Vatten – En ämnesteori i miniatyr och vatten som materia och liv

Vatten – En liten tillbakablick

Här följer en kortfattad beskrivning av hur vårt vatten har kommit sig att betyda så mycket för allt levande och för vårt klimat som råder idag. Efter denna beskrivning kommer en mer detaljerad beskrivning av vatten och några av dess egenskaper och olika former. Detta för att ge en mer ingående ämnesbeskrivning och förståelse kring fenomenet flyta-sjunka. 

Vi börjar för längesedan då livet började  på jorden och vår atmosfär var av en helt annan sammansättning än vad den är idag (Nordning m.fl. 1994). Atmosfären bestod av mycket mer vattenånga, metangas och koldioxid och dessa tre växthusgaser bidrog till att det var mycket varmare på jorytan än idag, men ändå inte varmare än att det kunde bildas vattensamlingar där växter och djur kunde utvecklas och leva. Vissa av dessa organismer bildade efterhand skal och skelett som bestod av kalk. För att bilda kalk behövdes koldioxid som fanns löst i vattnet. Koldioxid fanns även i luften och när det gick åt i vattnet tog vattnet i sin tur upp mer av denna gas från luften och genom denna process minskade koldioxidhalten i atmosfären. Växterna som frodades i vattnet började utveckla vad vi idag kallar för fotosyntesen. En av fotosyntesens avfallsprodukter är syre, och detta syre släpptes först ut i vattnet och efterhand släppte vattnet ifrån sig syre till luften där syret reagerade med metangasen vilket fick effekten att halten metangas sjönk i atmosfären. I och med att växthusgaserna koldioxid och metangas sjönk blev det kallare vid jordytan och i luften. Då kyldes vattenångan i atmosfären ner och började falla ner som regn. Tillslut sjönk medeltemperaturen till 15 grader C vid jordytan och det är den medeltemperatur som råder idag.

Vatten är en förutsättning för allt liv på jorden och det var ur det som växter och djur en gång uppstod från. Idag består 70% av jordytan av hav, men mer vatten finns i marken och i gasform som moln och vattenånga samt i fast form som glaciärer och inlandsisar. Anledningen till att vatten i sig är ett intressant ämne är på grund av dess speciella egenskaper. Några av dessa egenskaper beror på att vattenmolekylerna är förhållandevis starkt bundna till varandra, även i flytande form. Det är därför som vatten har en högre smältpunkt och kokpunkt än andra ämnen (som har liknande byggnad) och vatten kan även ta upp och avge stora mängder värme (Nordling m.fl. 1994) utan att temperaturen i vattnet ändras särsklit mycket. Tack vare att vatten har denna egenskap hjälper det till att utjämna vårt klimat här på jorden. 

Vattnets aggregationsformer

Du har kanske funderat över varför isen på sjön inte når ända ner till botten? Ibland gör det det med för det mesta bottenfryser inte hela sjön (Nordling m.fl. 1994) och detta beror på att is (vatten i fast form) har en lägre densitet än vatten i flytande form och innehåller mer luft och därför flyter. (Mer om densitet kan läsas i ett annat inlägg här i bloggen). Det som påverkar sammanhållningen mellan vattenmolekylerna och dess aggregationsformer (Gunnarsson, 1999) fast, flytande och gas beror på hur varmt eller kallt det är samt vilket tryck som råder omkring molekylerna.

Vatten- en viktig förening

Vatten är ett polärt lösningsmedel (Jakobsson, 2003) med starka vätebindningar och det är därför som kok- och smältpunkten är så pass höga. Att det är polärt betyder att en vattenmolekylmolekyl består av två olika laddningar. H₂O är den kemiska beteckningen för vatten vilket betyder att det består av två väteatomer och en syreatom. Vattenmolekylen har en positiv pol närmast väteatomerna (som sitter som två öron på syreatomen)  och en negativ ”tyngdpunkt” i sina andra ände. Vattenmolekylerna attraheras av varnadras plus- och minuspoler och tack vare denna egenskap bildas en ytspänning på vattenytan. Denna ytspänning utnyttjas av vissa insekter som kan gå på ytan utan att sjunka igenom. 

Referenser

Gunnarsson, J. &. Hultin, J. (1999). Meterologi för grundskolläraren. Uppsala: Kunskapsföretaget

Jakobsson, G. (2003). Vardagskemi. Lund: Studentlitteratur

Nordling, E. &. Stake, S. &. Öberg, K-E. &. Lindahl, B. (1994). Naturkunskap för samhällsvetenskapligt gymnasieprogram A+B. Stockholm: Liber

Bilder från Google.se