Vesi

Vesi
Tunnisteet
Muut nimet	Divetymonoksidi, oksidaani, divetyoksidi
CAS-numero	7732-18-5
PubChemCID	962 ja 22247451
Ominaisuudet
Molekyylikaava	H2O
Moolimassa	18,015268 ±0,000002 g/mol
Ulkomuoto	Lähes väritön, mauton ja hajuton neste
Sulamispiste	0°C(273,15K)
Kiehumispiste	99,974 °C (373,15 K)
Tiheys	1,000 g/cm3(neste) 0,917 g/cm3(kiinteä)
Infobox OK

Vesi(kemiallinen kaavaH₂O,kemiallisena yhdisteenä voidaan käyttää myössystemaattisia nimiä;oksidaani,divetymonoksiditaidivetyoksidi) on huoneenlämmössä nesteenä esiintyvävedynjahapenmuodostamaepäorgaaninenkemiallinen yhdisteja vedyn palamistuote.

Kaikkimaapallonvesi, eli vety ja happi (myös jäänä) on peräisin samasta lähteestä kuin muukin maapallon materia, eliAurinkoakiertäneistä kaasuista, jäästä ja pölystä koostuneesta kertymäkiekosta. Vettä on tullut maapallolle sen muodostumisen jälkeenkin siihen törmänneidenasteroidienjakomeettojenmukana.

Vettä on saatavilla lähes kaikkialla maapallolla, ja se on yksi kaiken tunnetunelämänperusehdoista.

Vesi on puhtaana hajutonta, mautonta ja läpinäkyvää. Veteen liuenneet yhdisteet kuitenkin voivat muuttaa näitä ominaisuuksia. Ihmisen hajuaisti ei ole kehittynyt haistamaan vettä, koska sille ei ole biologista tarvetta, mutta sen sijaan aistit kykenevät tunnistamaanjuomavedenmahdolliset epäpuhtaudet jossain määrin. Vesi toimii maapallolla universaalina liuottimena ja veteen on lähes poikkeuksetta aina liuenneena jotain yhdisteitä. Myöstislattu vesi,josta on poistettu suoloja tislaamalla, voi sisältää liuenneita kaasuja.

Kemiallisena yhdisteenä vedensystemaattinen nimiondivetymonoksidi.Siitä voitaisiinhydridinäkäyttää myös nimeäoksidaani.Käytännössä näitä nimiä ei kuitenkaan juuri käytetä edes tieteellisissä yhteyksissä. Sanaa divetymonoksidi on kuitenkin käytettyhuijaus- ja pelottelutarkoituksessa.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Vesi esiintyy luonnossa kolmessa olomuodossa: nesteenä (vesi), kiinteänä (jää) ja kaasuna (vesihöyry).

Kiinteässä olomuodossa vesi onjäätäja kaasunavesihöyryä.Vesi voi esiintyä kolmessa olomuodossaan erityisessäkolmoispisteessä(273,16 K; 6 mbar), joka toimii myöscelsius- jakelvin-asteikkojen määritelmänä. Vesi on myös ainoa aine, joka esiintyy Maan luonnonoloissa kolmessa olomuodossa. Vesimolekyyli on poolinen, koska molekyylinhappiatomillaon suurempielektronegatiivisuus,sen puoli molekyylistä saa negatiivisenosittaisvarauksen.Tämä johtaa molekyylien välisiinvetysidoksiin,jotka aiheuttavat vedelle sen suhteellisen korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. Vedessä vetysidoksen vastaanottajana ja luovuttajana on happi. Vesimolekyyli pystyy muodostamaan happiatomista neljä tetraedrisesti suuntautuvaa vetysidosta. Huoneenlämpöinen ja normaalissa paineessa nestemäinen vesi on kuitenkin jatkuvassa liikkeessä ja muodostaa muiden vesimolekyylien kanssa keskimäärin vain 3,4 vetysidosta.Jäässä molekyylit ovat paikallaan ja muodostavat täydet neljä vetysidosta.Vedelle on vastikään löydetty uusi, neljäs olomuoto. Hyvin ahtaissa oloissa vesi ottaa kuusikulmaisen muodon, jossa vetyatomit ympäröivät happea kuudelta eri suunnalta. Tämän ''kuusikulmaisen veden'' kuvaillaan muistuttavan kaasua, muttei sitä kuitenkaan täysin ole.Puhdas vesi ei johdasähköämainittavasti, mutta veteen liuenneet aineet (erityisesti metalli-ionit) parantavat veden johtavuutta huomattavasti. Valo läpäisee veden hyvin, eikä vesikasvien yhteyttäminen ilman tätä ominaisuutta onnistuisikaan.

Vedellä on suhteellisen suuri lämmönvarauskyky. Siksi sitä käytetään mm. lämpöä kuljettavana nesteenä erilaisissa lämmitys- ja lämmönvarausjärjestelmissä.

• ominaislämpökapasiteetti:neste 4 186 J/(K·kg), kiinteä (jää 0 °C) 2 060 J/(K·kg)
• ominaissulamislämpö:333 kJ/kg (0 °C)
• ominaishöyrystymislämpö:2 260 kJ/kg (100 °C)
• tiheys:4 °C 1 000 kg/m³= 1,000 kg/l = 1,000 g/cm³,muissa lämpötiloissa veden tiheys on pienempi
• kolmoispiste:lämpötila: 273,16 K (0,01 °C),paine:611,73Pa(noin 0,006bar).

Biologiset ominaisuudet ja merkitys elämälle

Koheesiopitää vedenpisaroina,adheesiopitää pisarat paikallaan.

Nestemäisen veden absorptiospektri. Vainnäkyvä valoläpäisee veden hyvin.

Koheesionvuoksi vesi on rakenteellisempaa kuin useimmat muut nesteet. Koheesio eli samanlaisten molekyylien molekyylienvälinen yhdistävä vuorovaikutus johtuu vedessä vetysidoksista ja aikaansaa muun muassa vedenpintajännityksen.Yksittäinen vetysidos kestää vain joitain sekunnin biljoonasosia, mutta uusia muodostuu alati. Koheesio yhdistettynähaihtumisimuun,adheesioonjajuuripaineeseenmahdollistaa veden nousun kasveissa juuritasolta korkeimpiinkin osiin. Ylimpien vesimolekyylien haihtuminen nostaa koko alempien vesimolekyylien koheesion vuoksi yhtenäistä ketjua vastaavan määrän ylöspäin. Adheesio eli erilaisten molekyylien molekyylienvälinen yhdistävä vuorovaikutus saa vesimolekyylit tarttumaan myös kasvin soluihin ja näin vastustamaan gravitaation alaspäin vetävää voimaa.

Vesi varastoi hyvin lämpöä eli senominaislämpökapasiteettion suhteellisen suuri 4,186 kJ/(K·kg) (neste). Vesi voi siis varastoida tai luovuttaa suuren määränlämpöäsuhteellisen pientälämpötilanmuutosta vastaan. Tämän vuoksi suuret vesimassat voivat tasata ilmaston lämpötilaa varastoimalla auringosta tulevaa lämpöä lämpiminä ajanjaksoina (päivä, kesä) luovuttaakseen sitä kylminä aikoina (yö, talvi). Tästä syystä rannikkoseutujen ilmasto on yleisesti leudompi kuin sisämaiden. Veden suuri ominaislämpökapasiteetti johtuu vetysidoksista, joiden rikkominen vaatii suhteellisen suuren määrän energiaa.

Vedellä on korkeahöyrystymislämpö.Trooppisten alueiden merenpinnat sitovat suuret määrät lämpöä höyrystyessään. Kun höyry kulkeutuu napoja kohti kylmemmille alueille, se jäähtyy ja kondensoituu takaisin nesteeksi luovuttaen lämpöä. Veden vuoksiMaanlämpötila pysyy melko tasaisena ja elämälle suotuisana.

Korkeasta höyrystymislämmöstä johtuu myöshaihtumisjäähtymineneli haihtumisesta johtuva pinnan jäähtyminen. Ilmiö perustuu kineettisiltä energioiltaan suurienergiaisimpien molekyylien eli kuumimpien molekyylien poistumiseen kaasuna, jolloin pinnalle jäävien molekyylien keskimääräinen kineettinen energia eli lämpö laskee. Haihtumisjäähtymisellä on suuri merkitys organismienlämmönsäätelyssä.Esimerkiksi kasvit eivät ylikuumene auringonpaisteessa lehdistä haihtuvan veden vuoksi. Ihmisen iholta tapahtuvahienhaihtuminen laskee ruumiinlämpötilaa kuumissa olosuhteissa ja rasituksen aikana.

Vesi laajenee jäätyessään, mistä johtuu, ettäjääkelluu veden pinnalla. Jään pienempi tiheys johtuu vetysidosten muodostamasta kidejärjestelmästä. Sulaessaan jään tiheys kasvaa, kun kidejärjestelmä löystyy ja rikkoutuu, painuu kasaan. Yli 4 °C:n lämpötiloissa vesi käyttäytyy kuin muutkin nesteet, eli laajenee lämmetessään (tiheys pienenee). Jään vettä pienempi tiheys mahdollistaa eliöiden selviytymisen järvissä ja merissä talvella, sillä jää muodostaa pinnalle eristekerroksen. Näin vedet eivät yleensä jäädy pohjaan saakka paitsi pienimmissä lammissa kylminä talvina. Samoin veden poikkeuksellinen lämpölaajeneminen mahdollistaa elämälle välttämättömät vesistöjen syksyiset ja keväiset täyskierrot. Vesi on tiheimmillään 4 celsiusasteessa.

Vesi on hyväliuotinmuodostaenvesiliuoksia(aq). Ioniset ja pooliset aineet liukenevat veteen parhaimmin. Veteen suuntautuvia aineita kutsutaanhydrofiilisiksi,vettä pakoilevia aineitahydrofobisiksi.Hydrofobisia yhdisteitä ovat esimerkiksi pitkiä hiiliketjuja sisältävät aineet kutenöljyt.

Vesi luonnonvarana

Pääartikkeli:Maailman vesivarat

Nimenomaanmakea vesielisuolaasisältämätön vesi on elämän elinehto. Maapallon vesivaroista 97 prosenttia on suolaista merivettä. Jäljelle jäävää kolmea prosenttia edustavasta makeasta vedestä puolestaan suurin osa on vaikeasti käytettävissä jäätiköissä (77 %) tai maa- ja kallioperässä (22 %). Vain noin 1 % maailman makeasta vedestä on helposti hyödynnettävissä järvissä, joissa ja tekoaltaissa: se tarkoittaa minimaalista 0,036 prosentin osuutta maapallon kaikesta vedestä. Vain 0,001 % vedestämme leijuu vesihöyrynä pilvissä.

Teollisuusmaiden kotitalouksissa vettä käytetään keskimäärin 250 litraa/henkilö/päivä, kun taas teollisuudessa vettä käytetään keskimäärin 1 500 litraa/henkilö/päivä. Kuivilla ja kuumilla alueilla vettä käytetään maanviljelyyn päivässä useita tuhansia litroja per henkilö.

Keskimäärin 74 % vesivaroista käytetään kasteluun – kehitysmaissa kastelun osuus saattaa olla kuitenkin jopa noin 90 % vedenkäytöstä. Vesivoiman tuotanto nielee maailmassa 18 % ja kotitalouskäyttö 8 % varannoista.

Suomessa on erittäin paljon järviä, joten juomakelpoista vettä käytetään moniin muihinkin tarkoituksiin. Suomessa on myös poikkeuksellisen paljon luonnonvaraisia lähteitä, joita voidaan hyödyntää myös juomavetenä.

Vesi on joillakin alueilla maapallolla rajallinen luonnonvara ja voi johtaa jopa sotiin kyseisillä alueilla. Eräs tunnettu vesikiista onTurkinjaSyyrianvälillä.

Vesi ja ihminen

Fysiologinen merkitys

Vesilähde

Ihminen on noin 62-prosenttisesti vettä, ja jo muutamanprosentinnestehukkaheikentää työkykyä merkittävästi. Kahdenkymmenen prosentin vajaus johtaa kuolemaan. Koska vettä poistuu ihmisessä monella tavalla, ihminen tarvitsee elääkseen jatkuvasti merkittäviä määriä vettä.

Lasillinen mineraalivettä.

Ihminen kuolee ensimmäisenä hapenpuutteeseen (minuuteissa), sitten vedenpuutteeseen (vuorokausia) ja ravinnonpuutteeseen vasta viikkojen tai kuukausien jälkeen.

Veden haihtuminen vaatii paljon energiaa, ja käytännössä viilentää ihmisen ruumista. Tämän voi todeta itsekin helposti: nuolaisemalla kämmenselkää ja puhaltamalla siihen. Tämä on yksi hikoilun ja turkittomuuden etu.

Kulttuurimerkitys

Maanviljelyssä vesi tuli erityisen tärkeään asemaan, sitä tarvittiin juomiseen ja ruoanlaittoon verrattuna valtavia määriä. Makeaa vettä on saatavilla suuria määriä suurien jokien alueilla (Niili,Eufrat,Huanghe eliKeltainenjoki). Ne synnyttivät ensimmäiset suuret kulttuurit.

Myös veden kyky sammuttaatulion tehnyt vedestä tärkeän.

Vettä pidettiin vuosisatojen ajan yhtenäklassisista alkuaineista.Vasta 1700-luvullaHenry Cavendishhavaitsi, ettävedynpalaessa syntyy vettä. Tämä osoitti että vesi ei olealkuainevaan vedyn jahapenkemiallinen yhdiste.

Energiakäyttö

Virtaavia vesiä on pitkään valjastettu voimantuotantoon. Kuitenkin vasta teollisena aikana tämä energiantuottotapa nousi merkittävään asemaanpatojenjavesivoimaloidenrakentamisen myötä.

Katso myös

• Maapallon veden alkuperä
• Veden kiertokulku
• Jää
• Vesihöyry
• Vesijohtovesi
• Tislattu vesi
• Vedenväri
• Divetymonoksidihuijaus
• Hana

Kirjallisuutta

• Balanyá, Bélen ym. (toim.):Vettä kaikille: Yksityistämisen oikeudenmukaisia vaihtoehtoja.Toimittaen suomentanut Olli-Pekka Haavisto. Helsinki: Like: Suomen rauhanpuolustajat, 2006.ISBN 952-471-765-4.
• Barlow, Maude (toim.):Veden varassa: Globaali kamppailu oikeudesta veteen.(Blue covenant: The global water crisis and the coming battle for the right to water, 2007.) Suomentanut Olli-Pekka Haavisto. Pystykorvakirja. Helsinki: Like, 2011.ISBN 978-952-01-0513-6.
• Caldecott, Julian:Vesi: Maailmanlaajuisen kriisin syyt, seuraukset ja kustannukset.(Water: The causes, costs and future of a global crisis, 2008.) Suomennos: Markus Myllyoja. Helsinki: HS kirjat, 2009.ISBN 978-952-5557-33-6.
• Krämer, Tanja:Välttämätön vesi: Hyvinvointi, luonto, tulevaisuus.(Kampf ums Wasser: Wissen was stimmt, 2008.) Kääntänyt Anne Mäkelä. Helsinki Jyväskylä: Minerva, 2009.ISBN 978-952-492-272-2.
• Portin, Anja (toim.):Kirja vedestä.Helsinki: Siemenpuu-säätiö, 2010.ISBN 978-952-99988-4-5.
• Pursiainen, Jouni:Kaiken takana onkin vesi: Tietokirja vedestä.Jyväskylä: Docendo, 2014.ISBN 978-952-291-085-1.
• Shiva, Vandana:Taistelu vedestä.(Water wars: Privatization, pollution and profit, 2002.) Suomentanut Natasha Vilokkinen. Tampere: Vastapaino, 2003.ISBN 951-768-112-7.

Aiheesta muualla

• Anniina Wallius: Elämä vaatii vettä (YLE Uutiset, 24.08.2007)
• PubChem: Water(englanniksi)
• Human Metabolome Database: Water(englanniksi)
• KEGG: Water(englanniksi)