بخش ۱ – مایعی کمیاب در عین فراوانی
منابع آب در طبیعت
آب تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت مایع (آب) جامد (یخ) گاز (بخار آب) یافت می شود . نزدیک به ۷۵ درصد از سطح کره زمین را آب پوشناده است که بخش عمده آن را آب شور دریاها و اقیانوس ها تشکیل می دهد .
در حالیکه مقدار آب شیرین که تمام موجودات زنده و انسانها باید بر سر آن به رقابت بپردازند حداکثر ۰/۵ درصد کل منابع می باشد. که عواملی مانند موقعیت جغرافیایی ، شرایط آب و هوایی و میزان بارش بر پراکندگی آن موثر است .
تجدید پذیری طبیعی منابع آب
هم آب موجود در طبیعت به نسبت تقریباً ثابتی در میان منابع آن توزیع می شود.این توزیع متناسب ، با به چرخه در آمدن آب در یمان این منابع انجام می شود . به این فرآیند چرخه آب می گویند . پس از این طریق می توان گفت که منابع آب تجدید پذیرند.
مصرف آشکار و نهان آب
آبی را که مستقیماً برای آشامیدن یا نظافت و شستشو استفاه می کنیم مصرف آشکار می گویند ولی آبی را که برای تولید انرژی (برق ، سوخت و …) ، آبیاری کشتزارها ، صنایع و معادن و امور بازرگانی و خدمات مصرف می شود و احتمالاً از دید شما مخفی مانده است را مصرف نهان آب می گویند .
آب مایعی با ویژگی باور نکردنی : الف) تغییر حجم غیر عادی در اثر انجماد :
آب بر خلاف سایر مایعات وقتی براثر سرما تبدیل به یخ می شود انبساط پیدا می کند و حجمی از یخ که همان حجم اولیه آب است و یخ روی آب شناور می ماند . آین ویژگی سبب می شود که آب از سطح شروع به یخ زدن کند .
ب) زیاد بودن ظرفیت گرمایی
می دانید که ظرفیت گرمایی یک جسم مقدار گرمایی است که باید به جسم داده شود تا دمای آن ۱ درجه سانتی گراد افزایش یابد . ظرفیت گرمایی ویژه آب حدود ۱۰ برابر ظرفیت گرمایی ویژه آهن است . این مسئله به متعادل کردن دمای زمین خیلی کمک می کند چون مقادیر زیاد آب موجود در سطح زمین مقدار زیادی از انرژی خورشیدی را می گیرند و صرف بالا بردن دمای آب می کنند .
ج) زیاد بودن گرمای تبخیر:
برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار ، گرمای زیادی لازم است . گرمای اضافی بدن ما با تبخیر مقدار کمی آب از طریق منفذ پوست (عرق کردن ) کاسته می شود .
د) زیاد بودن کشش سطحی آب :
به دلیل وجود نیروی جاذبه قوی بین مولکولهای آب ، پیوستگی زیادی در تمام قسمت های آب از جمله مولکولهای سطح آب وجود دارد . به همین علت است که یک پشه می تواند روی آب بنشیند یا موری می تواند به آرامی روی آب قدم بزند .
مروری بر آموخته های گذشته :
عنصر :
به ماده ای گفته می شود که از یک نوع اتم ساخته شده باشد مثل ۲O ، Fe
ترکیب :
به ماده ای گفته می شود که از اتصال دو یا چنداتم عنصرهای مختلف ساخته شده باشد ، مثل H2O ، HO2 ، Nacl
پیوند های شیمیایی :
نیرویی قوی است که اتم ها را به هم وصل می کند . مثلاً دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به هم متصل می شوند و واحدتازه ای را بوجود می آورند که به آن مولکول آب می گویند .
نمادهای شیمیایی :
در زبان جهانی شیمی از حروف برای نشان دادن عناصر استفاده می کند . به این حروف نماد های شیمیایی می گویند مثل H برای هیدروژن .
فرمول شیمیایی :
کلمه های این زبان علمی را فرمول شیمیایی می گویند . هر فرمول شیمیایی نمایانگر یک ترکیب شیمیایی است مثل H2O برای آب . عددهایی که در سمت راست پائین (به صورت زیروند) نوشته می شوند . تعداد اتم های هر عنصر را در یک مولکول یا واحد سازنده ی آن ماده نشان می دهد (زیروند ۱ نوشته نمی شود) فرمول H2O نشان می دهد که مولکول آب از ترکیب ۲ اتم هیدروژن و ۱ اتم اکسیژن ساخته شده است .
معادله شیمیایی :
آنچه را که در یک واکنش شیمیایی رخ می دهد به طور خلاصه بیان می کند . هر واکنش شیمیایی شامل شکسته شدن پیوندهای شیمیایی مواد واکنش دهنده (مواد اولیه ) و تشکیل پیوندهای جدید در فرآورده ها (محصول ها ) است . فرآورده ها در سمت راست و واکنش دهنده ها در سمت چپ نوشته می شوند. مثل :
۲ H2 +O2 = ۲H2 O
در معادلات شیمیایی تعداد کل اتمها در دو طرف معادله یکسان است . به چنین معادله ای موازنه شده می گویند .
یادآوری خواص الکتریکی ماده
هر اتم از یک قسمت مرکزی به نام هسته تشکیل شده است که در درون آن پروتون ها با بارمثبت و نوترون ها بدون بار الکتریکی قرار گرفته اند . الکترون ها ذرات کوچکتری هستند با بار منفی که در اطراف هسته وجود دارند .
می دانیدکه اتم ها با کمک پیوندهای شیمیایی به همدیگر متصل شده و مولکول ها را بوجود می آورند . به این نوع پیوند شیمیایی که اتم ها را در کنار هم نگه می دارد پیوند کووالانسی می گویند .
پیوندکووالانس به صورت یک خط بین نمادهای شیمیایی نشان داده می شود . مثال :
به تعداد پیوندهایی که یک اتم می تواند با اتم های دیگر تشکیل دهد ظرفیت می گویند ، برای مثال در مولکول آب ظرفیت هیدروژن ۱ و ظرفیت اکسیژن ۲ است .
بخش ۱_ قسمت دوم
ساختار خمیده ی مولکول آب
اگر یک میله پلاستیکی را به پارچه ی پشمی بمالید تا دارای بار الکتریکی شود وآن را به باریکه ای از آب نزدیک کنید می بینید که آب از مسیر خود منحرف شده و به میله ی پلاستیکی نزدیک می شود . در توجیه این پدیده می توان گفت که مولکول آب دارای دو سر مثبت و منفی هستند . یعنی مولکول آب یک مولکول قطبی است که از سر مثبت خود جذب میله ی پلاستیکی با بار منفی می شود .شواهد تجربی نشان می دهد که مولکول آب شکل خمیده ای (V شکل ) دارد و شیمیدانان بعد از آزمایشهای بسیار متوجه شدند که درسمت اکسیژن بار منغی و درسمت هیدروژن بار مثبت وجود دارد .
به شکل زیر توجه کنید :
توجیه برخی ویژگیهای غیر عادی آب
از آنجا که بارهای الکتریکی نا هم نام یکدیگر را می ربایند ، قطب مثبت یک مولکول آب ، قطب منفی مولکول همسایه اش را جذب می کند . این نیروی جاذبه سبب می شود که مولکول هابتوانند در کنار هم قرار بگیرند ، از این رو به آن نیروی جاذبه بین مولکولی گفته می شود . در آب نیروی جاذبه بین مولکولی خیلی زیاد است ، چنین بنظر می رسد که اتم هیدروژن ، مولکولهای آب را در کنار هم نگه داشته است به همین علت به این نیروها پیوند هیدروژنی می گویند .بنابراین انرژی بالایی معادل j۲۲۶۰ مورد نیاز است که یک گرم آب را تبدیل به بخا رکند . هین نیروی قوی جاذبه بین مولکولهای آب سبب به وجود آمدن کشش سطحی زیاد می شود .
آب به عنوان یک حلال
آب به عنوان حلال می تواند تعداد بسیار زیادی از ترکیبات یونی مانند سدیم کلرید را در حوض حل کند . چون مولکول های آب قطبی هستند . سدیم کلرید در آب تبدیل به یون های( Naمثبت و Cl منفی ) در بین مولکولهای آب می شود . این محلول رسانای الکتریکی نیز هست . زیرا یون های مثبت محلول (کاتیون مثبت Na ) به طرف قطب منفی و یون های منفی محلول (آینون منفی Cl) به طرف قطب مثبت حرکت می کند و جریان برق را انتقال می دهند .
انحلال پذیری مواد جامد در آب
برای حل شدن مواد گوناگون در مقدار معینی آب در دمای اتاق محدودیتی وجود دارد. این محدودیت را انحلال پذیری یا قابلیت حل شدن آن ماده مشخص می کند . انحلال پذیری وابسته به دما است و می توان آن را با کمک منحنی انحلال پذیری نشان داد . بسته به میزان ماده حل شده ، محلول را به سه نوع تقسیم می کنند که عبارتند از محلول های سیر نشده ، سیرشده و فراسیر شده .
انحلال پذیری گازها درآ ب
انحلال پذیری گازها در آب هم وابسته به دما است . در دمای پائین تر میزان بیشتری گاز درآب حل می شود . به میزان اکسیژن حل شده در آب DO می گویند و آن را بر حسب PPm(قسمت در میلیون) بیان می کنند .
آلودگی گرمایی آب
در ماه های گرم تابستان رقابت میان موجودات زنده آبزی برای دسترسی به اکسیژن محلول افزایش می یابد . با توجه به اینکه در فصل گرم میزان اکسیژن حل شده در آب کمتر است و از طرفی برخی از کارخانه ها از آب برای سیستم خنک کننده ی خود استفاده می کنند و مجدداً آب گرم شده را به رودخانه و دریا بر می گرداند ،دمای آب بالا رفته و میزان اکسیژن کمتری را درخود حل می کند . این مسئله باعث مرگ و میر ماهی ها می شود.
آلودگی اسیدی آب
می دانیم که PH مقیاسی برای تعیین خاصیت اسیدی یا قلیایی بودن محلول است و محدوده آن از اسیدی ترین تا قلیایی ترین محلول به شکل زیر است :
آب باران اندکی اسیدی است ، زیرا مقادیر کمی از ۲Co هوا را در داخل خود حل می کند و کربنبک اسید رقیق بوجود می آورد . با جریان یافتن آب باران در بستر جویبارها ممکن است موادی در آن حل شده و ph را بالا ببرند . گاه ممکن است با ورود پساب اسیدی و فاضلاب کارخانه ها به آب های طبیعی Ph آب کاهش یابد ، به گونه ای که ماهی توان ادامه زندگی در این Ph اسیدی را نداشته باشند .
آلودگی آب توسط کاتیون های سنگین
گاه ممکن است کاتیون های سنگینی مثل جیوه (Hg+2) ، سرب(Pb+2) و کادمیم(Cd+2) از طریق پساب های صنعتی به منابع آب وارد شده اند و آب را آلوده کنند . ضریب خطر یون های سنگین از این رابطه بدست می آید :۱۴۰
تصفیه طبیعی آبها
آبها به طور طبیعی طی سه فرآیند زیر خود به خود تصفیه می شوند :
۱- جداشدن تقزیباً کامل مواد اولیه حل شده در آب به هنگام تشکیل برف و باران
۲- تجزیه برخی از مواد محلول و شناور به مواد ساده تر تویط باکتریها
۳- جداشدن مواد معلق ازآب به هنگام عبور از میان سنگ ریزه ها و ماسه ها
بخش ۱_قسمت سوم
آب سخت وروش های نرم کردن آن
عبور آبهای طبیعی دارای گاز دی اکسید کربن ، روی سنگ های آهکی باعث حل شدن تدریجی سنگ های آهکی شده و در آن کلسیم کربنات تبدیل به کلسیم هیدروژن کربنات می شود که عامل سختی موقت آب است . سختی موقت با گرم کردن آب از بین می رود .
اگر آب های طبیعی مقدار قابل توجهی یون های Ca+2 و (Mg+2 یا Fe+2) داشته باشند ، نمی توان سختی آب را با گرم کردن از بین برد به این ویژگی سختی دائم می گویند . سختی دایم با افزودن مقداری سدیم کربنات به آب برطرف می شود.
تصفیه آب شهری
آب شهری طی مراحی زیر تصفیه می شود :
۱- صاف کردن : این عمل توسط توری های فلزی آشغال گیر انجام می شود و طی آن مواد خارجی درشت مثل چوب ، سنگ و … جدا می شود .
۲- کلرزنی مقدماتی : کلر که یک گتدزدای قوی است جهت از بین بردن میکروب های بیماری زا به آب افزوده می شود .
۳- لخته سازی و ته نشین کردن : برای آنکه گل و لای معلق در آب سریع تر ته نشین شود از عامل لخته کننده (Al3+ و Fe3+ ) استفاده می شود .
۴- ته نشین شدن در حوضچه های آرامش : برای ته نشین شدن ذره های شناور در کلوئیدی و کامل شدن فرآیند لخته سازی به آب فرصت بیشتری داده می شود در این مرحله تابش نور خورشید به حوضچه های آب به از بین رفتن باکتری ها کمک می کند .
۵- گذراندن از صافی شنی :
مواد دیگری که پیش از این ته نشین نشده اند با صافی گرفته می شوند .
۶- گندزدایی پایانی :
در این مرحله مقدار نهایی کلر در آب طوری تنظیم می کنند که آب را از اثر باکتری های باقیمانده یا باکتریهایی که ممکن است وارد آب شوند در امان نگه دارند.
تصفیه فاظلاب های شهری
لازم است که فاظلاب پیش از رها شدن در رودخانه تصفیه شود . تصفیه فاضلاب شامل مراحل زیر است :
۱- صاف کردن و جداکردن آشغال ها
۲- ته نشینی اولیه (مواد جامد به صورت لجن رسوب می کنند )
۳- هوادهی (باکتریهای هوازی بسیاری از مواد را تجزیه می کنند )
۴- ته نشینی نهایی
۵- گندزدایی با کلر
۶- برخی کارهای اختیاری مانند تنظیم Ph و حذف یون های خطرناک
۷- ورود به رودخانه یا دریا
خود آزمایی
۱- کدام ویژگی آب سبب می شود ، این مایع به سرعت آلوده شود ؟
الف) کشش سطحی زیاد
ب) نقطه جوش بالا
ج) قدرت حل کنندگی زیاد
د) ظرفیت گرمایی ویژه ای زیاد
۲- کدام عامل زیر ویژگی های غیرعادی آب را توجیه میکند ؟
الف) قطعی بودن مولکول آب
ب) خمیده بودن (V شکل) مولکول آب
ج)وجود پیوند کووالانس بین اتم های آب
د) غیر قطبی بودن مولکول آب
۳- کدامیک از مواد زیر عنصر است ؟
الف) ۲O
ب) HCL
ج) Nacl
د) ۳CO ۲H
۴- چرا یخ روی آب شناور می ماند ؟
الف) به علت نیروی جاذبه بین یخ و آب
ب) به علت هم جنس بودن یخ و آب
ج) به علت کمتر بودن چگالی یخ از آب
د) به علت پیوند مولکول های یخ و آب
۵- برای از بین بردن سختی موقت و دایم ، کدامیک از موارد زیر صحیح است ؟
الف) سرد کردن – افزودن سدیم کلرید
ب) افزودن سدیم کربنات – گرم کردن
ج) افزودن سدیم کلرید – سرد کردن
د) گرم کردن – افزودن سدیم کربنات
۶- سختی آب به کدامیک از یون های زیر مربوط است ؟
الف) فقط Ca2+
ب)فقط Fe2+
ج)فقط Mg2+
د) Ca2+ و Mg2+ و Fe2+
منابع آب در طبیعت
آب تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت مایع (آب) جامد (یخ) گاز (بخار آب) یافت می شود . نزدیک به ۷۵ درصد از سطح کره زمین را آب پوشناده است که بخش عمده آن را آب شور دریاها و اقیانوس ها تشکیل می دهد .
در حالیکه مقدار آب شیرین که تمام موجودات زنده و انسانها باید بر سر آن به رقابت بپردازند حداکثر ۰/۵ درصد کل منابع می باشد. که عواملی مانند موقعیت جغرافیایی ، شرایط آب و هوایی و میزان بارش بر پراکندگی آن موثر است .
تجدید پذیری طبیعی منابع آب
هم آب موجود در طبیعت به نسبت تقریباً ثابتی در میان منابع آن توزیع می شود.این توزیع متناسب ، با به چرخه در آمدن آب در یمان این منابع انجام می شود . به این فرآیند چرخه آب می گویند . پس از این طریق می توان گفت که منابع آب تجدید پذیرند.
مصرف آشکار و نهان آب
آبی را که مستقیماً برای آشامیدن یا نظافت و شستشو استفاه می کنیم مصرف آشکار می گویند ولی آبی را که برای تولید انرژی (برق ، سوخت و …) ، آبیاری کشتزارها ، صنایع و معادن و امور بازرگانی و خدمات مصرف می شود و احتمالاً از دید شما مخفی مانده است را مصرف نهان آب می گویند .
آب مایعی با ویژگی باور نکردنی : الف) تغییر حجم غیر عادی در اثر انجماد :
آب بر خلاف سایر مایعات وقتی براثر سرما تبدیل به یخ می شود انبساط پیدا می کند و حجمی از یخ که همان حجم اولیه آب است و یخ روی آب شناور می ماند . آین ویژگی سبب می شود که آب از سطح شروع به یخ زدن کند .
ب) زیاد بودن ظرفیت گرمایی
می دانید که ظرفیت گرمایی یک جسم مقدار گرمایی است که باید به جسم داده شود تا دمای آن ۱ درجه سانتی گراد افزایش یابد . ظرفیت گرمایی ویژه آب حدود ۱۰ برابر ظرفیت گرمایی ویژه آهن است . این مسئله به متعادل کردن دمای زمین خیلی کمک می کند چون مقادیر زیاد آب موجود در سطح زمین مقدار زیادی از انرژی خورشیدی را می گیرند و صرف بالا بردن دمای آب می کنند .
ج) زیاد بودن گرمای تبخیر:
برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار ، گرمای زیادی لازم است . گرمای اضافی بدن ما با تبخیر مقدار کمی آب از طریق منفذ پوست (عرق کردن ) کاسته می شود .
د) زیاد بودن کشش سطحی آب :
به دلیل وجود نیروی جاذبه قوی بین مولکولهای آب ، پیوستگی زیادی در تمام قسمت های آب از جمله مولکولهای سطح آب وجود دارد . به همین علت است که یک پشه می تواند روی آب بنشیند یا موری می تواند به آرامی روی آب قدم بزند .
مروری بر آموخته های گذشته :
عنصر :
به ماده ای گفته می شود که از یک نوع اتم ساخته شده باشد مثل ۲O ، Fe
ترکیب :
به ماده ای گفته می شود که از اتصال دو یا چنداتم عنصرهای مختلف ساخته شده باشد ، مثل H2O ، HO2 ، Nacl
پیوند های شیمیایی :
نیرویی قوی است که اتم ها را به هم وصل می کند . مثلاً دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به هم متصل می شوند و واحدتازه ای را بوجود می آورند که به آن مولکول آب می گویند .
نمادهای شیمیایی :
در زبان جهانی شیمی از حروف برای نشان دادن عناصر استفاده می کند . به این حروف نماد های شیمیایی می گویند مثل H برای هیدروژن .
فرمول شیمیایی :
کلمه های این زبان علمی را فرمول شیمیایی می گویند . هر فرمول شیمیایی نمایانگر یک ترکیب شیمیایی است مثل H2O برای آب . عددهایی که در سمت راست پائین (به صورت زیروند) نوشته می شوند . تعداد اتم های هر عنصر را در یک مولکول یا واحد سازنده ی آن ماده نشان می دهد (زیروند ۱ نوشته نمی شود) فرمول H2O نشان می دهد که مولکول آب از ترکیب ۲ اتم هیدروژن و ۱ اتم اکسیژن ساخته شده است .
معادله شیمیایی :
آنچه را که در یک واکنش شیمیایی رخ می دهد به طور خلاصه بیان می کند . هر واکنش شیمیایی شامل شکسته شدن پیوندهای شیمیایی مواد واکنش دهنده (مواد اولیه ) و تشکیل پیوندهای جدید در فرآورده ها (محصول ها ) است . فرآورده ها در سمت راست و واکنش دهنده ها در سمت چپ نوشته می شوند. مثل :
۲ H2 +O2 = ۲H2 O
در معادلات شیمیایی تعداد کل اتمها در دو طرف معادله یکسان است . به چنین معادله ای موازنه شده می گویند .
یادآوری خواص الکتریکی ماده
هر اتم از یک قسمت مرکزی به نام هسته تشکیل شده است که در درون آن پروتون ها با بارمثبت و نوترون ها بدون بار الکتریکی قرار گرفته اند . الکترون ها ذرات کوچکتری هستند با بار منفی که در اطراف هسته وجود دارند .
می دانیدکه اتم ها با کمک پیوندهای شیمیایی به همدیگر متصل شده و مولکول ها را بوجود می آورند . به این نوع پیوند شیمیایی که اتم ها را در کنار هم نگه می دارد پیوند کووالانسی می گویند .
پیوندکووالانس به صورت یک خط بین نمادهای شیمیایی نشان داده می شود . مثال :
به تعداد پیوندهایی که یک اتم می تواند با اتم های دیگر تشکیل دهد ظرفیت می گویند ، برای مثال در مولکول آب ظرفیت هیدروژن ۱ و ظرفیت اکسیژن ۲ است .
بخش ۱_ قسمت دوم
ساختار خمیده ی مولکول آب
اگر یک میله پلاستیکی را به پارچه ی پشمی بمالید تا دارای بار الکتریکی شود وآن را به باریکه ای از آب نزدیک کنید می بینید که آب از مسیر خود منحرف شده و به میله ی پلاستیکی نزدیک می شود . در توجیه این پدیده می توان گفت که مولکول آب دارای دو سر مثبت و منفی هستند . یعنی مولکول آب یک مولکول قطبی است که از سر مثبت خود جذب میله ی پلاستیکی با بار منفی می شود .شواهد تجربی نشان می دهد که مولکول آب شکل خمیده ای (V شکل ) دارد و شیمیدانان بعد از آزمایشهای بسیار متوجه شدند که درسمت اکسیژن بار منغی و درسمت هیدروژن بار مثبت وجود دارد .
به شکل زیر توجه کنید :
توجیه برخی ویژگیهای غیر عادی آب
از آنجا که بارهای الکتریکی نا هم نام یکدیگر را می ربایند ، قطب مثبت یک مولکول آب ، قطب منفی مولکول همسایه اش را جذب می کند . این نیروی جاذبه سبب می شود که مولکول هابتوانند در کنار هم قرار بگیرند ، از این رو به آن نیروی جاذبه بین مولکولی گفته می شود . در آب نیروی جاذبه بین مولکولی خیلی زیاد است ، چنین بنظر می رسد که اتم هیدروژن ، مولکولهای آب را در کنار هم نگه داشته است به همین علت به این نیروها پیوند هیدروژنی می گویند .بنابراین انرژی بالایی معادل j۲۲۶۰ مورد نیاز است که یک گرم آب را تبدیل به بخا رکند . هین نیروی قوی جاذبه بین مولکولهای آب سبب به وجود آمدن کشش سطحی زیاد می شود .
آب به عنوان یک حلال
آب به عنوان حلال می تواند تعداد بسیار زیادی از ترکیبات یونی مانند سدیم کلرید را در حوض حل کند . چون مولکول های آب قطبی هستند . سدیم کلرید در آب تبدیل به یون های( Naمثبت و Cl منفی ) در بین مولکولهای آب می شود . این محلول رسانای الکتریکی نیز هست . زیرا یون های مثبت محلول (کاتیون مثبت Na ) به طرف قطب منفی و یون های منفی محلول (آینون منفی Cl) به طرف قطب مثبت حرکت می کند و جریان برق را انتقال می دهند .
انحلال پذیری مواد جامد در آب
برای حل شدن مواد گوناگون در مقدار معینی آب در دمای اتاق محدودیتی وجود دارد. این محدودیت را انحلال پذیری یا قابلیت حل شدن آن ماده مشخص می کند . انحلال پذیری وابسته به دما است و می توان آن را با کمک منحنی انحلال پذیری نشان داد . بسته به میزان ماده حل شده ، محلول را به سه نوع تقسیم می کنند که عبارتند از محلول های سیر نشده ، سیرشده و فراسیر شده .
انحلال پذیری گازها درآ ب
انحلال پذیری گازها در آب هم وابسته به دما است . در دمای پائین تر میزان بیشتری گاز درآب حل می شود . به میزان اکسیژن حل شده در آب DO می گویند و آن را بر حسب PPm(قسمت در میلیون) بیان می کنند .
آلودگی گرمایی آب
در ماه های گرم تابستان رقابت میان موجودات زنده آبزی برای دسترسی به اکسیژن محلول افزایش می یابد . با توجه به اینکه در فصل گرم میزان اکسیژن حل شده در آب کمتر است و از طرفی برخی از کارخانه ها از آب برای سیستم خنک کننده ی خود استفاده می کنند و مجدداً آب گرم شده را به رودخانه و دریا بر می گرداند ،دمای آب بالا رفته و میزان اکسیژن کمتری را درخود حل می کند . این مسئله باعث مرگ و میر ماهی ها می شود.
می دانیم که PH مقیاسی برای تعیین خاصیت اسیدی یا قلیایی بودن محلول است و محدوده آن از اسیدی ترین تا قلیایی ترین محلول به شکل زیر است :
آب باران اندکی اسیدی است ، زیرا مقادیر کمی از ۲Co هوا را در داخل خود حل می کند و کربنبک اسید رقیق بوجود می آورد . با جریان یافتن آب باران در بستر جویبارها ممکن است موادی در آن حل شده و ph را بالا ببرند . گاه ممکن است با ورود پساب اسیدی و فاضلاب کارخانه ها به آب های طبیعی Ph آب کاهش یابد ، به گونه ای که ماهی توان ادامه زندگی در این Ph اسیدی را نداشته باشند .
آلودگی آب توسط کاتیون های سنگین
گاه ممکن است کاتیون های سنگینی مثل جیوه (Hg+2) ، سرب(Pb+2) و کادمیم(Cd+2) از طریق پساب های صنعتی به منابع آب وارد شده اند و آب را آلوده کنند . ضریب خطر یون های سنگین از این رابطه بدست می آید :۱۴۰
تصفیه طبیعی آبها
آبها به طور طبیعی طی سه فرآیند زیر خود به خود تصفیه می شوند :
۱- جداشدن تقزیباً کامل مواد اولیه حل شده در آب به هنگام تشکیل برف و باران
۲- تجزیه برخی از مواد محلول و شناور به مواد ساده تر تویط باکتریها
۳- جداشدن مواد معلق ازآب به هنگام عبور از میان سنگ ریزه ها و ماسه ها
بخش ۱_قسمت سوم
آب سخت وروش های نرم کردن آن
عبور آبهای طبیعی دارای گاز دی اکسید کربن ، روی سنگ های آهکی باعث حل شدن تدریجی سنگ های آهکی شده و در آن کلسیم کربنات تبدیل به کلسیم هیدروژن کربنات می شود که عامل سختی موقت آب است . سختی موقت با گرم کردن آب از بین می رود .
اگر آب های طبیعی مقدار قابل توجهی یون های Ca+2 و (Mg+2 یا Fe+2) داشته باشند ، نمی توان سختی آب را با گرم کردن از بین برد به این ویژگی سختی دائم می گویند . سختی دایم با افزودن مقداری سدیم کربنات به آب برطرف می شود.
تصفیه آب شهری
آب شهری طی مراحی زیر تصفیه می شود :
۱- صاف کردن : این عمل توسط توری های فلزی آشغال گیر انجام می شود و طی آن مواد خارجی درشت مثل چوب ، سنگ و … جدا می شود .
۲- کلرزنی مقدماتی : کلر که یک گتدزدای قوی است جهت از بین بردن میکروب های بیماری زا به آب افزوده می شود .
۳- لخته سازی و ته نشین کردن : برای آنکه گل و لای معلق در آب سریع تر ته نشین شود از عامل لخته کننده (Al3+ و Fe3+ ) استفاده می شود .
۴- ته نشین شدن در حوضچه های آرامش : برای ته نشین شدن ذره های شناور در کلوئیدی و کامل شدن فرآیند لخته سازی به آب فرصت بیشتری داده می شود در این مرحله تابش نور خورشید به حوضچه های آب به از بین رفتن باکتری ها کمک می کند .
۵- گذراندن از صافی شنی :
مواد دیگری که پیش از این ته نشین نشده اند با صافی گرفته می شوند .
۶- گندزدایی پایانی :
در این مرحله مقدار نهایی کلر در آب طوری تنظیم می کنند که آب را از اثر باکتری های باقیمانده یا باکتریهایی که ممکن است وارد آب شوند در امان نگه دارند.
تصفیه فاظلاب های شهری
لازم است که فاظلاب پیش از رها شدن در رودخانه تصفیه شود . تصفیه فاضلاب شامل مراحل زیر است :
۱- صاف کردن و جداکردن آشغال ها
۲- ته نشینی اولیه (مواد جامد به صورت لجن رسوب می کنند )
۳- هوادهی (باکتریهای هوازی بسیاری از مواد را تجزیه می کنند )
۴- ته نشینی نهایی
۵- گندزدایی با کلر
۶- برخی کارهای اختیاری مانند تنظیم Ph و حذف یون های خطرناک
۷- ورود به رودخانه یا دریا
خود آزمایی
۱- کدام ویژگی آب سبب می شود ، این مایع به سرعت آلوده شود ؟
الف) کشش سطحی زیاد
ب) نقطه جوش بالا
ج) قدرت حل کنندگی زیاد
د) ظرفیت گرمایی ویژه ای زیاد
۲- کدام عامل زیر ویژگی های غیرعادی آب را توجیه میکند ؟
الف) قطعی بودن مولکول آب
ب) خمیده بودن (V شکل) مولکول آب
ج)وجود پیوند کووالانس بین اتم های آب
د) غیر قطبی بودن مولکول آب
۳- کدامیک از مواد زیر عنصر است ؟
الف) ۲O
ب) HCL
ج) Nacl
د) ۳CO ۲H
۴- چرا یخ روی آب شناور می ماند ؟
الف) به علت نیروی جاذبه بین یخ و آب
ب) به علت هم جنس بودن یخ و آب
ج) به علت کمتر بودن چگالی یخ از آب
د) به علت پیوند مولکول های یخ و آب
۵- برای از بین بردن سختی موقت و دایم ، کدامیک از موارد زیر صحیح است ؟
الف) سرد کردن – افزودن سدیم کلرید
ب) افزودن سدیم کربنات – گرم کردن
ج) افزودن سدیم کلرید – سرد کردن
د) گرم کردن – افزودن سدیم کربنات
۶- سختی آب به کدامیک از یون های زیر مربوط است ؟
الف) فقط Ca2+
ب)فقط Fe2+
ج)فقط Mg2+
د) Ca2+ و Mg2+ و Fe2+
نظرات شما عزیزان: