2
Kasim Šibčić...........................................................................................Kruženje vode u prirodi
UVOD
Voda, zajedničko ime koje se odnosi na tekuće
stanje vodikova oksida, tj. na H
2
O. Još u antičko
vrijeme smatrana je za elementarnu tvar koja se
pojavljuje u svim tekućicama te se taj stav nije
mijenjao sve do druge polovice 18. stoljeća. 1781.
britanski kemičar Henry Cavendish uspio je dobiti
vodu sintezom vodika i kisika iz zraka, ali još dvije
godine rezultat toga eksperimenta nije ispravno
protumačen sve dok francuski kemičar Antoine
Laurent Lavoisier nije ustvrdio da voda nije
elementarna tvar već spoj vodika i kisika. 1804.
francusku kemičar Joseph Louis Gay-Lussac i njemački naturalist Alexander von Humboldt u
znanstvenom radu su zajednički ustvrdili da se voda sastoji od vodika i kisika u omjeru 2:1
što se danas iskazuje formulom H
2
O.
Molekula vode se sastoji od atoma kisika i dva atoma vodika koji združeni čine kut od 105°.
Gotovo sav vodik u vodi ima atomsku težinu 1. Američki kemičar Harold Clayton Urey otkrio
je 1932. nazočnost u vodi male količine (1 čestica na njih 6000) tzv. teške vode ili oksida
deuterija, a deuterij je izotop vodika atomske težine 2. Kasnije 1951. godine američki kemičar
Aristid Grosse pokazao je nazočnost u vodi i nekih izotopa vodika.
POJAVNOST
Voda je jedina tvar koja se pri uobičajenim
temperaturama pojavljuje u sva tri
agregatna stanja. Kao led opažamo je u
ledenjacima, na vrhovima planina, na
vodenim površinama tijekom zime, kao
snijeg i tuču. U svom tekućem stanju voda
se pojavljuje kao kiša i rosa te ona prekriva
tri četvrtine planeta tvoreći močvare,
jezera, rijeke, mora i oceane. U plinovitom
obliku pojavljuje se kao magla, para i u
obliku oblaka. Prisutnost vodene pare u
atmosferi se mjeri relativnom vlažnošću
koja predstavlja udio vodene pare u zraku s obzirom na maksimalan mogući udio na
određenoj temperaturi. Voda se u tlu pojavljuje u kapljičnome obliku, ali u tom stanju voda je
za čestice tla vezana pojavom koju nazivano kapilarnost te takva voda ima drugačija svojstva
od ostale tzv. slobodne vode. Pod utjecajem gravitacije voda se sakuplja u određenim
stijenama oblikujući unutrašnjost zemlje podzemnim tokovima i spremištima.
4
Kasim Šibčić...........................................................................................Kruženje vode u prirodi
Voda (H
2
O) se sastoji od 2 atoma vodika i 1 atoma kisika. Ako se u vodi nalazi jednaka
količina vodikovih iona (H
+
) i iona hidroksida (OH
-
), tada takvu vodu nazivamo neutralnom i
ona ima pH vrijednost 7.0.
Voda koja u sebi ima veću količinu vodikovih iona (H
+
) nego iona hidroksida (OH
-
) naziva
se kiselom vodom. Ako je količina vodikovih iona (H
+
) manja tada se voda naziva
lužnatom.
pH vode se mjeri logaritamskom ljestvicom od 0 - 14. Vrijednosti od 0 - 6.9 označava da je
voda kisela, 7 da je voda neutralna, a od 7.1 - 14 da je voda lužnata. Ovdje posebno treba
naglasiti da je svaka vrijednost 10 puta veća ili manja od prethodne. Tako je pH 4 10 puta
kiseliji od pH 5, a 100 puta kiseliji od pH 6.
Morska voda u prosjeku predstavlja mješavinu od 96.5% čiste vode (H
2
O) te 3.5% drugih
sastojaka, kao što su soli, otopljeni plinovi, organske supstance te neotopljene čestice.
Fizikalna svojstva čiste vode su definirana samim oblikom sastavnih molekula, a bitno
svojstvo koje definira kinematiku i dinamiku mora i oceana jest ovisnost gustoće mora o
agregatnom stanju vode i temperaturi. Naime, gustoća vode u tekućem stanju je bitno veća
nego leda, dok je gustoća morske vode najveća uvijek na točki ledišta, za salinitete veće od
25.
Kako je već naznačeno, glavna fizička svojstva mora su salinitet, temperatura i gustoća.
Jednostavna definicija saliniteta jest omjer ukupne količine otopljene tvari (u gramima) u
određenoj količini morske vode (u kilogramima). Stoga je salinitet bezdimenzijska veličina.
Nažalost, jednostavna definicija saliniteta nije bila praktična, jer nije bilo moguće razviti
odgovarajuće mjerne metode, pa je stoga na početku 20. stoljeća salinitet definiran kao
količina otopljene tvari u gramima koji se nalaze u kilogramu morske vode, kad su svi
karbonati pretvoreni u okside, brom i jod zamijenjeni klorom, te sva organska materija
oksidirana. Zbog stalnog omjera pojedinih otopljenih komponenti, u praksi je određivana
koncentracija jedne komponente otopljene tvari, odnosno klora, broma i joda, a tako određeni
parametar se naziva klorinitet. Empirijskim relacijama se salinitet određivao iz kloriniteta, na
primjer UNESCO (1962) je dao relaciju S = 1.80655 Cl, gdje je S salinitet a Cl klorinitet.
Gustoća je jedan od najvažnijih parametara koji definiraju dinamička svojstva mora i oceana.
Čak i male horizontalne razlike u gustoći, uzrokovane npr. različitom toplinskom bilancom na
površini, mogu uzrokovati vrlo jake struje u moru.
Gustoća je funkcija saliniteta, temperature i tlaka u moru. Ova ovisnost, koja je empirijski
određena iz velikog broja mjerenja, naziva se još i jednadžba stanja morske vode. Danas se
koristi UNESCO-va jednadžba stanja koja se još i zove "Međunarodna jednadžba stanja
1980":
U praksi je prikazivanje podataka temperature i slanosti uobičajeno pomoću TS dijagrama. TS
dijagram predstavlja dvodimenzionalni prikaz mjerenih podataka u sustavu temperatura-
salinitet, uz ucrtane linije sigma-t vrijednosti koje su nelinearna funkcija navedenih varijabli.
Ovakvim prikazom se može jednostavno ustanoviti stabilnost stupca mora, kao i načiniti
5
Kasim Šibčić...........................................................................................Kruženje vode u prirodi
usporedba mjerenih vrijednosti na više postaja. Osim TS dijagrama, za prikaz termohalinih
svojstava koriste se i vertikalni profili temperature, slanosti i gustoće, iz kojih je također
vidljiva stabilnost morskog stupca, kao i postojanje horizontalnih slojeva diskontinuiteta u
moru. Sloj diskontinuiteta temperature se još naziva termoklina, slanosti haloklina, te gustoće
piknoklina, a njihova posljedica jest pojava baroklinog strujanja.
SASTAV
Zbog svoga svojstva da razlaže brojne tvari , čista se voda vrlo rijetko sreće u prirodnim
uvjetima. Tijekom procesa kondenzacije u oblacima i povratka vode na tlo u obliku kiše ili
snijega apsorbira se u atmosferskim prilikama raznolika količina ugljik dioksida i nekih
drugih plinova kao i tragovi organskih i anorganskih tvari pa čak i čestice radioaktivnih tvari
koje kiša na taj način prenosi do površine zemlje.
U svom tijeku kroz i po tlu voda reagira s mineralima u tlu i stijenama. U tim reakcijama voda
je najčešće u kontaktu sa sulfatima, kloridima i bikarbonatima natrija i kalija kao i oksidima
kalcija i magnezija. Površinske vode su ponekad dolaze u dodir s kanalizacijskim sustavima i
industrijskim otpadnim vodama. Podzemne vode u plitkim bunarima i zdencima nerijetko
sadrže velike količine dušičnih ostataka i klorida koji su ljudskoga i životinjskoga porijekla.
Vode iz dubokih podzemnih spremišta redovito sadrže samo razgrađene minerale. Gotovo sve
količine vode dostupne za piće sadrži neku količinu flora koji u odgovarajućoj količini
smanjuje propadanje zuba.
7
Kasim Šibčić...........................................................................................Kruženje vode u prirodi
Mineralna voda nastaje u ciklusu kruženja vode na zemlji. Mineralna voda koju danas pijemo
je u stvari oborinska voda koja je stotinama tisuća godina unazad prodrla u zemlju. Tijekom
prodiranja pročišćavala se prolaskom kroz slojeve zemlje i istovremeno se obogaćivala
mineralima, elementima u tragovima i ugljičnim dioksidom iz dolomita karbonatnog
podrijetla. Pozitivno nabijeni ioni (natrij, kalcij, kalij i magnezij) i negativno nabijeni ioni
(klorid, jodid, fluorid) određuju, ovisno o udjelu, okus i način djelovanja mineralne vode.
Izvorska voda izvire iz podzemnih ležišta vode zaštićenih od utjecaja s površine zemlje i
onečišćenja. Ona je niže mineralizirana od mineralne vode, a njezin sastav i ostale značajke
imaju blagotvorno djelovanje na ljudski organizam.
Stolna voda je mehanički i kemijski pročišćena voda koja izvorno ne mora biti čista. Ona se
postupcima obrade i dodavanjem dopuštenih kemijskih tvari dovodi u stanje za organizam
prihvatljive i pitke vode. Takvu vodu dobivamo iz gradskog vodovoda.
