Waasser

Vu Wikipedia, der fräier Enzyklopedie.

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

H2O ass déi eenzeg Chemesch Verbindung, déi natierlech an allen dréi Aggregatzoustänn virkënnt.
H2O ass déi eenzeg Chemesch Verbindung, déi natierlech an allen dréi Aggregatzoustänn virkënnt.
Molekular Verbindungen wéi Waasser sinn bei Raumtemperatur alleguer flësseg, gasförmeg oder - méi seelen - wuess- bis konststoffarteg
Molekular Verbindungen wéi Waasser sinn bei Raumtemperatur alleguer flësseg, gasförmeg oder - méi seelen - wuess- bis konststoffarteg

D'Bezeechnung Waasser gëtt besonnesch fir de flëssegen Aggregatzoustand gebraucht. Am festen, also gefruerenen Zoustand, gëtt et Äis genannt, am gasförmegen Zoustand Waasserdamp oder einfach nemmen Damp.

Inhaltsverzeechnis

[Änneren] Virkommen

[Änneren] Äerd

Grouss Deeler vun der Äerd si mat Waasser bedeckt, woubei dëst besonnesch op der Südhallefkugel de Fall ass an sech ganz extrem un der Waasserhallefkugel weist. D'Versuergung vun der Weltbevölkerung mat hygieneschem an toxikologesch onbedenklechem Drénkwaasser grad ewéi mat genuch Notzwaasser ass eng vun de gréissten Erausfuerderungen un d'Menschheet an den nächsten Jorzéngten.

D'Wasservirkommen op der Äerd ass ongeféier 1 386 Milliounen km3, wouvun alleng 1 338 Milliounen km3 (96,5 %) op d'Salzwaasser vun de Weltmieren entfaalen. Nëmmen 48 Milliounen km3 (3,5 %) vum irdeschen Waasser sinn Séisswaasser. Dat mat 24,4 Milliounen km3 (1,77 %) meeschte Séisswaasser ass als Äis un den Pole, Gletscheren an am Permafrostbuedem gebonnen a kann also net genotzt ginn. E weidere wichtegen Undeel mecht d'Grondwaasser mat 23,4 Milliounen km3 aus. D'Waasser vun de fléissenden 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. Dobei steet nëmmen e klengen Deel vum Séisswaasser als Drénkwaasser zur Verfügung. Am ganzen 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 an si veränneren sech och stark am Laf vun der Klimageschicht, woubäi een dovun ausgeet, datt duerch d'Global Erwiermung den Undeel vum Waasserdamp an d'Luut goe wäerd.

[Änneren] Originn vum Waasser op der Äerd

D'Originn vum Waasser op der Äerd, a virun allem d'Fro, virwat et op der Äerd däitlech méi Waasser gëtt wéi op deenen aneren äerdähnleche Planéiten, ass bis haut net wierklech erklärt. En Deel vum Waasser dierft duerch d'Ausgasen vum Magma entstane sinn, kennt also am Endeffekt aus dem Banneschten vun der Äerd. Ob domat awer d'Mass vum Waasser erklärt ka ginn ass d'Fro. Weider grouss Undeeler kënnen awer och duerch Aschléi vun Koméiten, transneptunesch Objeten oder waasserräich Asteroiden (Protoplanéiten) aus dem bausseschte Beräich vun der Asteroidenceinture op d'Äerd komm sinn. Miessunge vum Isotopeverhältnis vun Deuterium zu Protium (D/H-Verhältnis) deit dobäi awer éischter op Asteroiden hin, well a Waasseraschless a Chondriten ähnlech Verhältnisser fonnt goufe wéi am ozeanesche Waasser, wougéint d'Miessungen vun dësem Isotopeverhältnis a Koméiten an transneptuneschen Objeten nëmme schlecht mat irdeschem Waasser iwwereneen klappen.

[Änneren] Sonnesystem

Baussent der Äerd gëtt et och Waasser zwar a giganteschen Quantitéiten, ma dofir awer nëmmen "dënn verdeelt": entweder als Äis op aneren Himmelskierperen oder als Waasserdamp. Als Äis gouf Waasser a Koméiten ("knaschteg Schnéibäll"), op dem Mars an op e puer Mounde vun den bauseschte Planéiten nogewissen. Alleng schonn d'Réng vum Saturn enthalen ongeféier 20-30% esou vill Waasser wéi et ës op der Äerd gëtt. Vill Hiweiser deiten drop hin, 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 (ënnert anerem den Triton (de gréisste Mound vum Neptun), an de Charon (deen eenzege bekannte Mound vum Pluto). Hiweiser op Äis a Meteoriteekrateren an der Emgéigend vun de Pole ginn et souguer beim Merkur, deem Planéit, deen am notste bei der Sonn ass. Et ass och méiglech, datt et um Äerdmound am Fong vun déiwe Krateren an de Polregiounen Äis als Relikt vun Aschlei 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, mee bis elo sinn dat nëmme Spekulatiounen.

[Änneren] Physik vum Waasser

Déi fest Phase vum Waaser ass d'Äis, déi gasförmeg den Damp (Waasserdamp). A wéi enger Phase d'Waasser ass hänkt vum Drock P a vun der Temperatur T of. Bei enger ganz bestëmmter Konditioun vun P an T kennt d'Waasser gläichzäiteg ënner deenen dräi Forme "fest", "flësseg" a "gasförmeg" vir; dëse sougenannten Tripelpunkt vum Waasser kennt vir wann

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

D'Vitess vum Schall am Waasser ass 1 500 m/s ënnert normal Konditiounen 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) ënnert normale Konditiounen vun Drock an Temperatur. An aalen 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 entsprëcht 4,185 Joule.


E puer Eegenschaften vum Waasser a Funktioun vun der Temperatur
Temp. (°C) Masse volumique (g/cm3) Spezifesch Wäermt (J/g.K) Viscositéit (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

[Änneren] Waassermolekül

H2O, d'Molekül vum Waasser

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

  • D'Anomalie vum Waasser (et huet bei +4oC déi héchsten Dicht, sou datt Äis schwëmmt),
  • déi héchsten Wäermtkapazitéit vun alle Flëssegkeeten (75,366 J/K x mol),
  • déi gréissten 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 gréisste Verdampfungsenthalpie vun alle Flëssegkeeten (2281,6 kJ/mol; dohier kënnt déi killend Wiirkung beim Schweessen) souwéi eng héich Schmëlzenthalpie (6,01 kJ/mol; doduerch huet Salzwaasser nëmmen eng kleng Baisse vum Gefréierpunk am Verglach zu rengem Waasser), an
  • eng ganz kleng Leetfähegkeet fir d'Wärmt (sou dat Mierer gutt Speicheren fir d'Wärmt sinn).

Dës Stoffeegeschaften ginn duerch d'Struktur vun de Waassermolekülen erklärt: et ass gewénkelt, polar an et ka Waasserstoffbrécke bilden.

Geometrie vum Waassermolekül
Verkettung vun de Waassermolekülen iwwer Waasserstoffbrécken zu engem Cluster

D'Molekül vum Waasser besteet aus zwee Waasserstoffatomen an engem Sauerstoffatom. Geometresch ass d'Waassermolekül 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 jeweils 95,84 Picometer.

De Sauerstoff huet op der Pauling-Skala mat 3,5 eng méi hèich Elektronegativitéit wéi de Waasserstoff mat 2,1. D'Waassermolekül 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.

Waassermolekülen hunn duerch Waasserstoffbrécke Wiesselwierkungen mateneen an hunn doduerch och ausgeprägte tëschenmolekular Unzéiungskräften. Dobäi handelt et sech awer net ëm bestänneg a fest Verkettungen. De Verband vun deene Waassermolekülen déi sech iwwer Waasserstoffbrécken verketten besteet nëmme Brochdeeler vun Sekonnen, duerno léisen sech déi eenzel Moleküler erem aus dem Verband an verketten sech grad esou séier op eneits. Dëst widderhelt sech andauernd a féiert zur Bildung vun engem variable Cluster. Heiduerch kënnt et zu wichtegen Eegeschaften wéi der Dichtanomalie.

No der Isotopenzesummesetzung vum Waassermolekül ennerscheed 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).

[Änneren] Kulturell Bedeitung vum Waasser

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

[Änneren] Waasser an den antike Wëssenschaften an an der Philosophie

Ikosaeder

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

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

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

[Änneren] Waasser an der Religioun

Déi traditionell Wäschung am Ganges bei Haridwar
Déi traditionell Wäschung am Ganges bei Haridwar

An de Reliounen huet d'Waasser oft en héige Stellewäert. Dacks gëtt déi rengegend Kraaft vum Waasser beschwuer, zum Beispill bei deMoslemen ënnert der Form vum rituelle Wäschen vun de Féiss ier een an eng Moschee era geet, oder am Glawe vun den Hindu beim rituelle Bueden am Ganges. Am Juddentum huet sou gudd wéi all Gemeng eng Mikwe, e Ritualbad mat fléissendem renge Waasser, dat dacks aus engem déiwe Grondwaasserbuer kënnt, wann kee Quellwaasser zur Verfügung steet. Nëmme wee komplett ënnerdaucht gëtt och rituell gerenget. Noutwänneg ass dëst net nëmmen fir Fraen no der Menstruatioun oder enger Gebuert, mee besonnesch och fir zum Juddentum Bekéierter - sou ähnlech wéi bei der chrëschtlecher Daf - oder bei orthodoxe Judden virun dem Schabbat a viru Feierdeeg.

Dafbuer aus der Kathedral vu Magdeburg
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 Westen geschitt se haut meeschtens nach just duerch Besprengen 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 (unkommen um Uwänner vum neie Liewen). An der kathoulescher an an der orthodoxer Kierch spillt d'Weihwaasser eng besonnesch Roll. Virun allem déi rengegend Kraaft vum Waasser wor ëmmer nees e Grond fier iwwer d'Bedeitung vum Waasser fir d'Liewen an och fir e Liewen nom Doud nozedenken.

[Änneren] Waasser als Drénkwaasser a Produkt

Déi Waasservirkommen déi fir d'Drénkwaasserversuergung genotzt kënne ginn, kann een ennerscheeden an Nidderschlagswaasser, Uewerflächewaasser vun Flëss, Séien, Stauséien, Grondwaasser, Mineralwaasser a Quellwaasser. A Mëtteleuropa gëtt et eng zouverlässeg Waasserversuergung, déi gréisstendeels käschtendeckend an héichwäerteg ass, meeschtens duerch öffentlech Ubidder. Gewéinlech kënnt d'Leitungswaasser aus der noer Regioun, fir déi de kommunalen Versuerger och ökologesch Responsabilitéit iwwerhëllt. 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 definéieren fir dëse Maart ze iwwerhuelen.

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

[Änneren] Waasserverbrauch

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

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

[Änneren] Waasserversuergung

Staate mat deem Séisswaasser wat sech am mannsten erneiernt pro Awunner a Joer
Staate mat deem Séisswaasser wat sech am mannsten erneiernt pro Awunner a Joer

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 weltwäiten Waasserreserve kënnen als Drénkwaasser genotzt ginn, dat sinn 3,6 Millionen km3 vun insgesamt ongeféier 1,38 Milliarden km3.

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