Fysikaliska egenskaper hos vatten

Vatten är en väsentlig del av vår vardag, och en förutsättning för allt liv på jorden, men hur mycket vet vi om det egentligen? I denna artikel ska vi gå igenom de fysikaliska egenskaperna hos vatten.

 

Vattenmolekylen

Vatten har summaformeln H2O. Den innehåller med andra ord en syreatom, och två väteatomer. Syreatomen sitter i mitten, och de två väteatomerna sitter fast på syreatomen.

Det som gör vatten så speciellt är hur dessa två väteatomer sitter fast på syreatomen, de sitter nämligen inte på varsin sida om den, som man kanske skulle tro, de sitter med 105° vinkel. De konsekvenser som detta ger är att vattenmolekylen är polär, vilket betyder att den har olika laddning beroende på vilken sida man kollar på den ifrån. Den är aningen positiv åt det håll som de två väteatomerna sitter, och aningen negativ åt det hållet som syret sitter på.

vatten2

δ är en grekisk bokstav som kallas delta. Den betyder att det inte är några hela laddningar vi talar om utan bara delar av en laddning. Syreatomen i vatten är alltså inte helt och hållet minusladdad utan bara svagt negativ.

Detta medför i sin tur att vattenmolekyler gillar att hålla ihop med varandra. Den negativt laddade sidan kommer att ”hålla fast” i den positivt laddade sidan på en annan molekyl och vice versa. Denna typ av intermolekylära bindningar kallas för vätebindningar.

Vi ska nu titta lite närmare på vad vattnets polaritet leder till för några spännande egenskaper.

 

Hög kok- och smältpunkt

Tack vare att vattenmolekyler håller ihop så utomordentligt bra får vatten en mycket hög kok- och smältpunkt. Som du kan läsa här kokar/smälter ett ämne när bindningarna mellan molekylerna försvagas eller bryts. Då vatten har mycket starka sådana bindningar hamnar smältpunkten på 0 °C och kokpunkten på 100 °C. Jämför vi med liknande ämnen, som dock inte är lika polära, ligger båda punkterna vid mycket lägre temperatur. För svavelväte, H2S, ligger båda punkterna under 0 °C.

Temperaturen i vår omgivning varierar från under smältpunkten för vatten upp till över kokpunkten. Detta gör att vatten går att hitta i alla tre aggregationsformerna i vardagen. Is i frysen, flytande vatten i kranen, och vattenånga över en kastrull med kokande vatten på spisen.

Vi kan också notera att Celsius-skalan som man mäter temperatur med är anpassad efter vattnets smält- och kokpunkter. Det är ingen slump att de är placerade på så behändiga värden som 0 och 100.

Värmekapacitet

En annan viktig egenskap hos vatten är dess stora värmekapacitet. Har du någon gång testat att bada utomhus på kvällen har du förmodligen märkt att vattnet är förhållandevis varmt – trots att luften har hunnit svalna rejält.

Detta har sin förklaring i vattnets värmekapacitet. Till skillnad från många andra ämnen är vatten nämligen en riktig hejare på att hålla kvar värme. Detta leder till exempel till att vatten – i exempelvis en sjö – kallnar mycket långsamt. Men det är också så att det tar lång tid värma upp vatten – mycket längre tid än det tar att värma upp luften eller marken. Kort och gott kan vi säga att vatten inte är så känsligt för temperaturförändringar.

Mycket på grund av detta använder man vatten för att kyla maskiner inom industrin – vatten kan ta emot mycket värmeenergi utan att temperaturen stiger något nämnvärt.

Följden av detta blir också att det lätt uppstår skillnader mellan temperaturen till havs och på land. För att utjämna dessa skillnader uppstår vind och vågor. Vattnets intressanta värmekapacitet är alltså en av orsakerna till jordens olika väderförhållanden.

Nästa artikel handlar om vattnets ytspänning.


Artikeln skriven av Matias Ekstrand. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 30 oktober 2010. Senast uppdaterad 15 november 2014.

Kommentarer är stängda