Tratarea Apelor Uzate

CAPITOLUL 1

STRUCTURA SI PROPRIETATILE APEI

Structura moleculei de apa 

Structura moleculei de apa

Structura moleculara a apei in cele trei stari de agregare

Starea solida. Datorita polarizarii, moleculele de apa au tendinta de a se ordona in spatiu astfel incat atomul de oxigen al unei molecule sa fie indreptat spre atomii de hidrogen din moleulele vecine, cu care formeaza legaturi de hidrogen.

In ansamblu, prin legaturile hidrogen, moleculele de apa se asociaza si formeaza retele cu atat mai ordonate cu cat temperatura este mai scazuta si deci agitatia termica mai redusa. In gheata foarte puternic racita toti atomii de hidrogen formeaza legaturi de hidrogen.In acest fel se genereaza structuri hexagonale, structuri care s-au pus in evidenta cu ajutorul difractiri razelor X prin gheata. Datorita acestei structuri cristaline sub forma de retea deschisa cu ochiuri mari, gheata are densitatea mai mica decat a apei.

Starea lichida.Daca gheata primeste caldura din exterior, agitatia termica se intensifica, unele legaturi de hidrogen se desfac si moleculele respective devin mobile. Pentru ruperea unei legaturi de hidrogen este necesara o energie de circa 20 de ori mai mica decat pentru o legatura covalenta. In cazul apei le corespune o energie de 3-4,5 kcal/mol fata de 90 kcal/mol, cat corespunde legaturilor covalentedin moleculele de apa

La temperatura de 00C (temperature de topire a ghetii) numai 15% din legaturil de hidrogen se desfac si din aceasta cauza apa continua sa pastreze o structura cristalina dar din ce in ce mai mobila (structura cvasicristalina).Structurile cristaline se desfac si se refac cu atat mai repede cu cat agitatia termica moleculara este mai intensa. Legaturile de hidrogen persista circa 10-9 secunde, timp ce coresunde la cateva mii de ciocniri intermoleculare.

Apa lichida este formata dintr-un amestec de molecule libere (monomeri sau monohidroli), dimeri (dihidroli), tetrameri si octomeri, proportia lor fiind in functie de temperatura. Cu cat temperatura este mai ridicata cu atat predomina formele monomere si dimere.Dintre toate formele cele dimere sunt cele mai stabile si persista chiar si in apa in stare de vapori.

Existenta monomerilor care intra in spatiile intramoleculare ale retelei cristaline ca molecule interstitiale explica scaderea volumului apei de la 0C la 4C cand volumul devine minim. Peste tempertatura de 4C, datorita intensificari agitatiei termice, monomerii interstitiali reusesc sa iasa din ochiurile retelei, marind astfel volumul apei. Catre temperatura de 40C se desfac 50% din legaturile de hidrogen si apa devine mai fluida (aceasta temperature este considerate “al doilea punct de topire al apei”).In decursul evolutiei vietuitoarelor, stabilizarea temperaturii homeotermelor intre 35-41şC este legata de proprietetile fizice ale apei in aceasta zona de temperatura si anume: proportia de dimeri este cea mai mare, structura cvasicristalina (microcristalina) dispare si apa devine mai reactiva din punct de vedere chimic. In aceste conditii celulele pot sa construiasca cu usurinta structuri cristaline de apa, de forme diferite. De aceea apa este socotita drept “matrice” a vietii.

Structura cvasicristalina a apei realizata prin legaturile de hidrogen detemina valori mai mari pentru tensiunea superficiala si vascozitatea apei. Valorile lor descresc odata cu cresterea temperaturii.