(Sammanställt av basgrupp 8a).
Vattnets uppbyggnad och egenskaper
Enligt Borén, Larsson, Lif, Lillieborg och Lindh (2001) är vatten ett ämne som är uppbyggt av H2O molekyler, det vill säga en syreatom och två väteatomer. Edman och Klein (1997) skriver att det är de negativt laddade elektronerna som håller ihop atomerna till en molekyl. Väteatomerna har var sin elektron och syreatomen har sex elektroner i sitt yttersta skal. För att vätet ska bli stabilt med två elektroner i ytterskalet och syret ska bli stabilt med åtta, ”lånar” väteatomerna var sin elektron från syret och syret ”lånar” två från väteatomerna. På detta sätt menar de att det nu snurrar åtta elektroner runt de tre atomerna och håller samman dem i en molekyl vatten. Edman och Klein skriver vidare att elektronmolnet är ojämnt fördelat, att det är tjockare vid syreändan och därför blir molekylen svagt elektriskt laddad. Detta leder till att vattenmolekyler alltid hakar i varandra. Även Olsson (2002) skriver att vatten är ett tvåpoligt ämne, en dipol, och att detta beror på att syret har störst kärnladdning och attraherar elektroner som förskjuts mot syret. Olsson menar även att detta är förklaringen till vattnets unika egenskaper.
.
Borén et al. (2001) menar att vatten är ett utomordentligt lösningsmedel och att det därför är svårt att finna helt rent vatten. Olsson (2002) menar att vatten löser andra polära ämnen bra, till exempel salter. Borén et al. skriver även att det mesta vatten kommer i kontakt med löser sig till viss del och de lösta ämnena påverkar vattnets egenskaper. De menar att ändrade egenskaper hos vattnet kan bero på att bindningsförhållandena mellan vattenmolekylerna störs genom kontakten med det lösta ämnets molekyler. Ett exempel författarna ger på detta är att diskmedel sänker vattnets ytspänning, vilket beror på att vätebindningar mellan vattenmolekylerna bryts.
.
När det gäller densitet skriver Olsson (2002) att denna är som högst hos vatten vid +4˚C. När flytande vatten blir kallt packas molekylerna samman och vattnet blir tyngre och uppnår sin högsta densitet vid +4˚C. Han tar även upp att vatten får lägre densitet då det fryser till is. Molekylerna arrangerar sig då i ett stelt tredimensionellt mönster av sexhörningar och det bildas även hålrum mellan molekylerna. Han skriver vidare att detta innebär att vatten i motsats till många andra ämnen utvidgar sig då det fryser.
Vatten som lösningsmedel
Något Borén, Boström, Börner, Larsson, Lillieborg och Lindh (2005) påpekar är att det i naturen inte finns något rent vatten, detta till följd av vattnets förmåga att lösa olika ämnen. Vatten som lösningsmedel ger förutsättning för människans liv eftersom vår kropp till cirka 66 % består av vatten, Borén et al. skriver att blod och lymfa är några av kroppens viktiga vattenlösningar och som transporterar näringsämnen och syre till kroppens vävnader för att sedan transportera bort avfallet. Parker (1990) påvisar att livets kemiska reaktioner inte kan äga rum om inte dess organiska molekyler är fria att röra sig, blandas och reagera med varandra. För att kunna göra det måste de vara lösta eller flytande i vatten. Vatten kan inte ersättas av något annat ämne som lösningsmedel för joner och molekyler samt som medium för biokemiska reaktioner skriver Nationalencyklopedin (2010). Vatten deltar också i ett stort antal biokemiska reaktioner, det förbrukas vid växternas fotosyntes och nybildas vid cellandningen.
Vatten är i dominans vårt vanligaste lösningsmedel enligt Borén et al. (2005). Ett lösningsmedels egenskaper är att det klarar att lösa andra ämnen utan att reagera med dem. På grund av vattenmolekylens utformning kan vatten lösa i synnerhet salter, men även andra ämnen med egenskaper som liknar vattnets. Vatten kan också lösa olika gaser. Nationalencyklopedin (2010) belyser att detta spelar en viktig roll i biologiska system. Gasers löslighet i vatten beror på tryck och temperatur, ökas trycket löses mer gas och höjs temperaturen börjar de lösta gaserna stiga iväg i luften enligt Borén et al.
Salt löser sig i vatten och Borén et al. (2005) fastställer att i världshaven är salthalten 3,5 %, något lägre vid flodmynningar där saltvattnet blandas med sötvatten eller i Arktis där havsvatten blandas med sötvatten från smältande is. I varmare hav blir det tvärtom högre salthalter eftersom avdunstningen där är högre och när vatten avdunstar följer inte saltet med. Wiklund (2000) slår fast att saltet i havet kommer från berggrunden och förs ut till havet med floder och andra vattendrag.
Arkimedes princip
Andersson (2008) redogör för en händelse som utspelade sig då kung Hieron II av Syrakusa hade beordrat en guldsmed att tillverka en guldkrona som skulle offras till gudarna. Av någon anledning blev kungen misstänksam mot smeden och fick för sig att denne blandat ut guldet i kronan med silver. För att reda klarhet i misstanken vände sig kung Hieron till matematikern Arkimedes (ca
Isaksson och Johansson (1995) beskriver hur Arkimedes funderade över hur han skulle kunna bestämma kronans volym, för om han kom på det så var det ju bara att dividera vikten med volymen. Han skulle kunna smälta ner kronan och mäta volymen på vätskan, men det var inget bra alternativ eftersom han inte ville förstöra kronan. Men om han hamrade ut metallen till en geometrisk form så kunde han räkna ut volymen genom att ta längden gånger bredden gånger höjden. Men även denna metod skulle förstöra kungakronan så Arkimedes var tvungen att komma på något annat sätt att mäta volymen på. Andersson (2008) problematiserar hur tiden gick och situationen blev allt mer akut, för att kunna slappna av tog Arkimedes lugnade bad och när han sänkte ner sin kropp i badkaret så observerade han att ju större del av kroppen som var under vattenytan desto mer vatten trängdes ur badkaret. Överlycklig över att ha kommit på hur han skulle lösa problemet med kungakronan rusar han ut på gatan och utbrast ”Heureka! Jag har funnit det.”
För att ta reda på kronans volym skriver Isaksson och Johansson (1995) att Arkimedes skaffade fram ett guldstycke och ett silverstycke som vägde lika mycket som kronan. Han sänkte ner guldet i en skål som var fylld till bredden med vatten, därefter mätte han hur mycket vatten som runnit ur skålen genom att fylla upp skålen med vatten igen när man tagit ur guldbiten. Tillvägagångssättet upprepades på samma sätt med silvret. Arkimedes kunde då konstatera att silvret trängde undan mer vatten än guldet. Nu återstod endast att sänka ner kungakronan och det visade sig att den trängde undan mer vatten än guldstycket men mindre vatten är silverstycket. Därmed kunde Arkimedes bevisa att kronan var tillverkad av både guld och silver, han räknade sedan ut hur mycket silver det var i kronan. Det var detta som sedan kom att kallas Arkimedes princip.
Flyta/sjunka
Arkimedes princip förklarar varför vissa saker flyter medan andra sjunker. Eliasson (1994) menar att Arkimedes första iakttagelse visar att flytande föremål hålls uppe av en kraft som kalls lyftkraft som skapas när vätskan trycker på det flytande föremålet. Arkimedes andra upptäckt var att ett föremåls lyftkraft beror på hur mycket vätska som trängs undan. Om föremålet tränger undan tillräckligt mycket vätska kan lyftkraften bli så stor att den bär upp föremålets tyngd. Lyftkraften är alltså lika stor som tyngden av den vätskan som trängs undan av föremålet.
Referenser
Andersson, B. (2008). Grundskolans naturvetenskap. Helhetssyn, innehåll och progression. Lund:Studentlitteratur.
Borén, H., Boström, A., Börner, M., Larsson, M., Lillieborg, S. och Lindh, B. (2005). Kemiboken A. Stockholm: Liber.
Borén, H., Larsson, M., Lif, T., Lillieborg, S. & Lindh, B. (2001). Kemiboken B med laborationer och arbetsövningar. Stockholm: Liber.
Edman, S. & Klein, J. (1997). Vårt hem i universum – En berättelse om utveckling och miljö. Lund: Studentlitteratur.
Eliasson, Y. (1994). Kraft och rörelse. Stockholm: Bonnier Carlsen Bokförlag AB.
Isaksson, B. & Johansson, G. (1995). Världens snilleblixtar
Nationalencyklopedin. (2010). Vatten. (Elektronisk). Tillgängligt:< i_h_word="l%C3%B6sningsmedel">
Olsson, S. (2002). Kemiska mellanslag. Solna: Ekelunds Förlag.
Parker, S.(1990). Kul att kunna för unga kemister. Solna: Teknografiska institutet.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar