Voda

Voda alebo aqua (chemický vzorec H2O, podľa tradičného názvu oxid vodný, novší systémový názov oxidán) je chemická zlúčenina vodíka a kyslíka. Je základnou podmienkou pre existenciu života na Zemi. Za normálnej teploty a tlaku je to bezfarebná, číra kvapalina bez zápachu a chuti. V prírode sa vyskytuje v troch skupenstvách: v pevnom (sneh, ľad), v kvapalnom (voda) a v plynnom (vodná para).

Je najrozšírenejšou látkou na povrchu Zeme. Je podstatnou zložkou biosféry a má popri pôde prvoradý význam pre zabezpečenie výživy ľudstva. Tvorí 70% ľudského tela a je nevyhnutná pre rastliny a živočíchy.
 Je základnou zložkou biomasy, hlavným prostriedkom pre transport živín, pre ich prijímanie a vylučovanie.
 Pre rastliny je významné nielen jej celkové množstvo za rok, ale tiež výskyt a rozdelenie vo vegetačnom období vzhľadom na ich rastové fázy.
 Pre mnohé živočíchy je voda priamo životným prostredím

Štruktúra vody 
 Voda predstavuje chemickú zlúčeninu dvoch atómov vodíka (H) a jedného atómu kyslíka (O). Atómy v molekule vody sú viazané jednoduchou polárnou kovalentnou väzbou. Intermolekulové vodíkové mostíky sú príčinou napr. vysokej teploty varu vody 100 °C.
 Voda sa v prírode vyskytuje v plynnom, kvapalnom a v tuhom skupenstve.
 Pre svoj dipólový charakter je voda dobrým rozpúšťadlom iónových zlúčenín.

Druhy vôd

Podľa obsahu rozpustených minerálnych látok 
Pitná - obsahuje malé množstvo rozpustných minerálnych látok 
Destilovaná – je zbavená minerálnych látok
 Mäkká – obsahuje málo minerálnych látok
 Tvrdá – z podzemných prameňov, obsahuje viac minerálnych látok
 Minerálna – Podľa obsahu celkových rozpustených tuhých látok (RL) sa prírodné minerálne vody členia na:
 veľmi nízko mineralizované (s obsahom RL do 50 mg/l)
 nízko mineralizované (s obsahom RL 50 – 500 mg/l)
 stredne mineralizované (s obsahom RL 500 – 1500 mg/l)
 vysoko mineralizované (s obsahom RL 1 500 – 5 000 mg/l)
 veľmi vysoko mineralizované (s obsahom RL 5 000 – 15000 mg/l) 
 soľanky (s obsahom RL nad 15000 mg/l).

Podľa účelu použitia 
 Úžitková – v priemyselných závodoch (zníži sa tvrdosť vody a tá sa zbaví Ca2+ a Mg2+), v potravinárstve sa vyžaduje dezinfikovaná voda (chlórovanie, ozonizácia, ožarovanie ultrafialovým žiarením)
 Napájacia – voda pre parné kotle, zbavená minerálnych solí, aby nevznikol kotlový kameň, ktorý zanáša potrubie
 Pitná – je vhodná na každodenné použitie, je zbavená nečistôt, obsahuje vyvážené množstvo minerálnych látok tak, aby neškodili zdraviu
 Odpadová voda -Odpadová voda je znečistená voda, ktorá vzniká v priemysle, v poľnohospodárstve, v domácnostiach, nemocniciach, laboratóriách atď. Čistí sa v čistiarňach odpadových vôd. Veľké závody majú vlastné čistiarne odpadových vôd. Obce odvádzajú odpadovú vodu do najbližších čistiarní odpadových vôd

Podľa výskytu 
 povrchová (jazerá,moria,oceány,...)
 podzemná - minerálna
 zrážková (dážď,sneh,...)

Vlastnosti

Fyzikálne 
 Povrchové napätie – je príčinou kapilárnych javov, ako je vzlínavosť vody v kapilárach pôdy a hornín, zmáčacia schopnosť, tvorba peny, atď.
 Hustota – sa zväčšuje od 0 °C po teplotu 3,98 °C, potom sa pri vyššej teplote zmenšuje
 Viskozita – spolu s hustotou podstatne ovplyvňuje hydraulické správanie sa vody. Od jej hodnoty závisí napr. rýchlosť filtrácie vody pieskom, rýchlosť sedimentácie. Zmenšuje sa so zvyšovaním teploty. 
  Elektrická vodivosť – závisí od koncentrácie iónov, od ich pohyblivosti a teploty. Obsah rozpustených solí a plynov zvyšuje vodivosť vody. 
 Tepelná kapacita – veľké vodné plochy ako jazerá, moria, oceány sa podieľajú na regulácii teploty na Zemi.
 Ďalšie vlastnosti
 Absorpcia svetla
 Rádioaktivita vody
 Zmeny skupenstiev vody

Chemické 
Sú podmienené obsahom rozpustených látok vo vode.

Senzorické 
Môžeme ich zistiť ľudskými zmyslovými orgánmi. Teplota, farba, zákal, priehľadnosť, pach a chuť.

Zaujímavosti 
 Anomália vody – pri teplote 3,98 °Celzia má najvyššiu hustotu. Na základe tejto vlastnosti môžu vodné živočíchy prežiť zimu pod hladinou, keďže voda nezamrzne až po dno.
 Pri prechode z kvapalného do plynného skupenstva zväčší svoj objem 1 700-násobne, čím vykoná objemovú prácu.
 22. marec je vyhlásený ako Svetový deň vody (World Water Day)

Voda v prírode

Výskyt
Voda sa ako jediná látka na zemi prirodzene vyskytuje vo všetkých troch skupenstvách.

Tuhé
Voda sa v podobe ľadu a snehu vyskytuje vo veľkých nadmorských výškach, pričom výška, v akej sa ľad so snehom prirodzene nachádza sa smerom k pólom postupne znižuje. Takmer celá plocha Antarktídy a Arktídy je väčšinu roka zaľadnená. Taktiež sa sneh a ľad vo veľkom množstve vyskytujú v miernom pásme v období zimy, kedy kvapalná voda samovoľne zamŕza a zrážky sú v podobe snehu.

Kvapalné
V kvapalnom skupenstve sa na Zemi voda vyskytuje v najväčšom množstve. Bežne sa vyskytuje v podobe jazier, riek, potokov, oceánov a morí, nachádza sa v pôde aj v močiaroch. Väčšina vody sa nachádza v oceánoch v podobe slanej vody, pričom pokrýva 71% svetového povrchu (2,7% z toho je sladká voda).

Plynné
Vodná para sa nachádza v atmosfére a jej zastúpenie sa pohybuje od 1 do 4 percent.

Kvantové (dočasné pomenovanie) 
Najnovšie objavené skupenstvo vody, ktoré vykazuje známky kvantového systému. V prírode sa našlo v supermalých kanálikoch šesťuholníkového prierezu vnútri minerálu beryl, ktorého odrodami sú aj drahokamy akvamarín a smaragd. 

Zjednodušene môžeme povedať, že tunelovanie spočíva v tom, že častica (v tomto prípade celá molekula vody) môže prekonať bariéru, t. j. pretunelovať sa cez ňu a byť súčasne na jej oboch stranách, resp. hocikde vnútri bariéry.

Kolobeh vody v prírode

Zem prijíma žiarenie zo Slnka, zemský povrch sa zahrieva, voda sa premieňa na paru, ktorá vystupuje do atmosféry. V chladnejšom prostredí atmosféry sa vodné pary kondenzujú, tvoria oblaky, v kvapalnej alebo tuhej forme padajú na zemský povrch a začnú po ňom ihneď stekať alebo do neho vnikať. Časť spadnutých zrážok sa vyparí a pokračuje naďalej v obehu.

Získanie pitnej vody z morskej 

Najjednoduchším odsoľovacím zariadením je destilačný prístroj, v ktorom sa vodné pary odvedú z varnej nádoby a skondenzujú v zbernej nádobe. Jednoduchý solárny destilačný mechanizmus možno zostrojiť v podobe sklenenej kupoly nad nádržou so slanou vodou. Voda sa vplyvom tepla slnečných lúčov zahrieva, odparuje, kondenzuje na skle kupoly, steká po ňom dole a zhromažďuje sa v zberných kanálikoch na okraji kupoly. Pri ploche  sa takto dá vyrobiť 4 – 5 litrov pitnej vody za deň.

Pri väčšom množstve vody sa zahrieva voda nad bod varu v tlakovej nádobe – neprechádza varom. Potom sa vypúšťa do oddelenej komory s nižším tlakom, kde sa jej časť vďaka rozdielu tlakov odparí a skondenzuje na rúrkach, ktorými sa do varnej nádoby privádza studená morská voda. Teplá slaná voda, ktorá sa neodparila v prvej komore, postupuje do druhej s ešte nižším tlakom. Tam sa časť z nej opäť odparí a skondenzuje.

Moderné odsoľovacie systémy, vybudované na princípe reverznej osmózy, sú efektívnejšie. Používajú plastové membrány s drobnými dierkami, ktoré prepustia molekuly vody, ale zadržia väčšie molekuly soli. 
Výroba zariadení na premenu morskej vody na pitnú je veľmi nákladná.

Znečistenie vody 
Voda sa znehodnocuje chemickými látkami, ropnými produktmi, ťažkými kovmi, rádioaktívnym odpadom, splaškovými vodami a mikroorganizmami. Medzi najväčšie zdroje znečisťovania patrí výroba celulózy a papiera, spracovanie ropy – ropné uhľovodíky spôsobujú pachové a chuťové závady vôd.

Využitie človekom 
Človek pre svoju dennú potrebu využíva pitnú vodu. Na pitnú vodu sa musí upravovať povrchová voda (vo vodárňach).  Najskôr sa nechajú usadiť tuhé látky, potom sa do vody pridávajú chemické látky. Tieto s nečistotami tvoria zrazeninu, vznikajú vločky, ktoré sa usadzujú na dno. Takto upravená voda sa prefiltruje cez pieskový filter. Filter zachytí neusadené vločky a iné nečistoty. Nezachytí však napr. oleje, farby.

Funkcia vody 
  biologická – výživa ľudstva, fauny, flóry, podnebný a pôdny činiteľ 
  zdravotná – osobná a verejná hygiena človeka, čistenie, odstraňovanie odpadkov, vykurovanie, klimatizácia, atď. 
  kultúrna a estetická – skrášlenie krajiny
  politická a vojensko-strategická
  ekonomická
  dopravná
  ochranná

Voda v Slnečnej sústave 

Merkúr – Napriek extrémne vysokej teplote (Merkúr nemá prakticky žiadnu atmosféru, preto počas dňa na ňom vystupuje teplota na žeravých 430 °C, zatiaľ čo v noci na mrazivých −180 °C), pozorovania rádioteleskopom v Arecibo v roku 1992 naznačili, že v polárnych kráteroch, kam nikdy nesvieti Slnko, by sa mohol nachádzať ľad.

Venuša – Venuša má presne opačný problém s atmosférou ako Merkúr. Má ju až príliš hustú a to spôsobuje, že infračervené žiarenie nemôže unikať z planéty, čo má za následok zohrievanie jeho povrchu vysoko nad bod varu vody. Existencia vody v pevnom ani kvapalnom skupenstve teda nie je možná, asi 0,002 % venušskej atmosféry tvorí vodná para.

Zem – Zem je planéta s druhým najväčším obsahom vody v Slnečnej sústave. Voda sa tu nachádza vo všetkých troch jej skupenstvách. Pokrýva okolo 71% jej povrchu, z toho 97% tvoria oceány, rieky, jazerá, moria, 2% zaberajú ľadovce a 1% zaberá voda v jaskyniach a v horninách. Prítomnosť tekutej vody na Zemi je kľúčová pre vývoj života na Zemi a tepelná kapacita oceánov bola a stále je dôležitá pre udržanie relatívne stabilnej teploty tejto planéty.

Mars – Na Marse sa voda v kvapalnom skupenstve už pravdepodobne nenachádza, ale rôzne jeho povrchové celky, ako Valles Marineris, svedčia o tom, že pred niekoľko miliónmi rokov sa tam voda v tekutom skupenstve nachádzala.

Dnes sa na Marse voda nachádza iba vo forme ľadu na južnom póle. Je to zmes námrazy oxidu uhličitého a vodného ľadu.

Jupiter – Zdalo by sa, že na tejto obrej planéte sa voda nenachádza, ale nie je to pravda. Voda sa tu nachádza, hoci skutočne v nepatrnom množstve a spolu s najviac zastúpeným vodíkom, héliom a menej zastúpeným čpavkom, etánom, propánom a inými zlúčeninami vodíka tvorí jeho atmosféru. Voda existovala a existuje na jeho mesiaci Európa.

Jupiterov mesiac Európa je ľadom pokrytá kamenná guľa. Je možné, že pod jeho povrchom môže existovať kvapalný oceán, ktorý obsahuje viac tekutín, ako všetky pozemské oceány dohromady.

Saturn – Na Saturne sa voda síce nachádza, ale len pod jeho povrchom, pretože Saturn má najnižšiu hustotu zo všetkých planét Slnečnej sústavy. Táto hustota je ešte menšia ako hustota vody. Podľa astronómov však voda tvorí jednu z hlavných zložiek jadra Saturnu.

Urán – Hoci je Urán 4-krát väčší ako Zem, jeho hmotnosť je iba 14,5-krát väčšia ako hmotnosť Zeme. Preto materiál, ktorý ho tvorí, musí byť menej hustý ako na Zemi. Urán je príliš hmotný na to, aby jeho hlavnou zložkou bol vodík. Tvorí ho hlavne voda, metán a ľady čpavku. Je tiež hlavnou zložkou jeho jadra.

Neptún – Neptún sa stavbou a veľkosťou veľmi podobá Uránu. Rovnako ako Urán je Neptún tiež priveľmi hmotný na to, aby v pomere k svojej veľkosti pozostával len z vodíka. Jeho hlavnou zložkou je zmes vodného, čpavkového a metánového ľadu. Rovnako ako na Uráne, v Neptúne je tiež ľad jednou z hlavných zložiek jeho jadra.

Pluto – Voda v tuhom skupenstve sa  na tomto telese (v minulosti považovanom za 9. planétu Slnečnej sústavy) vyskytuje v hojnom počte. Ľad s prímesami dusíka, oxidu uhoľnatého a metánu tvorí celý jeho tenký povrch a v plášti tvorí okolo 30 % z celkového množstva.

Filozofické pohľady na vodu 

Voda je podľa Tálesa základom vzniku a rozvoja všetkého súcna: ňou chcel vysvetľovať vznik celého sveta a každej jednotlivej veci. Bol to prvý krok k vysvetľovaniu sveta z neho samého, a nie pomocou mimo objektívnych činiteľov. Voda je tiež prameňom pohybu a života.

Pozri aj 
 Hydrosféra
 Zavlažovanie

Referencie

Iné projekty 

 
Oxidy
Zlúčeniny vodíka
Emisie dopravných prostriedkov
Rozpúšťadlá