Víz

Víz
A vízmolekula szerkezete	A vízmolekula 3D modellje
IUPAC-név	víz oxidán
Más nevek	dihidrogén-monoxid, hidrogén-hidroxid, aqua (latin)
Kémiai azonosítók
CAS-szám	7732-18-5
RTECS szám	ZC0110000
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	H2O
Moláris tömeg	18,01528(33) g/mol
Megjelenés	színtelen, szagtalan
Sűrűség	0,99701 g/cm³
Olvadáspont	0 °C (273,15 K) (32 °F)
Forráspont	100 °C (373,15 K) (212 °F)
Savasság (pKa)	15,74
Lúgosság (pKb)	15,74
Törésmutató (nD)	1,3330
Viszkozitás	0,8903 cP
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet	Hexagonális lásd jég
Molekulaforma	V-alakú
Dipólusmomentum	1,85 D
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfHo298	−285,85 kJ/mol
Hőkapacitás, C	75,28 J/mol·K
Veszélyek
EU osztályozás	nincsenek veszélyességi szimbólumok
Főbb veszélyek	Nincs
NFPA 704	0 0 1
R mondatok	nincs
S mondatok	nincs
LD50	>90 ml/kg (patkány, szájon át)
Rokon vegyületek
Rokon vegyületek	nehézvíz
Az infoboxban SI mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok standardállapotra (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A vízfelszín fodrozódása egy vízcsepp becsapódásakor

A vezetékes ivóvíz manapság az alapvető infrastruktúra eleme

A víz, vagyis a dihidrogén-monoxid (latinul: aqua) a hidrogén és az oxigén vegyülete, kémiai képlete H₂O. Színtelen, szagtalan, íztelen, folyékony kémiai anyag, melynek mikroorganizmusoktól mentes állapotban olvadáspontja 0 °C, forráspontja 100 °C 101,3 kPa nyomáson. Egészen -48 Celsius-fokig túlhűthető.

A „víz” megnevezés általában a szobahőmérsékleten folyékony állapotra vonatkozik, szilárd halmazállapotban jégnek, légnemű halmazállapotban gőznek nevezik. Dipólusmolekulák alkotják. A víz egy amfoter vegyület, ami azt jelenti, hogy viselkedhet savként és bázisként is.

A vendéglátásban a vezetékes és palackozott ivóvízzel, a forrásvízzel, a szikvízzel, az ásványi anyaggal dúsított ivóvízzel, az ízesített vízzel, a természetes ásványvízzel és a gyógyvízzel találkozhatunk. Napjainkban az ivóvizet már előállítják, kitermelik, és csővezetékeken keresztül juttatják el a felhasználókig. Régen főleg kútból/gémeskútból húzták fel a vizet, bár még most is vannak ilyen kutak.

Az ivóvizek fajtái

1. Vezetékes ivóvíz
2. Palackozott ivóvíz
3. Forrásvíz
4. Szikvíz
5. Ásványi anyaggal dúsított ivóvíz
6. Ízesített víz
7. Természetes ásványvíz

Előfordulása a Földön

Vízkörforgás

• A víz a Föld felületén megtalálható egyik leggyakoribb anyag, a földi élet alapja.
• A Föld felületének 71%-át víz borítja, ennek kb. 2,5%-a édesvíz, a többi sós víz, melyek a tengerekben, illetve óceánokban helyezkednek el. Az édesvízkészlet gleccserek és állandó hótakaró formájában található részét nem számítva az édesvíz 98%-a felszín alatti víz, ezért különösen fontos a felszín alatti vizek védelme. Magyarország ivóvízellátásának több mint 95%-a felszín alatti vizeken alapszik. Kanada rendelkezik a legnagyobb édesvíz-tartalékokkal, a források 25%-ával.

Drasztikusan csökken a Föld ivóvízkészlete. Korunknak egyik nagy problémája az ivóvízhiány. 2006-ban a mezőgazdaság felelős a globális vízfogyasztás mintegy 80%-áért.

Geológiai értelemben a víz egyszerre két csoportba tartozik:

• Ásvány
• Kőzet

Ásványként az oxidásványok ásványosztályba és annak 1. alosztályába (egyszerű oxidok közé) tartozik, és a SiO₂-hoz hasonló tetraéderes elemi cellái hatszöges kristályrendszerű (hexagonális) kristálykifejlődést eredményeznek. Általános megjelenési formája a hatszöges oszlop lenne, ennek azonban leggyakoribb és legismertebb a kezdeti fázisa a hópihe, a hatszöges oszlop metszete.

Kőzetként monomineralikus, a hidrogén-oxid ásványból álló üledékes kőzet. Ezt nem befolyásolja a folyékony halmazállapot, ahogy a higany is lehet ásványos terméselem, sőt a földgáz is kőzetfajta.

Az ivóvíz

A közfogyasztású ivóvizek vizsgálatát és ellenőrzését Magyarországon az Országos Közegészségügyi Intézet, valamint a helyi Állami Népegészségügyi és Tisztiorvosi Szolgálat (ÁNTSZ) végzik. [1]

A közegészségügyi előírások a főzésre, mosogatásra, testi tisztálkodásra szolgáló víztől ugyanazokat a tulajdonságokat követelik meg, mint az ivóvíztől. Az előírások szerint az alábbi tulajdonságokkal kell rendelkeznie az ivóvíznek:

• Színtelen, átlátszó:

a vas-oxid-hidrát vörösessé, az algák zöldessé, a tőzeges talaj sárgássá festi, míg az algák, baktériumok, agyag és homok zavarossá tehetik a vizet. A festékanyagok olyan színűre színezik a vizet, amilyen színűek.

• Szagtalan:

A kén-hidrogén, klór, klórfenolok, szerves anyagok, gyári termékek és gázok élvezhetetlenné, nagyobb mértékben az egészségre is károssá tehetik a vizet.

• Kellemes ízű:

A tőzeges talajból származó vizek úgynevezett mocsárízzel, a magnéziumsók keserű, salétromsavas sók édes, a kloridok sós, a vas tintaízű vizet eredményeznek.

• Kellemes hőfokú legyen:

A legjobb a 10-14 °C-os ivóvíz.

• Ne legyen sem túl lágy, sem túl kemény:

A víz keménységét a benne oldott kalcium- és magnéziumsók adják.

• Ne tartalmazzon az egészségre ártalmas szennyező, fertőző anyagokat:

A vizsgálólaboratóriumok ki tudják mutatni a levegőből, a talajból bekerült szennyező anyagok mennyiségét. A vegyi anyagok közül a nitrát-, de különösen a nitritszennyeződés alkalmatlanná teszi, míg a nagyobb mennyiségű fluor a fogak elszíneződését, esetleg fogszuvasodást is okoznak. A vas- és mangánszennyeződéseket levegőztetéssel, homokrétegen és aktívszénen való átszűréssel javítják. A jódhiánytól golyvát kaphatnak az emberek. Előfordulhat még a fekáliával való fertőzés, ilyen esetekben a kólibaktérium okozta hasmenéssel kell számolnunk, ennek megszüntetésére felforralják, ultraibolya fénnyel besugározzák, vagy ózonizálják, klórozzák, vagy ezüst elektrokatadinezésével tisztítják meg a vizet. A háztartási és ipari víztisztítás jelenleg igen elterjedt módszere még a fordított ozmózis elve alapján történő víztisztítás.

A 18. század előtti írásokban az édes (iható) vizeket jónak nevezték.

Élettani jelentősége

Biológiai jelentősége óriási, a földi élet elképzelhetetlen nélküle, a sejt- és testnedvek legnagyobb részét víz alkotja. A vér ozmózisnyomásának normál szinten tartásában is jelentős szerepe van. Ajánlott a napi legalább 1,5-2 liter folyadék elfogyasztása, ez alapvető igénye szervezetünknek. Két-három napnál tovább az orvostudomány mai állása szerint az ember nem élheti túl a vízhiányt.

A víz rendkívül fontos szerepet betöltő kémiai anyag, a Föld vízburkát alkotja, kitölti a világ óceánjait és tengereit, az ásványok és kőzetek alkotórésze, a növényi és állati szervezetek pótolhatatlan része. Nagyon fontos az iparban, a mezőgazdaságban, a háztartásokban, a laboratóriumokban stb.

A vizekben élő állatok számára nélkülözhetetlen. Az oldott oxigént lélegzik kopoltyújukkal, másrészt télen, mivel 4 °C-on a legsűrűbb, a 4 °C-os víz a vizek aljára süllyed, és ezek után nem érintkezik a hideg levegővel, ezért nem fagy meg. Így az állatok áttelelhetnek megfagyás nélkül a tavak alsó részeiben.

Az alapelemek egyike

Szökőkút

A mitológia illetve az ókori tudomány több helyen fontos dologként hivatkozik a vízre: Az arisztotelészi négy alapelem (föld, víz, levegő, tűz) egyike.

Tulajdonságai

A víz poláris molekula

Két vízmolekula összekapcsolódása hidrogén-híd kötéssel folyékony vízben

A jégkristály kialakulásakor minden vízmolekula másik négy vízmolekulához kapcsolódik hidrogén-híd kötéssel

A víz színtelen, szagtalan, íztelen folyadék. Az ivóvíz kellemes ízét a benne oldott anyagok okozzák. A víz az egyetlen olyan anyag a Földön, amely mindhárom halmazállapotában megtalálható. A víznek +4 °C-on a legnagyobb a sűrűsége. Télen a folyóknak és tavaknak általában csak a teteje fagy be, így a jég alatt megmarad az élővilág. A jégben a vízmolekulák kristályt, vagyis molekularácsot alkotnak. A víz jó oldószer. 1 liter vízből kb. 1750 liter gőz keletkezik. Nagy hőmérséklet hatására (pl. olvadt fém) termikus bomlás következik be, azaz hidrogénre és oxigénre bomlik – ezek elegye az igen robbanékony durranógáz.

A víz sűrűsége 4 °C-on maximális, 20 °C-on 998,2 kg/m³.

A víz folyékony és szilárd halmazában is a vízmolekulák között hidrogénkötések (hidrogénhíd-kötések) jönnek létre: az egyik vízmolekula hidrogénatomja kapcsolódik a másik vízmolekula oxigénatomjának egyik nemkötő elektronpárjához. A molekulák közti hidrogénkötésben álló hidrogén és oxigén atommagok nagyobb távolságra vannak egymástól, mint a molekulán belüli kovalens kötésben álló hidrogén és oxigén atommagok. Egy vízmolekula összesen 4 másik vízmolekulához képes hidrogénkötéssel kapcsolódni. A folyékony halmazállapotú vízben nem minden hidrogénkötés jön létre, kialakulásuk és felbomlásuk folyamatos, csak részleges rendezettség alakul ki. Azonban a víz jéggé fagyásakor – azaz a molekularácsos kristályszerkezet kialakulásakor – minden hidrogénkötés létrejön, a molekulák között teljes rendezettség alakul ki, amely egyúttal rosszabb térkihasználtságot eredményez, mint amit a molekulák a folyékony vízben megvalósítanak: a molekulák a jégben távolabb helyezkednek el egymástól, nagyobb teret töltenek be, mint a vízben. Ez okozza azt, hogy a jég sűrűsége kisebb, mint a vízé, és fagyáskor a többi anyagtól eltérően a víz térfogata megnő (mintegy 9%-kal). Ezért úszik a jég a vízen.

A víz mint oldószer

A víz molekulája poláris molekula: az oxigénatomok felé eső molekularész kissé negatív, a hidrogénatomok felé eső rész pedig kissé pozitív töltésű. Ennek köszönhető, hogy a víz sok ionvegyület, például a konyhasó (NaCl) jó oldószere.

Túlhűtött víz

A víz jéggé alakulásához apró, szilárd szennyezőanyagoknak kell a vízben lenniük, amik körül a jéggé alakulás megindulhat. Ez átlagosan -12 °C körül következik be. Az ilyen hőmérsékletű víz kisebb rázkódás vagy porszem hatására is azonnal látványosan (3–5 cm/s) kristályosodásnak indul, de nem fagy meg teljesen. A jégkristályok között marad folyékony halmazállapotú víz, ami csak -48 °C-on fagy tömör jéggé. A mindenféle szennyeződéstől mentes („szupertiszta”) vizet ugyanis -48 °C-ig is le lehet hűteni anélkül, hogy jéggé fagyna. -48 °C-on azonban a víz szerkezete hirtelen jéggé alakul, melyet hangjelenség kísér. Ez a legtisztább víznél is bekövetkezik. A 0 és -48 fok közötti víz azért kezd el kristályosodni, mert a hidrogénhíd-kötések ekkor már képesek összetartani a vízmolekulákat. Elektromos töltés hatására a víz dermedéspontja megváltozik. Az egyébként szokásos -12 °C helyett, ha a felszín pozitív elektromos töltésű, akkor -7 °C lesz, míg negatív töltés esetén -18 °C-ig hűthető.

A kialakult anyag tovább hűthető. -120 °C alatt a víz sűrűn folyóvá válik. -135 °C-nál üvegesen áttetsző lesz kristályszerkezet kialakulása nélkül.

A Mpemba-paradoxon

A vízcsepp leszakadása

A víz különleges tulajdonsága, hogy változatos körülmények között a fagyni kitett meleg víz hamarabb fagy meg, mint mellette a hideg. A Mpemba-paradoxonra több részleges magyarázatot adtak, de a teljes megértéshez még további vizsgálatokra van szükség.

A víz sűrűségmaximuma

A víz sűrűségmaximuma a fagyáspont felett van (4 Celsius-fok). A sűrűség és a hőmérséklet közötti összefüggés $D=1-6,63*10^{-6}*(t-4)^{2}$, de némi hiba van benne. Az összefüggés nem lineáris.

Kapcsolódó szócikkek

Adattáblázat	Balneológia	Gyógyító fürdő	Gőzfürdő
Természetvédelem	Ivókúra	Terápia	Pszichrometria
Ásványi anyagok	Szájfürdő	Kút	A víz világnapja
Sótalanítás	Tengervíz	Ásványvíz	Kneipp kúra
Fiziológiás oldat	Ivóvízhiány	Holdi víz	bázis
Vízkeménység	hidrogén-peroxid	amfoter
hidrogén	oxigén	sav	lúg
édesvíz	négy elem	árvíz	pH

További információk

• Magyar Hidrológiai Társaság – a víz helyzete ma Magyarországon
• EU-s normák
• Kút létesítésének technológiája
• Esővízgyűjtők készítésének technológiája
• Vízpiac Magazin
• Physicists discover new quantum state of water (2011-02-04)
• Elképesztő: a világegyetem legnagyobb víztárolója egy kvazár körül. Mno.hu.
• A 4 °C-os víz sűrűsége – YouTube videó