hu privat Ubidder e groussen Interessi dru fir Waasser als Handelswuer ze definéiere fir dëse Maart z'iwwerhuelen.

Och wann dat normaalt Drénkwaasser net direkt eng Handelswuer ass, sou gëtt dach vu munnechen Organisatiounen argumentéiert, datt duerch d'Globaliséierung et och zu engem indirekte Waasserexport, virun allem vun de Länner vun der Drëtter Welt, kënnt. Dat heescht zum Beispill datt fir den Ubau vu Banannen 1.000 l/m² Buedem noutwenneg sinn. Duerch Produktiounssteigerungen, déi fir den Export bestëmmt sinn, feelt dat Waasser dann der Bevëlkerung vum Land. (Quell: Wuppertaler Institut)

Waasserverbrauch[änneren | Quelltext änneren]

Waasser verschwënnt net einfach. "Verbrauch" ass de Verloscht vun der technescher (Verdonstung) an ökologeschem Gebrauch vum Waasser duerch onerwënschten oder schiedlech Stoffer. De Waasserverbrauch ass also dat fir de mënschleche Verbrauch benéidegt Waasser. Dëst ëmfaasst den direkte mënschleche Genoss (Drénkwaasser) grad sou wéi déi Quantitéit, déi fir dat alldeeglecht Liewen (wäschen, kachen, asw.), fir d'Landwirtschaft, den Handel an d'Industrie (kuckt och bei Notzwaasser) gebraucht gëtt. De Waasserverbrauch ass dofir och net nëmmen eng Mooss fir d'Nofro vum Waasser, mä och fir d'Entsuergung (Kanalisatioun, Kläranlag).

De Waasserbedarf an Däitschland zum Beispill war 1991 47,9 Milliarden m3, wouvun eleng 29 Milliarden m3 als Killwaasser fir Kraftwierker gebraucht goufen. Ronn 11 Milliarden m3 goufen direkt vun der Industrie benotzt, 1,6 Milliarden m3 vun der Landwirtschaft. Nëmme 6,5 Milliarden m3 goufe fir Drénkwaasser benotzt. Den duerchschnëttleche Waasserverbrauch ass ongeféier 130 Liter pro Awunner an Dag (dovun ongeféier 1 Liter fir ze Drénken (nieft Cola, Béier an anerem Gedrénks déi jo och Waasser enthalen).

Waasserversuergung[änneren | Quelltext änneren]

Staate mat deem Séisswaasser wat sech am mannste pro Awunner a Joer erneiert

D'Versuergung vun der Mënschheet mat properem Waasser stellt d'Mënschen net nëmmen an den Entwécklungslänner virun e grousse logistesche Problem. Nëmmen 0,3 % vun de weltwäite Waasserreserve kënnen als Drénkwaasser benotzt ginn, dat sinn 3,6 Millioune km3 vun insgesamt ongeféier 1,38 Milliarde km3.

Fir der Waasserknappheet an nidderschlagsaarme Länner ze begéine gouf et schonn déi verrecktsten Iddien. Sou gouf zum Beispill scho virgeschloen e risegen Äisbierg mat Schlepper iwwer d'Mier ze zéien: dee géif ënnerwee nëmmen zum Deel schmëlzen, a vun deem Äisbierg dee lues a lues entdeet kéint een dann Drénkwaasser opfänken.

Kulturell Bedeitung vum Waasser[änneren | Quelltext änneren]

Wéinst senger grousser Bedeitung gouf d'Waasser scho bei de fréiste Philosophen zu de véier Urelementer gezielt. Den Thales vu Milet huet am Waasser souguer den Urstoff vun allem wat ass gesinn.

Waasser an den antike Wëssenschaften an an der Philosophie[änneren | Quelltext änneren]

Ikosaeder

D'Waasser ass an der vum Empedokles ageféiert an da virun allem vum Aristoteles vertruede Véier-Elemente-Léier nieft Feier, Loft an Äerd en Element.

Grad sou kënnt d'Waasser an der taoistescher Fënnef-Elemente-Léier vir (nieft Holz, Feier, Äerd a Metall). D'Bezeechnung Element ass hei awer net ganz richteg, well et sech em verschidde Wandlungsaspekter vun engem zyklesche Prozess handelt.

Am antike Griicheland gouf dem Element Waasser den Ikosaeder als ee vun de fënnef Platonesche Kierper zougeuerdent.

Waasser an de Reliounen[änneren | Quelltext änneren]

Déi traditionell Wäschung am Ganges bei Haridwar

An de Reliounen huet d'Waasser dacks en héije Stellewäert. Dacks gëtt déi rengegend Kraaft vum Waasser beschwuer, zum Beispill bei de Moslemen ënner der Form vum rituelle Wäsche vun de Féiss ier een an eng Moschee erageet, oder am Glawe vun den Hindu beim rituelle Bueden am Ganges. Am Juddentum huet sou gutt wéi all Gemeng eng Mikwe, e Ritualbad.

Dafbuer aus der Kathedral vu Magdeburg

Déi chrëschtlech Daf gouf bis an de spéide Mëttelalter duerch Ënnerdauchen oder Iwwerschëdde mat Waasser als Ganzkierperdaf vollzunn; am Weste geschitt se haut meeschtens nach just duerch Besprenge mat Waasser. D'Daf bedeit d'Hinwendung zu Christus an d'Opnam an d'Kierch. Si steet och symbolesch fir d'Stierwen (Ënnerdauchen) an d'Operstoen (Ukommen um Uwänner vum neie Liewen). An der kathoulescher an an der orthodoxer Kierch spillt d'Wäiwaasser eng besonnesch Roll. Virun allem déi rengegend Kraaft vum Waasser war ëmmer nees e Grond fir iwwer d'Bedeitung vum Waasser fir d'Liewen an och fir e Liewen nom Doud nozedenken.

Um Spaweck[änneren | Quelltext änneren]

Commons: Waasser – Biller, Videoen oder Audiodateien