Vesi

Allikas: Vikipeedia
Disambig gray.svg  See artikkel on keemilisest ainest; klassikalise elemendi kohta vaata artiklit Vesi (element).

Omadused
Üldist
Nimi Vesi, divesinikmonooksiid
Joonis Water molecule dimensions.svg
Keemiline valem H2O
Välimus Läbipaistev, värvusetu vedelik
Füüsikalised omadused
Mass 18,01528 u (2,99151 · 10−26 kg (1 molekul))
Sulamis-
temperatuur
273,15 K (0 °C)
Keemis-
temperatuur
373,15 K (100 °C)
Tihedus 0,9982 · 103 kg/m3
Dünaamiline
viskoossus
(standardtingimused)
0,00101 Pa·s
(20 °C)
Kinemaatiline
viskoossus
(standardtingimused)
0,01012 cm2/s
(20 °C)
Kolmikpunkt 0,01 °C, 611,73 Pa
Kriitiline punkt 374 °C, 22,064 MPa
Molaarne soojusmahtuvus
(standardtingimused)
75,37 J·mol−1·K−1
Soojusjuhtivus
(standardtingimused)
0,56 W/(J·K)
Elektrijuhtivus
(25 °C)
0,055 µS/cm

Vesi ehk divesinikmonooksiid ehk vesinikoksiid ehk oksidaan on keemiline ühend molekulaarse valemiga H2O. Seega koosneb üks vee molekul kahest vesiniku ja ühest hapniku aatomist.

Vesi on kõige levinum aine nii Maal kui ka Universumis: molekulaarsetest ainetest on vesi leviku poolest kolmandal kohal pärast vesinikku (H2) ja süsinikoksiidi (CO).

Vesi on normaaltingimustel vedel seetõttu, et vee molekulidel on väga väike molekulmass ja nad moodustavad omavahel vesiniksidemeid. Vesiniksidemete olemasolu muudab vee molekulide üksteisest eraldamise raskemaks ja tõstab seega vee sulamis- ja keemistemperatuuri[1].

Tahkes olekus vett nimetatakse jääks. Jää on kristallilise ehitusega ja selle kristallvõres esinevad tühimikud, mistõttu on jää tihedus väiksem, kui vedelal veel.

Vett võib leida peaaegu kogu Maalt ja seda vajavad kõik avastatud elusorganismid. Nad koosnevad suures osas veest, mõned vees elavad organismid isegi kuni 99% ulatuses.

Vesi katab ligikaudu 70% Maa pinnast.

Vesi on üks levinumaid ja parimaid lahusteid, selles lahustuvad hästi väga paljud gaasilised, vedelad ja tahked ained.

Enamik protsesse eluslooduses kulgeb vesikeskkonnas lahustunud ainete osavõtul. Vesilahused osalevad näiteks ainevahetuslikes protsessides, vesilahustena omastavad ka taimed mullast toitaineid.

Omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Füüsikalised omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Agregaatsed olekud[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vesi Maal võib olla kolmes agregaatolekus:

Normaalsel atmosfäärirõhul (760 mm elavhõbedasammast, 101 325 Pa) muutub vesi tahkeks umbes 0 °C juures ja keeb umbes 100 °C juures. Rõhu vähenemisel hakkab jää sulamistemperatuur aeglaselt kasvama, keemistemperatuur aga langema.

Tüüpiline aine olekudiagramm olenevalt rõhust ja temperatuurist. Kolmikpunkti koordinaadid on Ptp ja Ttp ning kriitilise punkti koordinaadid on Pcr ja Tcr. Kriitilisest punktist edasi on aine ülekriitilise fluidumi omadustega.

Rõhul 611,73 Pa (umbes 0,006 atm) on sulamis- ja keemistemperatuurid võrdsed – 0,01 °C. Seda punkti vee olekudiagrammil nimetatakse kolmikpunktiks. Sellest madalamal rõhul jää sublimeerub e. muutub kohe auruks, jättes vedela faasi vahele. Sublimatsiooni temperatuur langeb rõhu alanedes. Kõrgemal rõhul esinevad jää modifikatsioonid toatemperatuurist kõrgema sulamistemperatuuriga.

Normaalsetel tingimustel hakkab vesi keema +98,9 °С juures ja rõhu suurenedes see temperatuur kasvab:[2]

Rõhk (atm) Keemistemperatuut (°С)
normaaltingimused +98,9°
1 +100°
2 +120°
6 +158°
218,5 +374,1°

Temperatuuril 374 °C (647 K) ja rõhul 22,064 MPa (218 atm) läbib vesi kriitilise punkti. Selles punktis on vee gaasilise ja vedela faasi tihedus ning teised omadused samad. Sellest kõrgemal rõhul ei ole enam vahet auru ja vedela vee vahel.

Vesi võib olla ka metastabiilsetes (kreeka keeles μετα – «üle» ja ladina keeles stabilis – «püsiv») olekutes: üleküllastatud ja ülekuumutatud aur, allajahutatud ja ülekuumutatud vedelik. Sellised olekud võivad püsida üsna kaua, kuid kui nad puutuvad kokku stabiilsema faasiga, toimub faasiline üleminek. Näiteks on puhtas klaasanumas lihtne saada allajahutatud vedelat vett, mille temperatuur on alla 0 °C, aga kui tekib vähemalt üks kristallisatsioonitsenter, siis vesi muutub jääks terve mahu ulatuses.

Soojusmahtuvus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tänu rohkete vesiniksidemete olemasolule on veel võrreldes teiste ainetega väga kõrge erisoojusmahtuvus (veel kõrgem on ainult ammoniaagil). See omadus võimaldab veel stabiliseerida Maa kliimat leevendades suuri temperatuuride kõikumisi. Jää sulamissoojus 0 °C juures on 333,35 kJ/kg (suurem ainult ammoniaagil). Tänu sellele sulab triivjää (eriti kui see on massiivne) väga aeglaselt. On väga huvitav, et jää soojusmahtuvus −10 °C juures ja veeauru soojusmahtuvus 100 °C juures on peaaegu samad – 2,05 J/(g·K) ja 2,08 J/(g·K).

Aurumisoojus
Temperatuur (°C) Hv (kJ/mol)[3]
0 45,054
25 43,99
40 43,35
60 42,482
80 41,585
100 40,657
120 39,684
140 38,643
160 37,518
180 36,304
200 34,962
220 33,468
240 31,809
260 29,93
280 27,795
300 25,3
320 22,297
340 18,502
360 12,966
374 2,066
Soojusmahtuvuse sõltuvus temperatuurist konstantsel rõhul
Temperatuur (°C) Soojusmahtuvus (J/(g K) at 1 bar)
0 4,2176
10 4,1921
20 4,1818
30 4,1784
40 4,1785
50 4,1806
60 4,1843
70 4,1895
80 4.1963
90 4,205
100 4,2159

Vee ja jää tihedus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Heksagonaalse jää (Ih) kristallstruktuur. Punktiirjooned tähistavad vesiniksidemeid
Lumehelbed, foto – Wilson Bentley, 1902
Vedela vee tihedus
Temp (°C) Tihedus (kg/m3)[4][5]
+100 958,4
+80 971,8
+60 983,2
+40 992,2
+30 995,6502
+25 997,0479
+22 997,7735
+20 998,2071
+15 999,1026
+10 999,7026
+4 999,9720
0 999,8395
−10 998,117
−20 993,547
−30 983,854
Väärtused alla 0 °C puudutavad allajahutatud vett

Vee tihedus tavatingimustel on umbes 1 g/cm3, aga see sõltub otseselt temperatuurist. Kui toatemperatuuril olevat vett hakata jahutama, siis muutub see järjest tihedamaks nagu paljud teisedki ained. 4 °C juures saavutab vesi oma maksimaalse tiheduse, mis temperatuuri alanedes hakkab vähenema. Sellist negatiivset termilist suurenemist selgitatakse tugevate "van der Waalsi" jõudude olemasoluga veemolekulide vahel. Sama nähtus leiab aset sulatatud SiO2-s.[6]

Aine tahke vorm on üldjuhul tihedam kui vedel faas, sellega seoses vajub paljude ainete tahkis vedelikus põhja. Jää aga püsib vee pinnal, sest tema tihedus on vee omast väiksem. Jäätumise käigus väheneb vee tihedus 9% võrra.[7] Selle põhjuseks on molekulide soojusliikumise lakkamine ja püsivate vesiniksidemete tekkimine. Tänu sellele fikseeruvad molekulid oma positsioonidesse heksagonaalse jää (Ih) kristallvõres. Tahkes olekus on vesiniksidemete pikkus väiksem kui vedelas olekus. Molekulide fikseerumine kristallvõre sõlmedes vähendab nende keskmist koordinatsiooniarvu alates temperatuurist, mille juures algab kristallisatsioonitsentrite teke. On ka teisi aineid, mis külmumisel paisuvad: räni, gallium, germaanium, antimon, vismut, plutoonium ja veel teised ühendid, mis moodustavad mahukaid tetraeedrilise koordinatsiooniga kristallvõresid.

Ainult tavaline heksagonaalne jää on veest väiksema tihedusega. Rõhu suurenedes läheb jää üle oma teisteks allotroopilisteks modifikatsioonideks, mis on veest tihedamad, näiteks suure tihedusega amorfne jää (inglise keeles HDAI – high density amorphic ice) või väga suure tihedusega amorfne jää (inglise keeles VHDAI – very high density amorphic ice).

Vesi paisub temperatuuri tõustes märkimisväärselt – tihedus väheneb 4% võrra alates 4 °C punktist (kõrgeim tihedus) kuni keemispunktini.

Vee külmumistemperatuur on standardrõhul 0 °C, kuigi vett on võimalik ka ilma jäätumiseta allajahutada (kui seda mehhaaniliselt mitte häirida). Vesi võib püsida vedelas olekus kuni oma homogeense nukleatsiooni punktini 231 K juures.[8]Heksagonaalse jää sulamispunkt langeb mõõduka ülerõhu all, aga kui ta läheb üle oma mõneks allotroopiliseks vormiks rõhul üle 209.9 MPa (2,072 atm), hakkab sulamispunkt märkimisväärselt tõusma, saavutades 2.216 GPa (21,870 atm) juures väärtuse 355 K (82 °C).

Selleks, et alandada tavalise jää sulamistemperatuuri, on vaja rakendada suurt rõhku. Näiteks rõhk, mida tekitab uisutaja, alandab jää sulamispunkti umbes 0.09 °C (0.16 °F) võrra.

Ülalnimetatud vee omadused mängivad suurt rolli Maa ökosüsteemide funktsioneerimises. Sõltumata õhu temperatuurist koguneb 4 °C juures olev vesi mageveelistes järvedes alati põhja tänu oma suurele tihedusele. Kuna vesi ja jää on halvad soojusjuhid[9], on sügavate järvede täielik läbikülmumine ebatõenäoline, välja arvatud juhul, kui toimub vee pidev segunemine, näiteks tuule toimel. Ilma soojenedes püsivad jäätükid vee pinnal ja ei vaju põhja, kus nad sulaksid väga kaua. Sellised vee iseärasused aitavad säilitada veekogude elustiku.

Merevee ja jää tihedus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lihtsustatud kujutus termohaliinsest tsirkulatsioonist. Sinised jooned – hoovused, mis kannavad tihedat vett, punased – hoovused, mis kannavad vähem tihedat vett

Vee tihedus sõltub nii temperatuurist kui ka lahustunud ainete kontsentratsioonist. Soola olemasolu (3,5%) alandab külmumistemperatuuri ~2 °C võrra ja samas alandab temperatuuri, mille juures vee tihedus saavutab maksimumi, külmumispunktini. See tagab selle, et meres konvektsiooni toimumisel külma vee laskuv vool ei ole peatatud vee paisumisega ja külm vesi külmumistemperatuuri juures jätkab põhja vajumist. Sellel põhjusel iga elusolend, kes tahab ellu jääda näiteks Arktika ookeani põhjas, peab suutma taluda vee temperatuuri, mis on 4 °C madalam jõgede ja mageveeliste järvede põhjas oleva vee temperatuurist. Talvel, kui magevee temperatuur saavutab 4 °C, annavad õhuga kontaktis olevad ülemised kihid ära soojust ja nende temperatuur langeb. Niimoodi moodustuvad ülemises osas kihid temperatuuridega 3 °C, 2 °C, 1 °C ja 0 °C, samas kui 4 °C vesi paikneb põhjas. Kuna jää on hea isolaator, ei võta ta soojust alumistelt kihtidelt, mis hoiab neid jäätumisest.

Soolase vee pind hakkab külmuma temperatuuril −1.9 °C (vesi soolsusega 3.5%), moodustuv jää on aga peaaegu soolavaba ning tihedus on võrreldav mageveekogu jää tihedusega. Selle nähtuse põhjuseks on see, et kristalliseerumisel aine moodustab eelistatult sidemeid enda molekulidega. Mõned ioonid aga jäävad jää kristallvõresse. Kõik soola ioonid, mis ei sattunud moodustuva jää kristallvõresse tõstavad all oleva vee soolsust (samuti tihedust). Tihedam vesi asendub konvektsiooni teel veega alumistest kihtidest, mis lahustab endas soolasid moodustuvast jääst. Kogu see protsess koos temperatuurifaktoriga tekitab hoovuseid. Tsirkulatsiooni, mis tekib tänu ebavõrdsele temperatuuri ja soolsuse jaotusele Maailmaookeanis, nimetatakse termohaliinseks tsirkulatsiooniks.

Üks potentsiaalsetest kliima soojenemise tagajärgedest on selliste hoovuste kadumine, mis võib esile kutsuda ennustamatuid muutusi maailma kliimas.

Kokkusurutavus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vee kokkusurutavus on temperatuuri ja rõhu funktsioon. 0 °C juures ja 0 rõhu piiril on kokkusurutavus 5.1×10−10 Pa−1 [10]. Nullrõhu piiril saavutab kokkusurutavus miinimumi temperatuuril 45 °C, enne kui hakkab temperatuuri kasvamisel jälle suurenema. Mida kõrgem on rõhk, seda väiksem on kokkusurutavus, olles 3.9×10−10 Pa−1, kui t (°C)=0 ja P (MPa)= 100. Vee väike kokkusurutavus tähendab seda, et ookeanis 4 km sügavusel 40 MPa rõhu juures toimub kahanemine mahus ainult 1,8%.[11]

Elektrijuhtivus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Puhas vesi, mis ei sisalda ioone, on hea elektri isolaator, aga isegi deioniseeritud vesi ei ole täielikult ioonidest vaba. Vedelas vees toimub autoionisatsioon, mida kirjeldab järgmine võrrand: 2 H2O (v.)«» H3O+ (l.) + OH− (l.) Kaks vee molekuli moodustavad ühe hüdroksüüliooni (OH−) ja ühe hüdrooniumiooni (H3O+). Selle pöörduva reaktsiooni kiiruskonstanti nimetatakse vee dissotsiatsioonikonstandiks ja tähistatakse Kw. Kw väärtus on 10−14 25 °C juures. Puhtas vees tekitab autoionisatsioon ioone, mis põhjustavad nõrka voolujuhtivust 0,055 µS/cm (25 °C). Seda on võimalik tuvastada tundliku aparatuuriga. On teada, et vee elektritakistuse teoreetiline maksimum on 182 kΩ·m 25 °C juures. Kui soola kontsentratsioon ületab piiri 100 "ppt" (üks osa lahustunud ainet triljon osa lahusti kohta), siis see hakkab märkimisväärselt alandama vee elektritakistust (kuni paari kΩ·m-ni). See juhtub tänu selle, et sool dissotseerub vees ioonideks, mis mängivad laengute kandjate rolli.[12] Jääs on laengu kandjateks prootonid.[13]

Elektrolüüs[muuda | redigeeri lähteteksti]

Voolu kulgemine läbi vee põhjustab selle lagunemise järgnevateks koostisosadeks: molekulaarseks vesinikuks (H2) ja hapnikuks (O2). Seda nähtust nimetatakse elektrolüüsiks. Katoodil (miinus-elektrood) toimub kahe prootoni redutseerumine ja H2 eraldumine gaasilisel kujul.

H+ + e = 0,5H2 E=0 V

Anoodil aga hüdroksüülrühma oksüdeerumine ja hapniku eraldumine:

2OH- – 2e = H2O + 0,5H2O E=+0,401

Leeliselistes lahustes toimub sõltuvad pH-st anoodil mõõdukatel voolutihedustel hüdroksüülrühma depolariseerumine, nagu on kirjeldatud eelnevalt, happelise või leeliselise keskkonna korral toimub kõrgetel voolutihedustel elektronide ärastamine hoopis veelt.

H2O – 2 e = 2H+ + 0,5O2

liuskurlane

Voolu ülekandes osalevad kõik lahuses olevad ioonid. Kuna puhta vee juhtivus on liiga väike tööstusliku elektrolüüsi läbiviimiseks, lisatakse sellele leeliseid, happeid või soolasid, selleks et tõsta ioonide hulka ja seega voolujuhtivust.[14]

Pindpinevus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Veel on toatemperatuuril suur pindpinevusteguri väärtus – 72,8 mN/m. See on põhjustatud tugevast kohesioonist vee molekulide vahel tänu vesiniksidemete ja Van der Waalsi interaktsioonide olemasolule. Kuna vedeliku pinna tekkimiseks on vaja teha tööd, püüab vedelik võimalikult vähendada oma pindala. See fakt seletab mõned eluslooduses leiduvaid nähtusi:

1. Vesi mittemärguvate ainete pinnal, näiteks tefloonil või polüetüleenil (see võib olla ka taime leht, kaetud vahaja kutiikulaga) võtab tilga kuju. Tilk on peaaegu sfäär, millel on kõige väiksem eripind võrreldes teiste samamahuliste kehadega ja seega väiksem kontakt hüdrofoobsete molekulide pinnaga.

2. Vee juga võtab silindri kuju.

3. Mõned putukad, näiteks liuskurlased, on võimelised liikuma vee pinnal tänu sellele, et pindpinevusjõud on suurem kui raskusjõud.

Kohesioon ja adhesioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kaste tilgad adheerunud ämbliku võrguga

Vee molekulid on seotud teineteisega vesiniksidemetega, seda nimetatakse kohesiooniks. Vesiniksidemed pidevalt katkevad ja moodustuvad taas suure kiirusega, kuid igal ajahetkel on enamik molekule seotud nende sidemetega.[15]

Kohesiooninähtusel tugineb Dixoni kohesiooniteooria, mis väidab, et ksüleemis oleva vedeliku liikumist juurtest lehtedesse põhjustab veepotentsiaali gradient süsteemis muld-taim-õhk ja kohesioonijõud veemolekulide vahel, mis tagavad veesamba katkematust. Uurimistööd, millel teooria baseerub: Dixon, Joly (1894)[16], Askenasy (1895)[17] ja Dixon (1914,1924)[18][19].

Veemolekulide ja teiste ainete molekulide tõmbumist nimetatakse adhesiooniks. Väga sirgel ja puhtal klaaspinnal vesi võib moodustada õhukese kile, kuna adhesioonijõud veemolekulide ja klaasi vahel on suuremad, kui kohesioonijõud vees. Rakkudes ja organellides on vesi kontaktis membraani ja valkude pinnaga, mis on hüdrofiilsed. Sellised pinnad on tugevalt hüdrateeritud, mis tähendab seda, et nende ümber on kiht veemolekule, mis on eripäraselt orienteeritud vastavalt pinna laengule ja teistele füüsikalistele omadustele. Mida suurem on laengutihedus, seda paksem on veekiht. Selleks, et seda kihti eemaldada on vaja teha tööd hüdratasiooni jõudude vastu. Need jõud on väga tugevad, aga kahanevad kiiresti juba nanomeetrisel või isegi lähimal kaugusel.[20]

Kapillaarsus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kapillarsus vee ja elavhõbeda näitel

Tänu adhesiooni ja kohesiooni koosmõjule liigub vesi üles peentes torudes vastu gravitatsioonijõudu. Vesi adheerub kapillaari seinaga veesamba külgedel, tulemusena tekib U-kujuline menisk, pindpinevus aga püüab tasandada veepinda, tõmmates vett kapillaaris üles. Tänu kohesioonile veesammas ei katke. Langetavaks jõuks on raskusjõud, mis ühel hetkel kompenseerib tõstvat jõudu ja vee liikumine lakkab. Kapillaarsed nähtused on väga tähtsad bioloogias: kapillaarjõud aitab kaasa ksüleemimahla liikumisele taimede juhtsoontes.[21]

Vesiniksidemed[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Vesinikside
Neli vee molekuli seotud vesiniksidemetega

Vesi on standardtingimustel üldiselt vedelas olekus võrreldes teiste elementide (mis koos hapnikuga asuvad perioodilisustabelis VI grupis) analoogiliste hüdriididega (H2S, H2Se, H2Te), mis on gaasilised ained. Teised elemendid, mis ümbritsevad hapnikku, nagu lämmastik, fluor, kloor, fosfor annavad vesinikuga ühinedes standardtingimustel samuti gaase. Hapnik on elektronegatiivsem kui kõik ülalnimetatud elemendid (v.a fluor), tänu sellele on elektronpilved veemolekulis nihutatud tema poole. See annab veemolekulile polaarsuse – hapnik omab negatiivset osalaengut ja vesinik positiivset. Vee molekulid tõmbuvad üksteise poole moodustades polaarseid vesiniksidemeid. Iga molekul on võimeline moodustama neli sidet: kaks neist – hapnik (sideme aktseptor) ja kaks – vesinik (sideme doonor).[1].Vee molekulid on pidevas liikumises üksteise suhtes, seega vesiniksidemed katkevad ja moodustuvad taas ajaskaalal >200 femtosekundit.[22] Nende sidemete võrgustik muudab vee molekulid üksteisest eraldamise raskemaks ja energiat nõudvaks protsessiks ja tõstavad seega vee sulamis– ja keemistemperatuuri[1].

Vesi kui lahusti[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tänu molekulide polaarsusele ja vesiniksidemete moodustumisele on vesi universaalne lahusti. On teada, et paljude ainete lahustumisel vees ainete molekulid või ioonid seonduvad veemolekulidega, moodustades hüdraate. Sõltuvalt aine iseloomust võivad hüdraadid moodustuda erinevalt. Kui on tegemist ainega ioonse iseloomuga, näiteks KCl kristalliga, siis vette sattudes ioonid kristalli pinnal tõmbavad veemolekulid ligi tänu elektrostaatilistele jõududele (ioon-dipoolne vastastikune mõju). Peale seda tekib ka doonor-aktseptoorne vastasmõju. K+ ioonidega veemolekulid puutuvad kokku oma negatiivse poolusega, Cl- iooniga aga positiivsega. Soojusliikumise käigus lahusti veemolekulid tõukavad neid veemolekule, mis kontakteeruvad kristallipinnal olevate ioonidega. Samal ajal toimub ka kristallvõres olevate ioonide soojusvõnkumine. Kokkuvõttes need kaks protsessi põhjustavad ioonide eraldumist kristallvõrest ja üleminekut lahusesse hüdraatide kujul. Niimoodi kihtide kaupa kristall lahustub.

Kui on aga tegemist ainega molekulaarse struktuuriga, siis hüdraadid moodustuvad dipool-dipoolsete interaktsioonide tõttu. Lahustunud aine dipoolid võivad sel juhul olla kas püsivad või indutseeritud (ainetes mittepolaarsete molekulidega). Polaarsete ainete puhul protsessi etapid on järgmised:

1.Lahusesse sattunud aine pinnale kogunevad veemolekulid, mis orienteeruvad aine molekulide suhtes vastavalt polaarsusele.

2.Veemolekulid polariseerivad veemolekuli veel tugevamini, kui ta oli polariseeritud enne.

3.Molekuli koostises olevate aatomite ja veemolekulide soojusliikumise tõttu toimub molekuli lagunemine ja koostisosade hüdrateerumine.

Kui aga aines on elekronegatiivseid aatomeid või vesinikku, on võimalik vesiniksideme tekke aine molekulide ja veemolekulide vahel. Näitena võib tuua glükoosi, millel on olemas hüdroksüülrühmad, mis annavad vesiniksidemeid veemolekulidega (vaata pilti).[23] See aitab kaasa lahustumisele.

Keemilised omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vesi on kõige levinum lahusti Maal. Suurim osa keemiast alguses oli ainete vesilahuste keemia. Vett käsitletakse amfolüüdina ehk üheaegselt happe ja alusena (hüdrooniumioon ja hüdroksüülioon). Ilma lisanditeta vees on nende ioonide kontsentratsioon võrdne. Vesi on keemiliselt suhteliselt aktiivne aine. Vesi hüdrateerib ioone ja polaarseid molekule, moodustades hüdraate ja kristallhüdraate. Hüdrolüüsi, mis toimub eluta ja eluslooduses, kasutatakse laialdaselt tööstuses.

Vesi reageerib toatemperatuuril:

Kaaliumi reaktsioon veega

Vesi reageerib kuumutamisel:

Vesi reageerib katalüsaatori juuresolekul

Vesi ja elu Maal[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vee esinemine vedelal, tahkel ja gaasilisel kujul on vajalikud elu säilitamiseks Maal. Maa asub Päikesesüsteemi elamiskõlblikus osas. Kui ta oleks Päikesele natuke lähemal või kaugemal temast (umbes 5% võrra, 8 miljonit kilomeetrit) oleks vähemtõenäoline, et kõik need kolm vormi eksisteeriks Maal üheaegselt.[24][25]

Maa gravitatsioon võimaldab tal hoida atmosfääri. Veeaur ja süsinikdioksiid õhus tekitavad temperatuuripuhvri, mis aitab säilitada pinnatemperatuuri püsivana. Kui Maa oleks väiksem, siis õhem atmosfäärikiht põhjustaks suuri temperatuurikõikumisi ja vee kogunemine oleks takistatud, v.a poolustel (nagu see on Marsil).

Vesi looduses[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vett, mis on jaotatud meie planeedil nimetatakse hüdrosfääriks. Vee umbkaudne maht Maal on 1,338,000,000 km3[26]. Vesi on atmosfääris väikeste tilgakeste ja jääkristallide kujul pilvedes, udus ja sudus, vedelas olekus meredes, ookeanides, jõgedes, järvedes,tiikides, kanalites ja veehoidlates, tahkel kujul liustikes ja lumes. Vee jaotus maal on järgmine: suurim osa (97%) on ookeanide soolvesi, magevesi moodustab ainult 3% hüdrosfäärist; 99% mageveest paikneb jäämütsides, liustikes ja põhjavetes ning ainult 0,3% pinnaveekogudes.

Earth's water distribution.svg

Roll rakkudes ja elusorganismides[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vee unikaalsed omadused lubavad sellel funktsioneerida organismides lahustina, termoregulaatorina, rakkude struktuuri säilitajana, ainete transportija ja biokeemiliste reaktsioonide substraadina.

Kõik keemilised reaktsioonid, mis toimuvad elusas organismis, toimuvad veekeskkonnas. Vesi reageerib hüdrolüüsi reaktsioonides rasvade, valkude ja süsivesikutega, vabastades energiat. Fotosünteesis mängib vesi elektronide doonori rolli: veelt ärastatud elektronid kantakse mööda elektrontransport ahelat NADP+-le, redutseerides seda. Seda protsessi nimetatakse vee fotolüüsiks. Moodustunud NADPH kasutatakse pärast FS pimereaktsioonides, kus sünteesitakse süsivesikuid.

OEC- kompleks, mis ärastab veelt elektrone, NFR – NADP+ reduktaas, annab neid üle NADP+-le

Vesi on peaaegu kokkusurumatu (vedelas olekus) ja seega talitleb raku hüdrostaatilise skeletina. Tänu osmoosile põhjustab vesi taimerakkudes turgorrõhku, mis on vajalik nende kasvuks ja taime organite kuju ja asetuse säilitamiseks.

Vesi on floeemi- ja ksüleemivedeliku põhikomponent, lahustades endas mineraalseid ja orgaanilisi aineid, mida on vaja transporida juurtset lehtedesse (ksüleem) ja lehtedest juurtesse (floeem). Loomades toimub jääkproduktide ja teiste ainevahetuses vajalike ainete transport vere kaudu. Plasma, mis on üks vere põhikomponentidest, koosneb 92% veest.[27]

Vee suur soojusmahtuvus – 4200 J/(kg·K) – hoiab organismi temperatuuri suhteliselt muutumatuna. Vesi on võimeline transportima suure hulga soojust sealt, kus seda on palju, sinna, kus on seda vähe. Vee aurumisel toimub keskkonna jahtumine, kuna selleks, et vesi siirduks gaasilisse faasi, tuleb vesiniksidemete lõhkumiseks kulutada palju energiat (43,99 kJ/mol 25 °C juures). Setõttu higistamine on tõhus mehhanism organismi ülesoojenemise vältimiseks.

Vee kasutamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ajalooliselt tekkisid ja õitsesid tsivilisatsioonid suurte veekogude juures: Mesopotaamia, mis on nii öelda tsivilisatsioonide häll paiknes kahe suure jõe – Tigrise ja Eufrati vahel; Egiptuse iidne ühiskond oli täielikult sõltuvuses Niilusest. Tänapäeva suurlinnade, nagu Rotterdam, Montreal, Pariis, New York, Buenos Aires edukus põhineb osaliselt sellel asjaolul, et nendega oli võimalik teostada kaubavahetust vee kaudu. Vee roll meie elus on raskesti hinnatav, kuna seda kasutatakse peaaegu kõikjal:

Vee uurimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Hüdroloogia on teadus, mis uurib Maa hüdrosfääri, seal kulgevaid protsesse, samuti interaktsioone hüdrosfääri ja seda ümbritseva keskkonna vahel. Hüdroloogia jaguneb: okeanoloogiaks ehk okeanograafiaks ja siseveede ehk mandriveede hüdroloogiaks.

Molekulaarsel ja aatomilisel tasemel uurib vett füüsika ja keemia.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 1,2 А. К. Ларионов Занимательная гидрогеология — Москва: Недра, 1979. — С. 5–12. — 157 с.
  2. А. К. Ларионов. "Занимательная гидрогеология" — Москва: Недра, 1979. — С. 5–12. — 157 с.
  3. Vee aurumissoojuse sõltuvus temperatuurist
  4. Lide, D. R. (Ed.) (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70th Edn.). Boca Raton (FL):CRC Press.
  5. Water – Density and Specific Weight
  6. Shell, Scott M.; Pablo G. Debenedetti, Athanassios Z. Panagiotopoulos (2002). "Molecular structural order and anomalies in liquid silica". Phys. Rev. E Stat. Nonlin. Soft. Matter. Phys. 66: 011202. 
  7. "Conquering Chemistry, 4th Ed., 2004. http://www.cci.net.au/conqchem/
  8. P. G. Debenedetti, P. G., and Stanley, H. E.; "Supercooled and Glassy Water", Physics Today 56 (6), p. 40–46 (2003).
  9. Thermal Conductivity of some common Materials
  10. Fine, R.A. and Millero, F.J. (1973). "Compressibility of water as a function of temperature and pressure". Journal of Chemical Physics 59 (10): 5529 . 
  11. R. Nave. "Bulk Elastic Properties". HyperPhysics. Georgia State University. 
  12. Электролиз воды. Л.М.Якименко, И.Д.Модылевская, З.А.Ткачек. 1960 год, стр 31
  13. A. Crofts (1996). "Lecture 12: Proton Conduction, Stoichiometry". University of Illinois at Urbana-Champaign. Vaadatud 2009-12-06. 
  14. Электролиз воды. Л.М. Якименко et al., 1970, cnh 32–34
  15. Neil A. Campbell & Jane B. Reece (2009). Biology (väljaanne 8th ). Pearson. p. 47. ISBN 978-0-8053-6844-4. 
  16. Dixon, H; Joly (1894). "On the ascent of sap". Ann. Bot. 8: 468–470. 
  17. Askenasy, E (1895). "Ueber das Saftsteigen". Bot. Cent. 62: 237–238. 
  18. Dixon, H (1914). Transpiration and the ascent of sap in plants. New York: Macmillian. p. 216. 
  19. Dixon, H (1924). The transpiration stream. London: University of London Press, Ltd. p. 80. 
  20. forces organizing biomolecules(link ei tööta, aga google leiab artikli üles) V. Adrian et al. Annual report of the division of the intramural report, 2006. (PDF)
  21. Горин Ю. В. Указатель физических эффектов и явлений для использования при решении изобретательских задач (ТРИЗ-инструмент) // Глава. 1.2 Поверхностное натяжение жидкостей. Капиллярность.
  22. Smith, Jared D.; Christopher D. Cappa, Kevin R. Wilson, Ronald C. Cohen, Phillip L. Geissler, Richard J. Saykally (2005). "Unified description of temperature-dependent hydrogen bond rearrangements in liquid water". Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 (40): 14171–14174
  23. Общая химия, Глинка Н.Л.,1983 год. стр 208–210, 225–228
  24. Ehlers, E.; Krafft, T, toim (2001). "J. C. I. Dooge. "Integrated Management of Water Resources"". Understanding the Earth System: compartments, processes, and interactions. Springer. p. 116. 
  25. "Habitable Zone". The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight. 
  26. Gleick, P.H., ed (1993). Water in Crisis: A Guide to the World's Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 13, Table 2.1 "Water reserves on the earth".
  27. The Franklin Institute Inc. "Blood – The Human Heart". Vaadatud 19. märts 2009. 
  28. Воскресенский В. А., Дьяков В. И. Глава 2. Смазочные вещества и их физико-химические свойства // Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): Справочник — М.: Машиностроение, 1980. — С. 15. — (Библиотека конструктора). — ISBN ББК 34.42, УДК 621.81.001.2 (031).

Kirjandus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vikisõnastik logo
Vikisõnastiku artikkel: