Akvo

Reviziita versio de ĉi tiu paĝo, aprobita je 12 apr. 2015, estis bazita sur ĉi tiu versio.

Akvo (etimologie el la latina aqua) estas senkolora, senodora kemia kombinaĵo konsistanta el hidrogeno kaj oksigeno en la proporcio 2:1 (de numero de atomoj, sed maso de la oksigeno en la kombinaĵo estas 8-foje pli ol tiu de la hidrogeno). Ĝi estas en formo likva inter temperaturoj de 0 °C ĝis 100 °C sub norma premo, kaj estas grava en biologia funkciado de vivo. Sub la fandopunkto de 0 °C, ĝi estas en solida formo, glacio; super la bolpunkto de 100 °C, ĝi ŝanĝiĝas al vaporo (je normala atmosfera premo de 1 atm).

Tri kvaronoj de la surfaco de la tero estas kovritaj per granda kvanto da akvo, la oceanoj. Movado de akvo de la oceanoj ĝis la aero kaj reen grandparte kreas veteron.

Akvo estas la ĉefa trinkaĵo de ĉiuj animaloj.

Kemio

Akvo estas tre simpla kemia kombinaĵo. Ĝia formulo estas H₂O. Tio signifas, ke molekulo de akvo havas 2 atomojn de hidrogeno, kaj 1 atomon de oksigeno. La temperaturo, ĉe kiu akvo glaciiĝas, estas 0 gradoj Celsiusaj sub normala atmosfera premo; la temperaturo, kie akvo bolas, difinas 100 Celsiuso ĉe normala (marnivela) atmosfera premo. Ĝi estas la nura substanco, kiu pligrandiĝas, kiam ĝi glaciiĝas.

Simpla sed grava kaj unika eco de akvo estas, ke ĝia solida formo flosas sur la likva. La solida fazo estas malpli densa ol likva akvo, pro la geometrio de la fortaj hidrogenaj ligoj kiuj estas formataj nur je malaltaj temperaturoj. Pro tio profunda akvo restas likva, pli varma ol la glacia surfaco, kaj akvaj organismoj (la unuaj vivantaj organismoj sur Tero) povas travivi glaciajn kondiĉojn.

Peza, duonpeza kaj tropeza akvo

Krom „normala“ akvo ekzistas ankaŭ tiel nomata „duonpeza akvo“, „peza akvo“ (deŭteria oksido) kaj „superpeza akvo“ (tricia oksido). Ĉe peza kaj tropeza akvo la normala hidrogenatomo (procio, simbolo H) estas anstataŭigita per ĝiaj pezaj izotopoj deŭterio aŭ tricio. Ĉe la duonpeza akvo, unu hidrogenatomo estas anstataŭigita per deŭterio.

La peza akvo diferenciĝas de la kutima akvo en fizikaj kaj kemiaj ecoj, ekz. ĝi havas pli altan fandopunkton, bolpunkton kaj estas pli densa. Surbaze de granda masa diferenco inter procio kaj deŭterio kaj tricio, (kiuj havas duoblan kaj trioblan mason), la kinetika izotopa efekto estas tre akuta. Sekve de anstataŭigo de normala akvo ĉe kemiaj substancoj la ekvilibraj reakcioj ŝanĝiĝas, kio povas konduki ekzemple al korpodamaĝaj sekvoj en la homa korpo.

La deŭteriizita akvo – surbaze de ties alia spinproprecoj – estas uzata kiel solvenzo en la NMR-analitiko.

Molekula geometrio

La akvomolekulo konsistas el du hidrogenatomoj kaj unu oksigenatomo. Geometrie la akvomolekulo estas angulita kaj konvenas al VSEPR-teorio, al AB₂E₂-tipo. La du hidrogenatomoj kaj la du elektronparoj estas direktitaj en la angulojn de imagita tetraedro. La angulo, kiun la du O-H-ligiloj fermas, estas 104,45°. Ĝi devenas surbaze de la granda spacobezono de la liberaj elektronparoj for de la ideala kvaredra angulo (~109,47°). La ligila longo de O-H-ligiloj estas ĉ. 95,84 pikometroj.

Spaca konstruo de akvomolekulo
Geometrio de akvomolekulo
Spaca modelo de akvomolekulo

Biologio

Akvo estas la plej necesa substanco por ĉiu vivanto, ĉar ĝi havas multajn maloftajn ecojn kiuj estas gravegaj por vivo. Ĝi estas bona solvilo, kaj havas fortan surfacan tension. Freŝa akvo estas la plej densa ĉe 4 °C; ĝi maldensiĝas, kiam ĝi frostiĝas aŭ varmiĝas. Kiel stabila molekulo en nia atmosfero, ĝi grave rolas kiel absorbilo de transruĝa radiado. Ĉar akvo havas alian specifan varmon kiu stabiligas klimaton tutmonde.

Akvo estas tre bona solvilo, kaj dissolvas multajn specojn de substancoj, kiel variajn salojn kaj sukerojn, kaj faciligas sian kemian interagon, kiu helpas kompleksajn matabolismojn. Tamen, iuj substancoj ne bone miksiĝas kun akvo, inkluzive oleojn kaj hidrofobajn substancojn. Ĉelaj membranoj uzas ĉi tiun econ por zorge kontroli interagojn inter siaj enhavaĵoj kaj eksteraj kemiaĵoj. Ĉi tiu estas faciligata iomete de la surfaca tensio de akvo.

Akvaj gutoj estas stabilaj pro la forta surfaca tensio de akvo. Oni povas vidi ĉi tion kiam iometo da akvo estas metata sur malsolveblan surfacon kiel vitron. La akvo kuniĝas en gutojn. Ĉi tiu eco estas necesa por planta transpirado.

Geografio

Sur la surfaco de Tero kolektiĝas akvomasoj fluantaj malsupren — ekzemple rojoj kaj riveroj — kaj stagnantaj sur certa nivelo — ekzemple lagoj, maroj, kaj oceanoj.

Ĉar akvo estas bezonata por homa, besta kaj planta vivo, ĝia disponebleco havas altan gravecon socian kaj politikan. La apuda mapo montras per ruĝa koloro landojn, kiuj jare posedas malpli ol 500 m³ da renovigata akvo por ĉiu loĝanto. Flava koloro montras disponeblecon inter 500 kaj 1700 m³. Ĉar kelkaj riveroj, kiuj gravas por akvoprovizado (ekz. Jordano, Kolorado), transiras landlimojn, eblas interŝtataj konfliktoj pri trinkakvo.

Rojo en alta montaro, Grizono, Svisio
La rivero Otavo, en Kanado
Lago Titikako, Peruo/Bolivio
Landoj kun manko de trinkebla akvo

Ekzisto de akvo aliloke en la sunsistemo

Akvo sur Luno

Oni supozas, ke sur Luno ĉe la ombraj partoj de la poluso ekzistas akvo en formo de glacio.

En la 1990-aj jaroj, du sondiloj (Lunar Prospector kaj Clementina) trovis verŝajne spurojn de ĉ. unu kubkilometro da akvo ĉe la poluso. La signoj ŝajnis konvinkaj, ĉar, kvankam la neŭtronspektometro montras nur ekziston de hidrogeno, la sola ebla fonto de hidrogeno estas akvo. Oni volis kontroli la mezuradojn somere de 1999, kiam oni intence allunigis la sondilon Lunar Prospector en ĉiam-ombran krateron. Oni atendis, ke aperus super la surfaco ĉ. 20 kg da akvovaporo, sed nenio okazis.

NASA volas plu esplori la lunon: la asocio lanĉos en 2008 la sondilon Lunar Reconnaisance Orbiter (LRO), kies unu el la ĉefaj taskoj estos la esploro de la akvospuroj.

Mezuriloj por esplori akvoglacion

Lyman-Alpha Mapping Project (LAMP) analizas la stelan lumon, respegulantan el la profundo de la kratero.
Lunar Orbiter Laser Altimeter mezuras la surfacon de Luno kaj eĉ analizas la forton de la respegulanta lumo.
Lunar Exploration Neutron Detector (LEND), la hidrogeno absorbas la neŭtronojn, tiel la valo en la spektro montras ĉeeston de hidrogeno.

La akvo gravus por la konstruado kaj funkciado de lunaj bazoj, ĉar oni ne povus malmultekoste alporti la akvon el la Tero.

Akvo sur Marso

En 2005 oni publikigis, ke rekte sub la surfaco de Marso troviĝas glaciiĝinta maro ĉe la ekvatoro. La sondilo Mars Express de ESA (la Eŭropa Spaca Agentejo) volviĝas jam unu jaron ĉirkaŭ la planedo. Oni supozas, ke antaŭ ĉ. 5 milionoj da jaroj okazis inundo en la regiono kaj la glaciiĝintan akvon kovris cindro kaj polvo, malhelpante la sublimadon.

Ĉe la polusoj de Marso bone videblas kaj akvaj kaj karbondioksidaj glacioj.

Kulturo kaj mitaro

Sulis estis kelta diino pri varmaj fontoj. En kristanismo bapto okazas per akvo. En klasika mitaro Neptuno estis la dio de la maroj. Enki estas la sumera dio de la nesala akvo, la "donema fonto de vivo". En la antikva Egiptio Ĥnum, estro de la freŝa akvo, estas la dio de la Unua Katarakto, kiu regas la fekundigantajn nilajn inundojn.

Akvo estis unu el kvar klasikaj elementoj en antikva greka filozofio (kun fajro, aero kaj tero). En taoismo ĝi estas unu el kvin elementoj.

Industrio kaj teknologio

Akvo en agrokulturo

Administroj de akvo en agrokulturo malsamas ekonomie kaj sociale laŭ regionoj kaj landoj. Nun, li koncernas precipe aridajn kaj duonaridajn zonojn sed, kaŭze de klimataj ŝanĝoj, li eble povos damaĝi aliajn en la estonteco. Tio estas la kialo de la kalkulo de akvo kiel ero de strategio.

En regionoj suferantaj de sekecaj periodoj, agrokulturo estas la unua formanĝanto de akvo. En Kalifornio, la bezono de akvo por agrokulturo reprezentas 87% de tuta formanĝo kaj 80% en Hispanio^[1].

Do, normala estas la peto de efikeco de uzado de akvo en agrokulturo kaj pliigi esploradojn en tiu fako.

Akvo en betonfako

Betonada akvo

Agresiva akvo

Akvocementa faktoro

Forsolvilo

Malvarmigilo en nuklea energikreadsistemoj

Akvo kaj vaporo estas uzataj kiel fluidoj por transportado de varmo en diversaj interŝanĝaj sistemoj pro ilia disponeblo kaj alta varmokapablo. Oni uzas ili ambaŭ por refrigerado kaj por hejtado. Malvarmeta akvo povas eĉ esti nature haveblaj el lago aŭ el la maro. Kondensinta vaporo estas aparte efika fluido por hejtado, pro la granda vaporadvarmo de la akvo. Malavantaĝo estas ke akvo kaj vaporo estas iom koroda, kaj tiu propraĵo pliiĝas kun temperaturo. En preskaŭ ĉiuj elektraj centroj, akvo estas la malvarmiganta substanco kiu vaporighas kaj pelas vaporajn turbinojn por tirado de generatoroj. En Usono, malvarmigado en elektrocentroj estas la plej granda uzo de akvo.

En la industrio de nuklea energio, akvo povas esti ankaŭ uzata kiel neŭtronmoderatoro: la akvo malakcelas la neutronojn kaj tiel ebligas la fisiajn reakciojn. En plej nukleaj reaktoroj, akvo estas ambaŭ malvarmiganto kaj moderatoro. Ĉi tio provizas iom da pasiva sekureco, pro tio ke forigi la akvon el la reaktoro bremsas la nuklean reakcion - tamen aliaj metodoj estas favoritaj por halti nukleajn reakciojn kaj oni preferas teni la nuklean kernon kovrita per akvo por tiel certigi adekvatan malvarmigon.

Vapormaŝinoj

La akvo servis en la industria revolucio en formo de vaporo kiel transformilo de kemia energio (per forbruligo de karbo, ligno) al mekanika energio per vapormaŝinoj.

Ĝi ankaŭ nun havas saman rolon ĉe la elektrocentraloj, forbrulantaj fosilaĵojn.

Proverbo

Ekzistas pluraj proverboj pri akvo en la Proverbaro Esperanta de L. L. Zamenhof, inter ili^[2]:

„ Akvo kaj pano servas al sano. ”
„ Akvo kura -- akvo pura. ”
„ Ĉerpi akvon per kribrilo. ”

Referencoj

↑ Agrikulturo, medio kaj teritorio, eŭropa kongreso en Strasburgo La recherche agronomique européenne dans le monde du XXI^è sciècle : quelle innovation pour l'alimentation, l'agriculture et le cadre de vie ? la 28-an - 29-an de novembro 1996, Carlos Tio, Universitato de Madrido Alessandro Nardone, Universitato de Viterbo, Italio
↑ [1]