H2 paragraaf 2 tm 4

2.2    De Bijzondere stof water

Water heeft 4 bijzondere eigenschappen

• Dichtheid
• Soortelijke warmte
• Kookpunt
• Oplosvermogen

Dichtheid
Bij normale stoffen is de afstand tussen de moleculen in vloeibare fase is iets groter dan in vaste fase. De dichtheid van een vloeistof kleiner is dan de dichtheid van de vaste stof
 

Bij water en ijs is dit anders. De watermoleculen in ijs zitten veder van elkaar dan in water. De dichtheid van ijs is kleiner dan de dichtheid van water.

Soortelijke warmte

Water heeft een grote soortelijke warmte. Dat betekent dat er veel warmte nodig is om één kilogram water een graad warmer te maken. Als het water afkoelt, komt deze warmte weer vrij. Daardoor stijgt in de zomer de temperatuur van het oppervlaktewater maar heel langzaam en koelt het in de winter maar heel langzaam af. De eigenschap van water zorgt ervoor dat er geen al te grote  temperatuurschommelingen voorkomen in gebieden met veel water, zoals Nederland.

Hoog kookpunt

Kookpunt van water is 373 K en dat van methaan (aardgas) is 112 K. In methaan werken er alleen vanderwaalskrachten tussen de moleculen. Watermoleculen hebben een kleine positieve elektrische lading aan de ene kant van het molecuul en een kleine negatieve elektrische lading aan de andere kant. Positieve en negatieve lading trekken elkaar aan. Dus de positieve kant van het ene molecuul dus ook de negatieve kant van het andere molecuul aantrekken. Deze elektrische krachten tussen de moleculen zijn veel sterker dan de vanderwaalskrachten. Bij het koken moeten deze watermoleculen elkaar loslaten. Bij water is daar dus meer energie, warmte, voor nodig dan bij methaan. Hierdoor heeft water een hoger kookpunt.

Oplosvermogen

Water heeft een groot oplosvermogen. Bij oplossen worden de bindingen tussen de moleculen verbroken.

2.3 Water als oplosmiddel

Wat gebeurt er bij het oplossen van een stof?

Moleculen blijven bij elkaar doordat ze elkaar aantrekken. Dat heeft tot gevolg dat er bindingen tussen de moleculen ontstaan. Die verbindingen worden verbroken als een stof sublimeert of verdampt. Maar ook als een stof oplost in een oplosmiddel. Dan worden niet alleen de bindingen tussen de moleculen van de stof verbroken, maar ook de bindingen tussen de moleculen van het

 Oplosmiddel. Er ontstaan tijdens het oplossen nieuwe bindingen tussen de moleculen van de stof en het oplosmiddel.

Oplossing en suspensie

Een oplossing is een mengsel, van vloeistoffen en andere stoffen, dat  altijd helder is, maar kan wel een kleurtje hebben. De bestanddelen van een oplossing zijn goed gemengd. De moleculen zijn door elkaar gehusseld.

Een suspensie is een mengsel dat altijd troebel is. Dat komt doordat de vaste stof niet is opgelost. Die zweeft in de vorm van kleine korreltjes in de vloeistof.

Oplosbaarheid & Oplosbaarheid en temperatuur

Oplosbaarheid van een stof is het maximale aantal gram van die stof dat je kunt oplossen in een kg van een bepaald oplosmiddel. De oplosbaarheid hangt af van het oplosmiddel.

Voor vaste stoffen geldt: hoe hoger de temperatuur van de vloeistof, des te groter is de oplosbaarheid. Voor gassen geldt: hoe hoger de temperatuur, des te kleiner is de oplosbaarheid.

2.4 Waterkwaliteit

Destillatie

Je verwarmt het zeewater en daarbij verdampt het water. Het zout blijft achter. Daarna laat je de waterdamp weer condenseren tot zoet water. Het verdampen gevolgd door condenseren noemen we destillatie. Het energieverbruik ervan is erg hoog, zelfs als de gebruikte energie zoveel mogelijk wordt teruggewonnen. Destillatie is een scheidingsmethode die berust is op het verschil in kookpunt van de verschillende stoffen van een mengsel. De damp wordt daarna opgevangen en afgekoeld. Hierdoor condenseert de damp, waarna je de vloeistof kan opvangen. Het deel dat niet verdampt is het residu. De opgevangen vloeistof is het destillaat.

Mengsel van meer dan twee stoffen kun je ook door destilleren scheiden. Tijdens het destilleren van het laagstkokende stof blijft de temperatuur constant. Pas als deze stof uit het mengsel is verdwenen, loopt de temperatuur veder op tot het kookpunt van de volgende component is bereikt. Maar dit kan alleen als de verschillende vloeistoffen kookpunten hebben die vrij ver uit elkaar liggen.  Als dat niet zo is, komt er geen zuivere stof maar een mengsel uit de koeler. Ook loopt de temperatuur dan voortdurend op. Dan heb je te maken met een kooktraject in plaats van een kookpunt.

Adsorptie

Destillatie is geen ideale manier om te ontzitten. Er komen in het destillaat nog allerlei opgeloste kleur-, geur- en smaakstoffen voor. Daarom is een nabehandeling nodig. Daarvoor gebruik je fijn verdeelde koolstof. De korrels van actieve koolstof hebben een heel groot oppervlak. Dat komt doordat er veel holtes in de korrels zitten. De moleculen van de opgeloste kleur-, geur- en smaakstoffen hechten zich aan het oppervlak.

Membraanfiltratie

Je gebruikt een vlies met gaatjes erin die zo klein zijn dat vrijwel alleen watermoleculen er nog

doorheen kunnen en bijna alle andere deeltjes niet, een membraan.

Drinkwater uit grond- en oppervlaktewater

Vroeger was het rivierwater schoon genoeg om te gebruiken voor de was. Grondwater werd bij

de mensen thuis opgepompt en diende als drinkwater. Tegenwoordig moet drinkwater aan

strenge kwaliteitseisen voldoen.

Tot 1850 was het zelfreinigend vermogen van oppervlaktewater, dat we ook wel biologische

reiniging noemen, voldoende. Daarna konden de rivieren de enorme toevoer van afvalstoffen

niet meer aan. Hoewel de afgelopen jaren de kwaliteit van het rivierwater sterk is verbeterd,

blijft drinkwaterbereiding door middel van een zuiveringsproces nodig.

Zie het waterzuiveringsproces:

1 Natuurlijke voorzuivering en vaste bestanddelen bezinken.

2 Uitvlokken van kleine verontreinigingen met ijzersulfaat.

3 De gevormde vlokken bezinken en worden verwijderd.

4 Ozon doodt bacteriën en andere ziektekiemen.

5 Nu weer uitvlokken met ijzersulfaat.

6 Filtreren.

7 Opgeloste kleur-, geur- en smaakstoffen verwijderen met Norit.

8 Toevoegen van een klein beetje chloorbleekmiddel.



Kwaliteitscontrole en ADI-waarde

Van veel stoffen is wettelijk vastgelegd hoeveel er maximaal in een liter drinkwater aanwezig

mag zijn. Door een drinkwaterleidingbedrijf wordt voortdurend gecontroleerd of de concentratie

van schadelijke stoffen niet te hoog is, zie figuur 2.17.

In principe bestaat er voor elke stof een gevarengrens. Deze wordt aangeduid met de ADIwaarde.

De ADI-waarde geeft aan hoeveel mg van een stof iemand per dag per kilogram

lichaamsgewicht maximaal mag binnenkrijgen.

Hardheid van water

Hoe meer opgeloste kalk aanwezig is in een liter water, des te harder is het water.

Kalk is voor onze gezondheid een belangrijke stof, maar veroorzaakt in leidingwater ook soms

problemen door de vorming van kalkaanslag.

De hardheid van water wordt uitgedrukt in D, Duitse Hardheidsgraden. Eén Duitse

Hardheidsgraad komt overeen met 7,1 mg opgeloste kalk per liter water.