Water (H2O)

De impact van een vallende druppel
water in een glas water.

Water, H₂O is de chemische verbinding van twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. Water komt in de natuur voor in de drie verschillende hoofdfasen, als vloeistof, als vaste stof en als gas. Bij kamertemperatuur is water een vloeistof zonder duidelijke kleur en geur. Al het leven op aarde bestaat grotendeels uit en is afhankelijk van water. Water bedekt 71% van de Aarde.

Water voor ontwikkeling

Water, en met name goed drinkwater is erg belangrijk voor de mens. Het speelt dan ook een belangrijke rol in de ontwikkeling van de Derde wereld. Meestal wordt onderwijs als belangrijkste factor gezien, maar water is een niet te verwaarlozen middel om bij te dragen aan het succes van dit onderwijs. Zowel de medische gevolgen als de hygiënische aspecten van een watertekort, met daarbij ook de tijd die het kost om water bij een ver gelegen pomp te halen, verminderen de tijd die leraren en leerlingen aan school kunnen besteden.

Er kan een waterconflict ontstaan wanneer er in een gebied of land onvoldoende schoon water voorhanden is. Dit heeft niet alleen betrekking op drinkwater, maar ook op water dat gebruikt kan worden voor de landbouw, industrie, transport (bijvoorbeeld de Suezcrisis) en ontspanning. In sommige regio’s op aarde is water een schaars goed, door klimatologische omstandigheden, infrastructurele problemen of ontbossing. Dit betreft bijvoorbeeld het Midden-Oosten, het oostelijke deel van de Verenigde Staten van Amerika, de Sahara maar ook landen in de tropen.

Anno 2007 hebben 1,1 miljard mensen geen schoon water. Dit is een zesde van de wereldbevolking. Daarbij hebben 2,4 miljard mensen onvoldoende hygiëne als gevolg van watergebrek. Per dag sterven wereldwijd 6000 mensen door gebrek aan water.

Er is aangetoond dat water een positief effect op het onderwijs in arme landen heeft. Een studie van de Wereldbank wees uit dat in een school in Tanzania 12% meer leerlingen opdaagden toen er een waterpomp op een kwartier loopafstand kwam in plaats van op een uur loopafstand. Toen de tijd om water te halen op een plek in Bangladesh werd verkort, leverde dit een 15% hogere opkomst op. In Nederland is water een van vijf prioritaire thema’s van het Nederlandse ontwikkelingsbeleid.

Water in het lichaam

Bestand:Cat drinking water.JPG

Ook dieren hebben water nodig

Het menselijk lichaam bestaat voor ongeveer 60-65% uit water, afhankelijk van leeftijd en geslacht. Dit water bevindt zich in de lichaamscellen, in het bloed, in de intercellulaire ruimte, in de lymfeklieren en in vele andere delen van het menselijk lichaam. Daarom is het ook belangrijk voor een mens om voldoende water tot zich te nemen. Het menselijk lichaam verliest water door uitscheiding via zweet, tranen, urine. Ook door ontlasting en ademhalen gaat water verloren. Dit water wordt niet alleen met water uit dranken aangevuld, maar ook met water dat aanwezig is in voedsel.

Ongeveer 75% van de menselijke hersenen is water. Het bloed bevat 83% water, dat nutriënten en zuurstof naar de lichaamscellen transporteert.

Elk dier heeft water nodig, zij het dat het ene dier minder water nodig heeft dan een ander. Dieren die van nature in droge gebieden zoals woestijnen leven, kunnen langdurig zonder water. Kamelen bijvoorbeeld kunnen wekenlang zonder water. Dieren die van nature in een waterrijke omgeving leven, hebben vaak constant toegang tot water nodig om te kunnen overleven.

Fysische eigenschappen

Water kan in drie hoofdfasen of aggregatietoestanden bestaan: ijs, water en waterdamp. Ofwel: vaste stof, vloeistof en gas. De temperatuurschaal van Celsius is gebaseerd op de overgang tussen deze toestanden: ijs smelt (wordt vloeibaar) bij 0 °C en water verdampt (wordt gasvormig) bij 100 °C (bij standaardomstandigheden). Het kook- en ook het smeltpunt is echter afhankelijk van de druk: het kookpunt ligt lager bij lagere druk en het smeltpunt ligt lager bij hogere druk. Het eerste betekent dat de aardappelen niet gaar worden, als je ze op de top van de Mount Everest kookt; het tweede dat bij het schaatsen een laagje water tussen de ijzers en het ijs ontstaat, zonder welk het schaatsen een stuk minder snel zou gaan. De vaste toestand van water kent overigens tenminste elf verschillende ijsfasen, optredend bij verschillende drukken en temperaturen, elk met hun eigen kristalstructuur. Het fasediagram van water is buitengewoon ingewikkeld.

Er is ook een toestand waarbij ijs, vloeibaar water en waterdamp tegelijk voorkomen. Dit heet het tripelpunt van water, dat optreedt bij een bepaalde druk en temperatuur (0,01 °C).

Bij normale atmosferische druk kunnen ook "oververhit water" en "onderkoeld water" voorkomen. Dat is water dat respectievelijk warmer dan 100 °C of kouder dan 0 °C is, maar nog steeds in de vloeistoffase is.

Schoon, vloeibaar water krijgt een blauwe kleur als gevolg van verschillen in absorptie en verstrooiing van blauw en rood licht: water absorbeert rood licht 100 maal meer dan blauw licht en verstrooit blauw licht 5 maal meer dan rood licht. De kleur wordt echter pas duidelijk zichtbaar als het water meer dan een paar decimeter diep is.

Bij standaard atmosferische druk heeft water zijn grootste dichtheid (999,972 kg/m³) bij een temperatuur van circa 3,984 °C boven het smeltpunt. Hierdoor heeft water de uitzonderlijke eigenschap dat de vaste stof minder dicht is dan de vloeistof, en dus op de vloeistof kan drijven; kouder water zet uit en warmer water ook. Daardoor bevriest een watermassa in de natuur van boven naar beneden. Het ijs isoleert daarbij het vloeibare water eronder. Dit effect speelt een grote rol bij voor het leven in sloot en plas. Mogelijk heeft deze eigenschap ook een grote rol gespeeld bij het ontstaan van leven op aarde, immers zowel diep onder extreem dikke ijslagen als diep onder warm oppervlaktewater kan zich vloeibaar water met een stabiele temperatuur van 4 °C bevinden.

Kringloop

Op aarde bestaat er een waterkringloop waarbij zeewater verdampt, in de atmosfeer condenseert en als neerslag weer terugvalt, waarna rivieren en grondwater het weer terugvoeren naar de zee. Zeewater wordt ook wel zoutwater genoemd omdat er vele zouten in opgelost zijn. Bij het verdampen van zeewater blijven de zouten achter in zee, waardoor neerslag geen zout bevat, dit noemt men zoetwater. De overgang tussen zoetwater en zoutwater, de tijnaad, is niet altijd even duidelijk (bijvoorbeeld in rivieren met getijden), deze mengeling van zoet- en zoutwater noemt men brakwater.

Op de aarde komt ongeveer 1.400.000×10³ km³ water voor. Hiervan bevindt 97% zich als zout water in oceanen en zeeën. De rest is onderverdeeld in zoet en zout grondwater (23.300×10³ km³), ijs (24.000×10³ km³), oppervlaktewater (meren en rivieren, 190×10³ km³) en waterdamp in de atmosfeer (14×10³ km³). De verhoudingen variëren enigszins door verschillende factoren, waaronder de klimaatverandering.

Water in de chemie

Water
Algemeen
Molecuulformule      (uitleg)	H2O
IUPAC-naam	water
Andere namen	diwaterstofoxide, diwaterstofmonoxide
Molmassa	18,01528 g/mol
CAS-nummer	7732-18-5
EG-nummer	231-791-2
Beschrijving	Kleurloze vloeistof
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vloeibaar
Kleur	kleurloos
Dichtheid	0,998 g/cm³
Smeltpunt	0 °C
Kookpunt	100 °C
Goed oplosbaar in	Ethanol, methanol, azijnzuur, aceton, acetonitril
Slecht oplosbaar in	Apolaire oplosmiddelen
Viscositeit	1,00 × 10-3 Pa·s
Brekingsindex	1,3330 (589 nm, 20 °C)
Geometrie en kristalstructuur
Kristalstructuur	hexagonaal (zie ijs)
Dipoolmoment	1,85 D
Thermodynamische eigenschappen
ΔfGog	-228,57 kJ/mol
ΔfGol	-237,13 kJ/mol
ΔfHog	-241,82 kJ/mol
ΔfHol	-285,83 kJ/mol
Sog, 1 bar	188,83 J/mol·K
Sol, 1 bar	69,91 J/mol·K
Evenwichtsconstanten	pKa = 15,74
Analytische methoden
Klassieke analyse	Karl Fischer-titratie
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar)

Een watermolecuul is een chemische verbinding van twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. De molecuulformule is H₂O. Een zelden gebruikte chemische naam voor water is diwaterstof(mon)oxide.

Eigenschappen van het watermolecuul

Het watermolecuul is een dipool: omdat de waterstofatomen niet symmetrisch liggen ten opzichte van het zuurstofatoom is één kant van het watermolecuul elektrisch geladen ten opzichte van de andere kant. In overeenkomst met de octetregel heeft het zuurstofatoom in water zijn elektronen als volgt verdeeld: twee keer twee elektronen voor de binding met de twee waterstofatomen, en twee keer een vrij elektronenpaar. Door de polariteit van het watermolecuul, trekken deze moleculen elkaar dus sterk aan, wat het ten opzichte van andere stoffen lage smeltpunt, hoge kookpunt en de hoge smeltwarmte en verdampingswarmte verklaart. De polariteit van water verklaart ook waarom zouten (ionen) en polaire stoffen (zoals suiker) zo goed in water oplossen.

Watermoleculen kunnen opsplitsen in (zure) H⁺-ionen en (basische) OH^--ionen. Deze reactie wordt autoprotolyse genoemd. In zuiver water bij een temperatuur van 298 K zijn de activiteiten van beide ionen 10^-7 molair. De zuurgraad van het water is dan pH=7.

Chemische eigenschappen

Water kan onedele metalen oxideren onder vorming van waterstofgas. Bij zeer onedele metalen zoals natrium en kalium verloopt die reactie snel (met vuurverschijnselen), bij minder onedele metalen zoals ijzer verloopt de oxidatiereactie veel langzamer en gelijkmatiger. De vergelijking van die reactie is als volgt:

2 Na (s) + 2 H₂O (l) → 2 Na⁺ + H₂ (g)+ 2 OH^-

Symbolische betekenis

Water werd sinds de Klassieke Oudheid beschouwd als een van de natuurelementen naast aarde, vuur en lucht.

In het christendom en het jodendom neemt water een aparte plaats in. In de tijd dat de Bijbel of delen hiervan geschreven werd, konden mensen gewoonlijk niet zwemmen. De beschavingen van het Oude Egypte en het Koninkrijk Israël lagen in of langs droge, woestijnachtige gebieden. Zonder voorraad water was men daar gedoemd te sterven. De enkele keren dat het regende was het vaak een dusdanige hoeveelheid dat niets ontziende modderstromen en overstromingen ontstonden.

Een van de verklaringen van het verhaal waarin Jezus over water loopt (Mattheüs 14:22-33), luidt dat Hij, Jezus, leven noch dood vreesde en/of beide beheerste.

Wijn als symbool voor God, vermengd met water als symbool voor het (gewone) leven wordt wel eens uitgelegd als een verwijzing naar de duale natuur van Jezus: zijn menselijke en goddelijke natuur. Ook het verhaal waarin Jezus water (het gewone) verandert in wijn (het goddelijke) wordt wel eens op die manier allegorisch verklaard.

Verder wast water bij de doop de erfzonde of de zonden af. Het heeft hierbij een reinigend karakter. (Mattheüs 3:13-17) De gedoopte wordt hiermee zondeloos herboren. In het jodendom bestond ook reeds de mikwe, de rituele reiniging door volledige onderdompeling in een daarvoor bestemd waterbad.

Volgens kabbalisten is het Hebreeuwse woord voor hemel(en), sjamajim, samengesteld uit de woorden voor vuur (esj) en water(en) (majim). Anderen leggen het woord sjamajim uit als een verbinding tussen sja, een grammaticale vorm van het werkwoord שָׁפֵל sjafél, ’laten neerkomen’, en majim (wateren), dus: de hemel als bron van het regenwater.

God scheidde de hemelse wateren van de aardse wateren, de zeeën. (Genesis 1:7)

Rooms-katholieken kennen het wijwater. Dit water wordt door een priester gezegend en wordt vervolgens in de kerk gebruikt of kan meegenomen worden naar huis. Men doopt de vingers in een gevuld wijwaterbakje, bijvoorbeeld aan de kerkingang, en maakt een kruisteken met het wijwater. Het sprenkelen van dit water op de vloer zou hen die in het vagevuur vertoeven, ten goede komen. In volksverhalen werd wijwater gebruikt om allerlei heksen en spoken te verdrijven.

Af en toe werden de klassieke vier elementen in de christelijke kunst in verbinding gebracht met de vier evangelisten.

Zie ook

• Water, andere betekenissen / vormen van "water" (doorverwijzing).
• Millenniumdoelstellingen
• Oorsprong van water op Aarde
• Waterfluit
• Waterkwaliteit
• Water Pinch
• Watertoets
• Wereldwaterdag
• Zeewater
• Zoet water
  • Zoetwater in de Benelux
• Zwaar water
• Hydrofoorinstallatie
• Oppervlaktewater

Bronvermelding

Bronnen, noten en/of referenties:

Externe links

• Een pagina van de London South Bank University met verdere chemische informatie
• UNESCO-IHE Instituut voor Wateronderwijs
• Waterland.net - Water Informatie Netwerk
• Droppie Water - Watersite voor kinderen
• Hidrodoe en Nederlands watermuseum, twee musea over water

WikiWoordenboek

Zoek water op in het WikiWoordenboek.

  Vrije mediabestanden over water op Wikimedia Commons