Wasser

Wasser oder aqua (chemischer Formel H₂O, nach traditioneller Bezeichnung Wasserstoffoxid, neuer systematischer Name Oxid^[1]) ist chemische Verbindung Wasserstoffs und Sauerstoffs. Es ist die grundlegende Voraussetzung für das Leben auf Erde. Bei normaler Temperatur und Druck ist es farblose, klare Flüssigkeit ohne Geruch und Geschmack. In der Natur kommt es in drei Aggregatszuständen vor: fest (Schnee, Eis), flüssig (Wasser) und gasförmig (Wasserdampf).

Es ist die am weitesten verbreitete Substanz an der Oberfläche der Erde. Es ist eine wesentliche Komponente der Biosphäre und hat neben Boden die erste Bedeutung für die Sicherstellung der Ernährung der Menschheit. Es bildet 70 % des menschlichen Körpers und ist unerlässlich für Pflanzen und Tiere.

Es ist die grundlegende Komponente Biomasse, das Hauptmittel für den Transport von Nährstoffen, für ihre Aufnahme und Ausscheidung.
Für Pflanzen ist nicht nur die Gesamtmenge des Wassers im Jahr wichtig, sondern auch seine Vorkommen und Verteilung in der Vegetationszeit in Bezug auf ihre Wachstumsphasen.
Für viele Tiere ist Wasser das direkte Lebensumfeld.

Struktur des Wassers

Wasser ist eine chemische Verbindung aus zwei Atomen Wasserstoffs (H) und einem Atom Sauerstoffs (O). Die Atome in der Molekül des Wassers sind durch eine einfache polare kovalente Bindung verbunden. Die intermolekularen Wasserstoffbrücken sind z. B. für die hohe Siedetemperatur des Wassers von 100 °C verantwortlich.
Wasser kommt in der Natur in gasförmigem, flüssigem und festem Aggregatszustand vor.
Durch seine dipolare Struktur ist Wasser ein gutes Lösungsmittel für ionische Verbindungen.

Arten von Wasser

Nach dem Gehalt an gelösten mineralischen Stoffen

Trinkwasser – enthält eine geringe Menge an gelösten mineralischen Stoffen
Destilliertes – ist von mineralischen Stoffen befreit
Weich – enthält wenig mineralische Stoffe
Hart – aus Quellen aus dem Untergrund, enthält mehr mineralische Stoffe
- Mineralwasser – Nach dem Gehalt an gelösten Feststoffen (RL) werden natürliche Mineralwässer unterteilt in:
  - sehr niedrig mineralisiert (RL bis 50 mg/l)
  - niedrig mineralisiert (RL 50 – 500 mg/l)
  - mittel mineralisiert (RL 500 – 1500 mg/l)
  - hoch mineralisiert (RL 1 500 – 5 000 mg/l)
  - sehr hoch mineralisiert (RL 5 000 – 15000 mg/l)
  - Salzwasser (RL über 15000 mg/l)^[2].

Nach dem Zweck der Verwendung

Wasser für den Gebrauch – in Industriebetrieben (die Härte des Wassers wird reduziert und es wird von Ca²⁺ und Mg²⁺ befreit), in der Lebensmittelindustrie wird desinfiziertes Wasser benötigt (Chlorierung, Ozonierung, Bestrahlung mit ultraviolettem Licht)
Füllwasser – Wasser für Dampfkessel, befreit von mineralischen Salzen, um Kesselstein zu vermeiden, der Rohre verstopft
Trinkwasser – ist für den täglichen Gebrauch geeignet, ist von Schadstoffen befreit und enthält ein ausgewogenes Maß an mineralischen Stoffen, um die Gesundheit nicht zu gefährden
Abwasser -Abwasser ist verschmutztes Wasser, das in der Industrie, in der Landwirtschaft, in Haushalten, Krankenhäusern, Laboren usw. entsteht. Es wird in Kläranlagen gereinigt. Große Betriebe haben eigene Kläranlagen. Gemeinden leiten das Abwasser in die nächstgelegenen Kläranlagen

Nach dem Vorkommen

oberflächlich (Seen, Meere, Ozeane,...)
unterirdisch - mineralisch
Niederschlagswasser (Regen, Schnee,...)

Eigenschaften

Physikalisch

Oberflächenspannung – ist die Ursache für kapillare Phänomene, wie z. B. das Aufsteigen von Wasser in Kapillaren Boden und Gestein, die Benetzungsfähigkeit, die Schaumbildung usw.
Dichte – nimmt von 0 °C bis 3,98 °C zu, danach nimmt sie bei höherer Temperatur ab
Viskosität – beeinflusst zusammen mit der Dichte das hydraulische Verhalten des Wassers. Von ihrem Wert hängt z. B. die Geschwindigkeit der Filtration des Wassers Sand, die Geschwindigkeit der Sedimentation ab. Sie nimmt mit steigender Temperatur ab.
Elektrische Leitfähigkeit – hängt von der Konzentration der Ionen, ihrer Mobilität und der Temperatur ab. Der Gehalt an gelösten Salzen und Gasen erhöht die Leitfähigkeit des Wassers.
Wärmekapazität – große Wasserflächen wie Seen, Meere, Ozeane tragen zur Temperaturregulierung auf Erde bei.
Weitere Eigenschaften
- Absorption des Lichts
- Radioaktivität des Wassers
- Veränderungen der Aggregatszustände des Wassers

Chemisch

Sie sind durch den Gehalt an gelösten Stoffen im Wasser bedingt.

Sensorgestützt

Wir können sie mit menschlichen Sinnesorganen feststellen. Temperatur, Farbe, Trübung, Klarheit, Geruch und Geschmack.

Interessantes

Anomalie des Wassers – bei 3,98 °C hat es die höchste Dichte. Aufgrund dieser Eigenschaft können unterwasserlebende Tiere den Winter unter der Oberfläche überstehen, da das Wasser nicht bis zum Grund gefriert.
Beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand vergrößert sich sein Volumen 1 700-mal, wodurch eine volumetrische Arbeit geleistet wird.
22. März ist als Weltwassertag (World Water Day) ausgerufen

Wasser in der Natur

Vorkommen

Wasser kommt in der Natur in allen drei Aggregatszuständen frei vor.

Fest

Wasser kommt in Form von Eis und Schnee in großer Höhe über dem Meeresspiegel vor, wobei die Höhe, in der Eis und Schnee natürlicherweise vorkommen, sich in Richtung der Pole allmählich verringert. Fast die gesamte Fläche Antarktis und Arktis ist das meiste Jahr über vereist. Ebenso kommt Schnee und Eis in großer Menge im mittleren Klimaband während des Winters vor, in dem flüssiges Wasser von selbst gefriert und Niederschläge in Form von Schnee fallen.

Flüssig

Im flüssigen Aggregatszustand kommt Wasser auf der Erde in größtem Umfang vor. Es kommt in Form von Seen, Flüssen, Bächen, Ozeanen und Meeren vor, befindet sich im Boden und Sümpfen. Der größte Teil des Wassers befindet sich in den Ozeanen in Form von salzigem Wasser, wobei es 71 % der Erdoberfläche bedeckt.

Gasförmig

Wasserdampf befindet sich in der Atmosphäre und macht 1 bis 4 Prozent aus.

Quantenmäßig (vorübergehende Benennung)

Neueste entdeckte Aggregatsform des Wassers, die Zeichen eines Quantensystems zeigt. In der Natur wurde es in superkleinen Kanälen mit hexagonalem Querschnitt innerhalb des Minerals Beryll gefunden, dessen Abarten auch die Edelsteine Aquamarin und Smaragd sind.

Einfach ausgedrückt, können wir sagen, dass Tunneln daran liegt, dass ein Teilchen (in diesem Fall die gesamte Wassermolekül) eine Barriere überwindet, d. h. durchtunneln und sich auf beiden Seiten der Barriere befinden kann, oder überall innerhalb der Barriere.^[3]

Wasserkreislauf in der Natur

Weitere Informationen im Hauptartikel: Wasserkreislauf

Die Erde erhält Strahlung von Sonne, die Erdoberfläche erwärmt sich, Wasser wird zu Dampf, der in die Atmosphäre aufsteigt. In der kälteren Atmosphäre kondensiert der Wasserdampf Kondensation, bilden Wolken, in flüssiger oder fester Form fallen sie auf die Erdoberfläche und fließen sofort über sie ab oder dringen in sie ein. Ein Teil der Niederschläge verdunstet und setzt den Kreislauf fort.

Verschmutzung des Wassers

Wasser wird durch chemische Stoffe, Erdölprodukte, Schwermetalle, radioaktiven Abfall und Abwasser herabgesetzt. Zu den größten Verschmutzungquellen gehören die Herstellung von Cellulose und Papier, die Verarbeitung von Erdöl – Erdölhydrocarbone verursachen Geruchs- und Geschmacksfehler im Wasser.

Nutzung durch den Menschen

Der Mensch nutzt Trinkwasser für seine täglichen Bedürfnisse. Oberflächenwasser muss für Trinkwasser in Wasseraufbereitungsanlagen behandelt werden. Zunächst werden feste Stoffe abgesetzt, dann werden chemische Stoffe dem Wasser zugesetzt. Diese bilden mit Schadstoffen eine Flocke, die sich auf den Boden absetzt. So behandeltes Wasser wird durch einen Sandfilter gefiltert. Filter fangt abgesetzte Flocken und andere Schadstoffe auf. Er fängt jedoch z. B. nicht Öle, Farben auf.

Funktion des Wassers

biologisch – Nahrung für die Menschheit, Tierwelt, Pflanzenwelt, klimatische und bodenmäßige Faktor
gesundheitlich – persönliche und öffentliche Hygiene des Menschen, Reinigung, Abfallbeseitigung, Heizung, Klimaanlage, usw.
kulturell und ästhetisch – Landschaftsverschönerung