Vann

Vann - Universalløsningsmiddel og en forutsetning for den form for liv vi kjenner. Vann består av oksygen kovalent bundet til to hydrogenatomer.

Oksygen er sterkt elektronegativt og trekker derfor sterkt på elektroner slik at elektroner som deles mellom O-H bindingen befinner seg i gjennomsnitt nærmere oksygenatomet enn hydrogen og oksygenatomet får derfor negativ ladning mens den tilsvarende positive ladningen deles mellom de to hydrogenatomene. Vann blir derfor et polart molekyl hvor vannmolekylene henger sammen med hydrogenbindinger (ca. 20 kJ mol-1) som gir vannet mange av sine karakteristiske egenskaper. Hydrogenbindingene gjør at vann også bindes til andre molekyler og overflater og danner hydratiseringsskall rundt makromolekyler og ioner. Vann bundet til proteiner er helt avgjørende for stabiliteten til proteinene. Vann har termiske egenskaper og løsningsmiddelegenskaper som plantene har tilpasset seg til. Vann inngår i biokjemiske reaksjoner. Vann er gjennomsiktig slik at lys slipper inn i cellene. Vann strømmer kontinuerlig gjennom ledningsvevet i plantene. Transpirasjon av vann gir avkjøling, og i tillegg blir mineralnæring fraktet via ledningsvevet. Vann har størst tetthet ved 4oC, noe som gjør at innsjøer sjelden bunnfryser. Når vann fryser utvider det seg og kan gi frostsprekker i stammen hos frukttrær og varmekjære løvtrær.

Den spesifikke varmekapasiteten til vann er mengden energi som trengs for å heve temperaturen av 1 g vann med 1oC og er lik 4.184 J.

Smeltevarmen til vann er energien som trengs for å omdanne 1 g is til 1 g vann ved 0oC er lik 6 kJ mol-1 (335 J g-1).

Fordampningsvarmen er lik energien som trengs for å få omdannet en bestemt mengde vann til gassform og er lik 44 kJ mol-1 ved 25oC. Når vann fordamper fra plantenes overflater kjøles de ned.

Vann har stor evne til å nøytralisere elektriske ladninger fra hverandre, målt som dielektrisitetskonstanten. Derav vannets gode løsningsmiddelegenskaper.

Kohesjon kalles den innbyrdes tiltrekningen mellom vannmolekyler (sammenhengskrefter),  og vann får derfor ekstra stor overflatespenning. Tiltrekningen mellom vannmolekylene er større enn tiltrekningen mellom vann og luft slik at vannmolekylene forsøkes å bli trukket inn i en vanndråpe. Kohesjon gir også den store strekningsstyrken til vann, dvs. angir den maksimale tensjon som en vannsøyle kan utsettes for uten å briste. For alle praktiske forhold kan vann betraktes som usammenpressbart. Dette betyr at de hydrauliske lovene gjelder for en plante.

Frysepunktdepresjon

Figur 1. Frysepunkt, smeltepunkt, frysepunktdepresjon og underkjøling

 

Sprekker ved modning av tomat

Når tomater modner om høsten med varierende vanntilgang fra en periode med tørke over i en fase med nedbør, kombinert med lav temperatur kan gi sprekker i tomaten nær festet til planten (vekstsprekker). Sprekkene danner konsentriske ringer, men tomaten kan også få radiale sprekker nedover fra stengelfestet. Frukten tar opp vann og utvider seg så raskt at veksten ikke holder tritt.  Sprekkene gir mulighet for råtesopp å etablere seg. Tomat Gemini F1. Noen tomatsorter har mer elastisk epidermis og er mindre utsatt for tomatsprekker.

Iskrystaller på et grasstrå

Iskrystaller på et grasstrå. Vannet kommer ut gjennom spalteåpninger eller korkporer, på samme måte som det dannes isroser. 

Farge på vann og is

Dypt rent vann og is har en blåaktig farge siden det er det røde og oransje lyset som blir mest absorbert i vannet så blir vannet blåaktig. Det samme gjelder en isbre med hardpakket is,  hvor breisen er blåaktig, har annen farge enn vanlig is, som også her skyldes absorbsjon av rødt og oransje lys i isen. Atomene i vann vibrerer, og bidrar til en blå farge. Vibreringen gir overtoner på samme måte som en vibrerende streng i et musikkinstrument. Det skjer Strekk, utvidelse og sammentrekningen av bindingen mellom oksygenatomet (O) og hydrogenatomene (H), blant annet forårsaket av hydrogenbindingene i vann. Vanligvis ser man ikke vibrasjonene i andre molekyler som absorberer  i termisk infrarødt eller nært infrarødt, men siden hydrogenatomet er svært lite og er sterkt bundet til oksygenatomet gjør dette eten noe kortere bølgelangde, det vil si rødt, blir absorbert. Blåfargen skyldes altså ikke spredning (Rayleigh-spredning) som gir blå farge p  himmen. Imidlertid, en grønnfarget breelv skyldes spredning fra finpartikulært materiale suspendert i vannmassene. Snøen er hvit siden lyset reflekteres fra iskrystallene. Redt lys blir absorbert på veien noedover i snøen, hvor det kan bli lang lys, noe som gir dyp snø en blåaktig farge.

Rennende vann

Gesang der Geister über den Wassern

Des Menschen Seele
Gleicht dem Wasser:
Vom Himmel kommt es,
Zum Himmel steigt es,
Und wieder nieder
Zur Erde muß es,
Ewig wechselnd.

Strömt von der hohen,
Steilen Felswand
Der reine Strahl,
Dann stäubt er lieblich
In Wolkenwellen
Zum glatten Fels,
Und leicht empfangen,
Wallt er verschleiernd,
Leisrauschend,
Zur Tiefe nieder.

Ragen Klippen
Dem Sturze entgegen,
Schäumt er unmutig
Stufenweise
Zum Abgrund.

Im flachen Bette
Schleicht er das Wiesental hin,
Und in dem glatten See
Weiden ihr Antlitz
Alle Gestirne.

Wind ist der Welle
Lieblicher Buhler;
Wind mischt vom Grund aus
Schäumende Wogen.

Seele des Menschen,
Wie gleichst du dem Wasser!
Schicksal des Menschen,
Wie gleichst du dem
Wind!

JW von Goethe (1779)

Musikk Franz Schubert (1817)

Foss og rennende vann

Vann og bølger

Stokkand i vann

En svømmende stokkand lager en "kjølvannstripe" og Kelvin bølgemønster, først forklart av Lord Kelvin,  med to bølgefronter i V-form med en spesiell vinkel mellom dem, samt et interferensmønster.

Tilbake til hovedsiden

Publisert 4. feb. 2011 10:56 - Sist endret 6. mai 2019 13:08