Fysisch en chemisch ontleed

H₂0, het blauwe goud, het manna uit de hemel, ... kortom: water.  We gebruiken het dagelijks, we kennen het allemaal.  Maar is dit wel zo?  Wat is water? 

Scheikundigen zouden stellen dat een watermolecule een samenstelling is van een groot zuurstofatoom (O) en twee kleine waterstofatomen (H).  Deze atomen zijn door sterke krachten met elkaar verbonden.  Ruimtelijk gezien is de elektrische lading echter niet gelijkmatig over de molecule verdeeld.  Dit maakt dat er ook nog eens een aantrekkingskracht tussen de watermoleculen onderling bestaat.  Deze unieke moleculaire structuur zorgt ervoor dat water een aantal bijzondere eigenschappen bezit, waardoor het zich van alle andere stoffen onderscheidt.  Deze eigenschappen zijn in belangrijke mate bepalend voor het aanzien van de aarde.

Water is een unieke stof en bovendien levensnoodzakelijk.  Alle levende wezens hebben water nodig.  Het is namelijk onontbeerlijk voor de stabiliteit en de overleving van de cellen.  Zuiver water is kleur-, geur- en smaakloos.  Helderheid is op zich een levensbelangrijke eigenschap.  Ze laat een zekere verlichting onder het wateroppervlak toe, waardoor bij planten het levensnoodzakelijke fotosyntheseproces kan verlopen. 

Water is de enige stof die onder natuurlijke omstandigheden, zowel in vaste (ijs), vloeibare (water) als gasvormige toestand (waterdamp) voorkomt.  Bij 0°C wordt het vriespunt bereikt.  Het kookpunt ligt op 100°C. 

De meest opvallende fysische eigenschap van water is het feit dat de densiteit (dichtheid) varieert met de temperatuur.  Bij afkoeling zal de dichtheid – net zoals bij alle andere stoffen trouwens – toenemen: d.w.z. het volume vermindert, het "krimpt".  De densiteit is het grootst aan 4°C.  Beneden 4°C vermeerdert het volume opnieuw.  Het water "zet uit", wordt lichter en gaat over in ijs bij 0°C.  Dit specifieke gedrag heeft niet te onderschatten gevolgen: in de winter gaat er zich een drijvende ijslaag aan het wateroppervlak vormen, die het onderliggende water beschermt tegen de strenge vrieskou.

Water heeft ook een uitzonderlijk oplossend vermogen.  Daardoor is het een ideaal transportmiddel om voedingsstoffen, voor alle delen van het organisme, op de juiste plaats af te leveren en afvalstoffen weer af te voeren.  Het zorgt eveneens voor afkoeling.  Door te zweten verliezen we immers water, waardoor onze lichaamstemperatuur op peil wordt gehouden.

Water warmt slechts langzaam op en zal die warmte ook maar traag afgeven.  Anderzijds slorpt het beduidend meer warmte op dan de meeste andere stoffen.  Bij hoge temperaturen gaan zeeën en oceanen, maar ook de waterdamp in de atmosfeer, een groot deel van de zonnewarmte opslaan.  Daardoor zal de watertemperatuur stijgen.  De waterdamp die zo ontstaat, zorgt ervoor dat de zon niet genadeloos brandt bij heldere hemel.  Wanneer het kouder wordt, zal het water de opgeslagen warmte afgeven.  Op deze manier beschermt het water ons tegen extreme temperatuurverschillen.  Het mooiste voorbeeld van dit effect - of beter gezegd de afwezigheid van dit effect - is de woestijn: daar is het heet overdag en ijskoud 's nachts. 

Bekijken we de viscositeit of mate van samenhang, dan merken we ook hier weer iets bijzonders.  Ondanks de aanwezigheid van relatief sterke aantrekkingskrachten tussen de moleculen onderling, is water toch een beweeglijke vloeistof.  Dit wordt veroorzaakt door de kleine afmetingen van de watermolecule.  Belangrijk is ook dat de viscositeit afneemt bij toenemende druk.  Mocht water deze eigenschap niet bezitten, dan zou het slechts druppelsgewijs uit de kraan komen.

Water is vloeibaar, maar toch worden kleine diertjes en voorwerpen gedragen door het water.  Dit komt door de "oppervlaktespanning", een soort buigzaam vliesje dat aan de oppervlakte gevormd wordt door de krachten waarmee de waterdeeltjes elkaar aantrekken.  Gieten we heel voorzichtig zoveel mogelijk water in een glas, dan kunnen we de oppervlaktespanning aan het werk zien.  Als het glas heel vol is, merken we dat het wateroppervlak een beetje bol staat.  De huid van het water, de oppervlaktespanning, zorgt ervoor dat het glas niet overloopt.

Ondanks al deze bijzondere eigenschappen, vinden wij water "gewoon".  Maar in feite is het de meest wonderbare stof op aarde !