Co

Caracteristicile fizico

Până nu demult consideratăfactor indispensabil civilizaţiei şi dezvoltării durabile viitoare. Fapt pe avem în vedere resursele de apăplanetei şi faptul că, chiar dacăspaţială şi regimul de scurgere diferăareale în care apa lipseşte şi este venerată, sau teritorii unde fiind în exces este nedorită. Cantitatea de apă şi regimul ei de variaţie în timp şi în spaţiu determinăşi dezolante ale Saharei, cât şi jungla amazonianăTerra.

În natură apa urmează un circuit:

Ca element indispensabil vieţii pe Terra, apa se găseşte în natură sub

agregare: gazoasă, lichidă şi solidă. În stare gazoasă apa, constituită

la suprafaţa Oceanului Planetar, din apele uscatului, de laplantelor şi a animalelor. Sub formăorice moment, dar concentraţia variază

În stare lichidă apa alcătuieşte hidrosfera sau învelişul de apăreprezentat de oceane, mări, lacuri, râuri ocupă 70,8%, cu o pondere mai mare (81%) în emisfera sudică şi mai mică(60%) în cea nordică.

Culoarea variază în raport cu grosimea stratului, fiindde culoare albăstruie în straturi mai groase. Culoarea se dizolvate sau în suspensie. Prezenţa sărurilor de fier dăclorurilor una albăstruie etc.

1

Colegiul Tehnic „Mediensis” Mediaş

Caracteristicile fizico - chimice ale apei

nu demult considerată ca o resursă banală, apa a început să

factor indispensabil civilizaţiei şi dezvoltării durabile viitoare. Fapt pe deplin justificat, dacăavem în vedere resursele de apă dulce, limitate la 2,53% din totalul resurselor de apăplanetei şi faptul că, chiar dacă acestea au capacitatea de a se regenera, repart

scurgere diferă foarte mult de la un loc la altul. Sunt, astfel, pe glob, areale în care apa lipseşte şi este venerată, sau teritorii unde fiind în exces este nedorită. Cantitatea de apă şi regimul ei de variaţie în timp şi în spaţiu determină

harei, cât şi jungla amazoniană cu cea mai bogată

În natură apa urmează un circuit:

Ca element indispensabil vieţii pe Terra, apa se găseşte în natură subgazoasă, lichidă şi solidă.

apa, constituită din molecule simple, provine din la suprafaţa Oceanului Planetar, din apele uscatului, de la suprafaţa solului, din transpiraţia

Sub formă de vapori, ea se găseşte în atmosferăconcentraţia variază în funcţie de condiţiile climatice

apa alcătuieşte hidrosfera sau învelişul de apăreprezentat de oceane, mări, lacuri, râuri şi ape subterane. Din suprafaţa Terrei, hidrosfera

70,8%, cu o pondere mai mare (81%) în emisfera sudică şi mai mică(60%) în cea

în raport cu grosimea stratului, fiind incolorăde culoare albăstruie în straturi mai groase. Culoarea se datoreazădizolvate sau în suspensie. Prezenţa sărurilor de fier dă apelor o culoare verdeclorurilor una albăstruie etc.

ale apei

banală, apa a început să fie apreciată şi ca deplin justificat, dacă

la 2,53% din totalul resurselor de apă ale a se regenera, repartiţia lor

de la un loc la altul. Sunt, astfel, pe glob, areale în care apa lipseşte şi este venerată, sau teritorii unde fiind în exces este nedorită. Cantitatea de apă şi regimul ei de variaţie în timp şi în spaţiu determină atât peisajele aride

biodiversitate de pe

Ca element indispensabil vieţii pe Terra, apa se găseşte în natură subtrei stări de

din molecule simple, provine din evaporarea de suprafaţa solului, din transpiraţia

pori, ea se găseşte în atmosferă în orice loc şi în în funcţie de condiţiile climatice.

apa alcătuieşte hidrosfera sau învelişul de apă al Pământului suprafaţa Terrei, hidrosfera

70,8%, cu o pondere mai mare (81%) în emisfera sudică şi mai mică(60%) în cea

incoloră în straturi subţiri şi datorează şi unor substanţe

culoare verde-gălbuie, a

2

Transparenţa sau calitatea de a lăsa să treacă energia luminoasă, se exprimă prin distanţa în cm până la care se pot distinge contururile unui obiect. Cel mai adânc pătrunde lumina albastră(220 m), fapt care şi explică culoarea albastră a mărilor.

Densitatea maximă a apei nu este la punctul de îngheţ, ci la 40C, când are cea mai ridicată valoare 1,00 g/cm3 după care o dată cu scăderea temperaturii scade şi densitatea, ajungând ca la 00 C să aibă o densitate de 0,917 g/cm3. Acest fapt este esenţial pentru viaţa acvatică, deoarece gheaţa, fiind mai uşoară ca apa, se ridică la suprafaţă şi formează un strat protector care face ca fauna şi flora să nu îngheţe sub podul de gheaţă, unde temperaturile sunt între 0 şi +40C.

Conductibilitatea electrică sau însuşirea apelor de a fi bune conducătoare de electricitate se datorează, în cea mai mare parte, impurităţilor şi sărurilor dizolvate, fiind în raport direct cu concentraţia acestora. Rezistivitatea apei pure este foarte mare, dar scade pe măsură ce creşte concentraţia de săruri, proprietate care se foloseşte la aparatele de măsură pentru determinarea cantităţilor de săruri dizolvate.

Solubilitatea, este un foarte bun solvent pentru multe substanţe şi facilitează reacţiile chimice ale acestora.

Duritatea apei este determinată de conţinutul de săruri de calciu şi de magneziu şi se exprimă în grade de duritate. Duritatea apei se datorează interacţiunii apei cu solul şi rocile. Apa fiind un solvent universal puternic, în timpul trecerii, preia în soluţie cantităţi mici de minerale. Apele foarte dure sunt neplăcute la gust şi lasă o senzaţie specifică de cretă în gură. La fel şi apa care este prea moale poate lăsa un gust plat. Pentru a avea un gust natural este necesar să existe un nivel echilibrat al mineralelor.

Concentraţia ionilor de hidrogen (pH)-pH-ul apei pe care o consumăm şi cu care ne spălăm ar trebui să fie între 6,5 şi 9 şi e bine de ştiut că valorile celei de la robinet pot diferi de la o regiune la alta. În regiunile cu sol calcaros apa obţinută din subsol este, de exemplu, mai alcalină. Apa cu pH neutru şi apa uşor alcalină este mai bună de băut.

3

În stare solidă apa trece prin îngheţare fie din stare lichidă, când cedează mediului 80 cal/g, fie din stare de vapori prin procesul de desublimare, când cedează 620 cal/g . Sub formă de gheaţă este cantonată cea mai mare parte a apei dulci de pe suprafaţa pământului în cele două calote polare şi în gheţarii din regiunile înalte. La trecerea în această stare, apa îşi măreşte volumul cu 1/11.

Forţa expansivă a apei îngheţate este considerabilă. Aşa se explică spargerea conductelor fie ele chiar metalice, dacă apa din ele îngheaţă. Din această cauză, plantele odată îngheţate nu-şi mai revin, deoarece prin dilatarea apei îngheţate, se sparg vasele şi membranele celulare ale ţesuturilor.

Conductibilitate termică a gheţii este redusă şi reflectă puternic razele solare. Prin faptul că zăpada este rău conducătoare de căldură ea protejează solul, în timpul iernii, de îngheţul profund.

4

Proprietăţi chimice

• Acţiunea asupra metalelor - temperatura normală

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 - la cald

Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 - temperatura ridicată

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 - Pb, Cu, Hg, Au, Ag nu sunt atacate de apă sau de vaporii acesteia.

• Acţiunea asupra nemetalelor - cu clorul

Cl2 + H2O = HCl + HClO HClO = HCl + [O]

HClO acid hipocloros se descompune în oxigen activ, ceea ce îl conferă proprietăţi oxidante (decolorează substanţele colorate). - cu carbonul la 10000C

C + H2O = CO + H2(gaz de sinteză) Din gazul de sinteză se obţine metanol folosit ca solvent pentru grăsimi, lacuri, vopsele, coloranţi şi unele mase plastice.

• Acţiunea asupra carburilor metalice - carbura de aluminiu

Al4C3 + 12H2O =3CH4 + 4Al(OH)3 - carbura de calciu

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 Acetilena are numeroase aplicaţii practice atât prin ardere în suflătorul oxiacetilenic, cât şi ca materie primă de bază pentru obţinerea unor compuşi organici cu largi domenii de utilizare.

5

Proprietăţile biologice ale apei

Funcţiile apei în organism: Apa este:

– solventul universal al substanţei vii; – unul din reactanţii reacţiei de fotosinteză prin care energia radiaţiei solare

este convertită în energie biochimică; – componenta în anumite reacţii biochimice din interiorul celulelor; – mediul de transport a ionilor, moleculelor, macromoleculelor şi al celulelor

de la un organ la altul; – suportul prin care se face eliminarea produşilor toxici în afara organismului; – mediu de flotaţie a celulelor libere din plasmă; – agent de protecţie în cazul şocurilor mecanice a embrionului, fătului şi a

sistemului nervos; – esenţială în procesele de termoreglare la animalele homeoterme.

Proprietăţi speciale ale apei în organismul viu: O mare parte a apei din organism manifestă proprietăţi fizice deosebite:

– se evaporă foarte greu, – îngheaţă la temperaturi mult sub 00C, – nu dizolvă cristaloizii, – nu participă la osmoză - aceasta este apa legată.

În organismele vii, apa este conţinută în formă: – intracelulară (50%), – interstiţială (15%) şi – circulantă (5%) – Fiinţele vii nu pot supravieţui în absenţa apei, toleranţa la deshidratare

depinzând de specia respectivă. Apa este nu numai un constituent al organismelor vii dar joacă şi un rol extrem de important ca cel de regulator termic sau de irigator al ţesuturilor vii. Conţinutul de apă al unor vieţuitoare: Ca medie apa se găseşte în proporţie de peste 50% din organismele vii:

– salate, castraveţi, andive (95%) – roşii şi morcovi (90%) – mere 85% – cartofi 80% – sporii bacteriilor 50% – fasole şi mazăre 10% (seminţe)

Cantitatea de apă din organismul uman Cantitatea totală reprezintă la adult 60 – 70% din greutatea corporală; În organismele mai tinere, proporţia apei este mai mare: 97% la fetus, 91% la trei luni şi 81% la copilul de un an.

6

În ţesuturi: – ţesutul adipos sub 20% – osos 30% – conjunctiv 60% – muscular 77% – nervos 85% – lichide biologice până la 99%.

În timpul activităţilor zilnice, în organismul uman sunt ‚‚arse” zaharuri şi grăsimi. Prin arderea lor se formează CO2 şi H2O;

– CO2, toxic, este înlăturat, iar – H2O se poate utiliza pentru diferite necesităţi ale organismului.

Din 1g zaharuri rezultă 0,56 g H2O, iar din 1g grăsimi se formează 1,07g apă. Zilnic, un adult sintetizează 300 g apă. În organismul uman, apa se găseşte în echilibru stabil, în sensul că aportul de apă echivalează cu pierderile. Cantitatea de lichide pe care o pierde organismul într-un interval de 24 de ore este de aproximativ 2,5 litri, prin mai multe căi:

– urinară (1500 ml), – materiile fecale (150 ml), – tegumente (600 – 800 ml) – expiraţie

Aportul zilnic de apă trebuie să fie în cantitate egală cu pierderile de 2,5 litri. Aportul se realizează prin:

– ingestia de lichide (1,5 litri) – apa din compoziţia alimentelor – apa endogenă rezultată din combustiile ce au loc la nivelul ţesuturilor.

Proprietăţi fizice particulare ale apei şi implicaţiile lor în biologie

• Căldura specifică a apei (4,2 J/kgK) foarte mare faţă de oricare substanţă solidă sau lichidă:

– permite o stabilizare a temperaturii în diversele procese biologice; – căldura produsă în travaliu muscular sau în procesele energetice apărute în

metabolism • Conductibilitatea termică (0,59 sec-1cm-1k-1 la 20°C) mai mare ca altele lichide

permite un „amortizor şi transport termic” în vederea evacuării căldurii în jurul membranelor sau altor structuri care nu poate fi evacuată prin circulaţie de lichide;

• Densitatea. Creşterea spre 4°C a densităţii apei permite supravieţuirea în apa cu gheaţă la suprafaţă a peştilor.;

• Constanta dielectrică explică capacitatea mare de ionizare a substanţei dizolvate; • Punctele de topire la 0°C şi fierbere la 100°C permit un interval mare în care

proprietăţile apei se schimbă foarte puţin; • Coeficientul de difuziune permite difuziunea liberă a substanţei existente în lichidele

biologice; • Coeficientul de vâscozitate mic permite o deplasare a straturilor apei in mod liber

aproape fără frecare şi consum de energie; • Coeficientul de tensiune superficială scade cu creşterea temperaturii datorită

agitaţiei termice şi ruperii legăturii de hidrogen.

7

Rolul şi proprietăţile fizice ale apei în termoreglare

• Un adult are 65% apa în de ex.70 kg de corp. Deci un aport de 45000 de calorii ridică cu un 1°C o masă de apă de 45kg. Sistemul metabolic produce pe zi 2500kcal.

• Apa termostatează ridicarea temperaturii prin: – conductibilitatea termică care îndepărtează hipertermiile locale; – căldura latentă de evaporare care permite prin evaporare pulmonară şi

cutanată o pierdere importantă de căldura de către corp.

Rolul evaporării pulmonare şi cutanate în termoreglare

• Un adult elimină prin plămân 300 – 400 g apă la 24 de ore. • Evaporarea cutanată se face prin două mecanisme:

– Perspiraţie insensibilă – este difuziunea invizibilă a vaporilor de apă sau a lichidului intracelular prin straturile cornoase ale epidermei. (600 – 800 cm3H2O/zi)

– Sudaţie – este eliminarea prin piele a unui lichid de excreţie. (1-1,5L în climat temperat). La temperaturi ridicate se ajunge pana la 20 – 25L/zi.

Apa în reacţiile biochimice

Apa participă la: - hidroliza enzimatică; - reacţii de oxido-reducere; - biosinteza prin deshidratare; - biosinteza proteinelor.

Apa grea

Apa grea se obţine prin electroliza la tensiuni mari. Acţiunea apei grele în organism

este de a încetini metabolismul; inhibă diviziunea celulară; aboleşte parţial capacitatea de conducere a influxului nervos; inhibă transportul activ şi contracţia musculară.

Apa este mai valoroasă decât oricând în istoria noastră, fiind folosită extensiv în agricultură şi industrie, şi primeşte din ce în ce mai multă atenţie pentru a fi folosită judicios pentru generaţiile viitoare.

Lucrarea a prezentat suficiente aspecte ce relevă proprietăţile şi importanţa biologică a apei, motiv pentru care este considerată pe drept cuvânt „izvorul vieţii”.

Elevi: Hila Aurel, Pop Andrei, Ţifraş Andrei - XA Doroga Diana, Pintea Cosmin, Rafailă Georgiana - XC

Profesori coordonatori:

Cacovean Delia Moldovan Sanda