VATTEN

1. VATTEN Livets källa

2. Innehållsförteckning • Vattenmolekylen • Vatten, en polär molekyl • Vatten binder till laddade joner • Vatten stöter bort oladdade molekyler • Vatten är tyngst vid 4oC • De tre faserna; is, vatten, ånga • Vattnets kretslopp • Livet började i vatten • sötvatten, brackvatten, saltvatten • Vatten med mineraler • Rent vatten • Vattnets ytspänning • Ljus-/ljud-brytning i vatten

3. 1. Vattenmolekylen VÄTE-atom VÄTE-atom SYRE-atom

4. 2. Vatten, en polär molekyl Elektronerna visas som grå prickar i bilden. Elektronerna kan också anges som e-. Det är lika många e- som p+ i en atom. VÄTE-atom VÄTE-atom 1p 1p 8 p+ p+ = proton Protonerna är positivt laddade. Därför anges de med +tecken. SYRE-atom

5. 2. Vatten, en polär molekyl Det är få e- i förhållande till protoner på den här sidan av molekylen. Därför har den här sidan en svagt positiv laddning= δ+- δ = delta, den grekiska bokstaven för vårt ”d”. δ används inom matematik för att beskriva en skillnad mellan två värden. I molekyler pratar man om laddningsskillnad och anger den med δ. 1p 1p+ 8 p+ Det är många e- i förhållande till protoner på den här sidan av molekylen. Därför har den här sidan en svagt negativ laddning= δ--

6. 2. Vatten, en polär molekyl Det är få e- i förhållande till protoner på den här sidan av molekylen. Därför har den här sidan en svagt positiv laddning= δ+- Om en molekyl har en laddningsskillnad mellan den ena och andra änden, så ritar man in δ+ på den mer positiva sidan och δ- på den mer negativa sidan. δ+ δ- Det är många e- i förhållande till protonerpå den här sidan av molekylen. Därför har den här sidan en svagt negativ laddning= δ--

7. 2. Vatten, en polär molekyl δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- Här ser du hur vatten-molekylerna påverkar varandra. Den negativa sidan dras till den positiva sidan. Vatten ligger i snygga, ordnade rader. Negativt och positivt dras till varandra ungefär som när magnetens syd- och nordände dras till varandra.

8. Kommer du ihåg? • Vilka atomer består vatten-molekylen av? • Hur sitter atomerna arrangerade i vatten-molekylen? • Vad innebär det att molekylen är polär? • Varför är vatten en polär molekyl?

9. 3. Vatten binder till laddade joner Atomer är oladdade (neutralt laddade) eftersom de har samma antal protoner (p+) som elektroner (e-). Många molekyler är också oladdade. En molekyl kan ha en svag laddningsskillnad inom sig, precis som vattenmolekylen. Då kallas molekylen polär molekyl. Vatten är en polär molekyl. I år 9 förväntas du kunna läsa periodiska systemet och berätta hur många protoner och elektroner som atomerna har, samt hur många elektroner joner har ! • Eftersom vatten är svagt laddat, dras andra laddade partiklar till vatten. • Laddade partiklar kallas joner. • Joner har olika antal protoner (p+) och elektroner (e-).

10. Vatten binder till laddade joner δ+ δ-

11. Vatten binder till laddade joner • Eftersom vatten binder till laddade joner, kan vatten transportera många ämnen lätt. • När vatten binder till laddade ämnen, säger man att ämnena löser sig i vatten. • Surt regn är ett miljöproblem. Det är egentligen laddade joner (H+ och SO42-), som följer med vatten upp i regnmolnen. • Nitrat och fosfat är joner som orsakar miljöproblemet övergödning och som lätt transporteras med vatten. • Giftiga metaller kan vara i jon-form och då transporteras med vatten.

12. Kommer du ihåg? • Vad är en jon? • Varför löser sig vatten med joner? • Ge exempel på joner som binder till vatten. • Ge exempel på miljöproblem som sprids med hjälp av vatten.

13. 4. Vatten stöter bort oladdade molekyler • Eftersom vatten är svagt laddat, kan det inte koppla till oladdade ämnen. • Fett är oladdade partiklar. • Fett-ämnen blandar sig inte med vatten. • Man får inte hälla ut fetter i avloppet eftersom de inte kan följa med avloppsvatten till reningsverket. Det finns risk att de bildar fett-klumpar som blockerar avloppsrören. • Smuts är ofta fett. • Man tillsätter diskmedel, tvål och tvättmedel eftersom dessa lindar in fett-partiklarna och lägger en laddad hinna runt fett-partiklarna, så att de faktiskt kan föras iväg med vattnet.

14. Kommer du ihåg? • Vilka typer av ämnen löser sig inte i vatten? • Ge exempel på sådana ämnen. • Hur fungerar diskmedel?

15. 5. Vatten är tyngst vid 4oC Is är lätt eftersom vattenmolekylerna ligger ordnade i raka led och då ligger de inte så tätt. Det blir hålrum mellan molekylerna. I vatten rör sig molekylerna fritt. Då kan molekylerna komma närmre varandra.

16. 5. Vatten är tyngst vid 4oC Eftersom vattenmolekylerna ligger ordnade som de gör i is, så blir det hålrum mellan molekylerna. Det gör isen lättare än vatten. När vatten är varmt, som ånga, rör sig molekylerna väldigt fritt gentemot varandra.

17. 5. Vatten är tyngst vid 4oC Ju kallare vatten är, desto mindre rörliga kommer vattenmolekylerna att vara. Ju mindre de rör sig, desto närmre varandra kan de vara. När vatten är 4oC så är molekylerna som tätast och därför är vatten tyngst då. När vatten blir kallare än 4oC så börjar molekylerna rada upp sig, för att bli is. Du vet redan att is är fullt med hålrum. Så nu vet du varför vatten som är 3oC är lättare än vatten som är 4oC.

18. 5. Vatten är tyngst vid 4oC • Eftersom is är lättare än vatten så flyter is ovanpå vatten. • Eftersom vatten är tyngst vid 4oC så är temperaturen på botten av sjöar och hav alltid 4oC. (Om det inte råkar vara en vulkan på botten förstås, för då kan det vara varmt!)

19. Kommer du ihåg? • Hur kommer det sig att vatten är tyngst vid 4oC ?

20. 5. De tre faserna; fast, flytande, gas • Alla ämnen kan ha en fas. • De tre faserna är; fast, flytande, gas • Is är vattens fasta fas • Vatten är vattens flytande fas • Ånga är vattens gas-fas

21. 5. De tre faserna; fast, flytande, gas • Fast fas: molekylerna är ordnade i raka led • Gas-fas: molekylerna rör sig så mycket att de åker iväg • Flytande fas: molekylerna rör sig

22. 5. De tre faserna; fast, flytande, gas • När ett ämne övergår från en fas till en annan fas, så heter detta följande: Från gas till flytande – kondensation Från flytande till gas – förångning Från flytande till fast – stelning Från fast till flytande – smältning Från gas till fast – sublimering Från fast till gas - sublimering

23. 5. De tre faserna; fast, flytande, gas • Lär dig vad fast, flytande, gas, smältning, stelning, kondensation, förångning och sublimering är! Sublimering Sublimering Stelning/frysning Kondensation Smältning Förångning/kokning

24. Kommer du ihåg? • Vad kallas vattnets tre faser? • Beskriv hur molekylerna är ordnade vid dessa tre faser. • Varför är vattnet tyngst vid +4oC ? • Vad heter övergången mellan a) gas – flytande b) flytande – fast c) gas – fast

25. 6. Vattnets kretslopp

26. MOLNEN FÖRS MED VINDARNA… SOLENS STRÅLAR VÄRMER SÅ ATT VATTEN DUNSTAR… 6. Vattnets kretslopp VATTNET DUNSTAR UPPÅT OCH BILDAR MOLNEN…

27. 7. Livet började i vatten • När forskare letar efter liv på andra planeter så letar man efter vatten. • De allra första livsformerna var mikroskopiska bakterier. • Mycket forskning tyder på att livet började i vatten. • Förklaringen på det kan vara att vatten har så lätt att transportera vissa ämnen. Därmed är vatten ofta med och hjälper kemiska reaktioner att ske. • Vatten behövs t ex vid rostning. Även om vattnet i sig inte gör den kemiska reaktionen, så behövs vatten för att reaktionen ska kunna ske.

28. Kommer du ihåg? 1. I vilken miljö tror man att livet på jorden började?

29. 8. sötvatten, brackvatten, saltvatten Sötvatten = vattnet som är drickbart. Det finns i sjöar, åar, bäckar och grundvatten. Ungefär 3 % av allt vatten på jorden är sötvatten. Saltvatten = vattnet är inte drickbart. Det finns i haven. Det har många mineraler lösta i sig, bl.a natriumklorid. Ett annat namn för natriumklorid är hushållssalt eller koksalt. Ungefär 97 % av allt vatten på jorden är saltvatten. Brackvatten = vattnet är saltvatten och inte drickbart. Det är inte lika salt som vanligt havsvatten. Det finns i Östersjön. Det är saltvatten som är utspätt med sötvatten. Anledningen till att Östersjöns havsvatten inte är lika salt som Atlantens vatten är att Atlant-vattnet har svårt att komma förbi Öresund, samtidigt som våra åar och bäckar löper ut i Östersjön och fyller på med sötvatten.

30. 8. sötvatten, brackvatten, saltvatten Karta som visar Östersjön och de länder runt omkring vars floder för ut sötvatten i Östersjön. I söder, mellan Danmark och Sverige ser du det smala sundet som delvis hindrar att nytt saltvatten fyller på Östersjön.

31. Kommer du ihåg? • Förklara skillnaderna mellan söt-, brack- och salt-vatten. • Vilken sorts vatten kan man dricka? • Vilken sorts vatten finns det mesta av på jorden?

32. 9. Vatten med mineraler Vatten binder alltså lätt joner. I havet är vattnet salt eftersom mineralen natriumklorid (hushålls-salt) är en mineral. Mineraler är ofta polära eller joner. Därför binder de till vatten. Om många, nyttiga mineraler är bundna i vattnet kallas vattnet för mineral-vatten. Vi tar prov på dricksvattnet för att se att man inte har farliga ämnen i vattnet. Ifall vattnet innehåller mineraler som är giftiga behöver vattnet renas på dessa ämnen. Mineraler som innehåller arsenik, bly eller kadmium är giftiga.

33. Kommer du ihåg? 1. Varför renas dricksvattnet i vattenreningsverk?

34. 10. Rent vatten Inte bara mineraler kan vara giftiga. Vatten kan föra med sig bakterier. En av de farligaste bakterierna som kan följa med vatten är Kolera-bakterier. Kolera-bakterier finns i avföring därför att dessa bakterier kan bo i tarmen, men om vi får in avloppsvatten i dricksvatten så kan vi råka dricka Kolera-bakterierna. Det kan leda till döden. Därför är det viktigt att orenat avloppsvatten inte kommer ut i sjöar och åar. Det är viktigt att man renar allt avloppsvatten noga.

35. 10. Rent vatten Med avloppsvattnet skickar vi inte bara bajs som kan innehålla farliga bakterier utan också kiss. Kiss innehåller kväve (i form av nitrater) och det är ett ämne som bidrar till miljöproblemet övergödning. Därför renas även nitraterna bort från avloppsvattent. Med avloppsvattnet skickar vi också tvål, tvättmedel och schampoo. De innehåller ibland fosfater som också bidrar till miljöproblemet som heter övergödning. Alla dessa ämnen försöker man rena bort i avloppsvatten-reningsverken.

36. Kommer du ihåg? 1. Varför renas avloppsvattnet innan det släpps ut i Östersjön?

37. 11. Vattnets ytspänning Här är ett gem, som ligger på vattnets yta, tack vare vattnets ytspänning

38. 11. Vattnets ytspänning δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ+ δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- δ- Här ser du hur vatten-molekylerna påverkar varandra. Det är denna ordning som gör att vattnet har en stark yta, så att saker faktiskt kan flyta uppe på ytan. Vatten är unikt bland alla molekyler på det här sättet. Att vatten håller ihop, så att föremål kan flyta ovanpå, kallas YTSPÄNNING.

39. 11. Vattnets ytspänning På bilden ser Du en vattendroppe som ligger ovanpå en bit mässingsplåt. Ytspänningen håller ihop vattnet, så att det kan bli små droppar, istället för att det flyter ut åt alla håll.

40. Kommer du ihåg?

41. 12. Ljus-/ljud-brytning i vatten Har du någonsin suttit på en brygga och tittat ner i vattnet nedanför? Då har du nog noterat att sakerna nere i vattnet verkar vara närmare än de egentligen är. Om man står och tittar in i ett akvarium blir det på samma sätt. Detta kallas att vattnet bryter ljuset. Det beror på att vatten har en annan densitet än luften där våra ögon är. På nästa sida kommer mer förklaringar på detta.

42. 12. Ljus-/ljud-brytning i vatten Eftersom vatten är tätare än luft så rör sig ljus långsammare genom vatten än genom luft. Därför bryts ljuset när det rör sig mellan luften och vattnet. Vi märker denna brytning genom att vinkeln på var föremål befinner sig blir fel.

43. 12. Ljus-/ljud-brytning i vatten På samma sätt som ljuset rör sig annorlunda genom vatten än i luft, så rör sig ljud annorlunda genom vatten än i luft. Tack vare att vattnet är tätare än luften, så kan ljudvågor ta sig längre sträckor och det går snabbare. Ljud behöver partiklar för att ta sig fram. Eftersom vattnet är tätt kan ljud resa bra på vattenmolekylerna, det kommer långt och det går snabbt. I luften är partklarna glesa. Mycket av ljudet försvinner när det inte hittar partiklar att ta sig fram på. Dessutom går det långsamt om det är glest mellan partiklarna.

44. 12. Ljus-/ljud-brytning i vatten När det gäller LJUD så kan man jämföra med trafiken. Om du är ljudet så är det lättare för dig att ta dig fram i rusningstrafiken, för då finns det många fordon du kan åka med. Då är vatten som rusningstrafiken. Om du istället ska ta dig fram när trafiken är gles, du kanske är långt ute på ladet. Då kan det ta lång tid, det finns helt enkelt för få fordon att följa med. Luften är som detta. Eftersom ljudet rör sig annorlunda genom vattnet så kommer det att låta annorlunda i vatten än i luft. Valsång under vatten låter inte alls som när den sjungs i luften. Hörbart ljud färdas högst några kilometer genom luft, men i vatten kan ljud färdas många mil. Man har registrerat knölvalsång på 18km håll. Det är som om du skulle höra någon stå och sjunga i Gävle, när du är i Enköping!

46. Kommer du ihåg?

47. Bildkällor: • Kemiresurscentrum • www4.liber.se • www.nasa.gov • Anne Lucero • Ifö • Ramlösa • Wikimediacommons • SINTEF Petroleum Research, Bergen, Norge • Vetamix.fi