Voda je jednostavan kemijski spoj formule H₂O. Promatrajući planete Sunčeva sustava vidimo da je Zemlja „treći kamenčić“ od Sunca. Na snimkama iz svemira naš planet sjaji svjetloplavim sjajem. Svi znamo da ta boja potječe od najdragocjenije tekućine koja prekriva oko 70 % Zemlje. Nekom bi svemirskom putniku tako možda bilo logičnije da planet zovemo Voda. Upravo su tekuća voda i atmosfera, sastavljena uglavnom od dušika i kisika, zaslužne za razvoj života na Zemlji. Život je započeo u praoceanima, jer bez vode nema života, a nužna je za rast i razvoj biljaka; sjemenka za klijanje treba vodu. U procesu fotosinteze iz zelene biljke, vode i ugljikova(IV) oksida, pomoću Sunčeve svjetlosti i klorofila, nastaju šećer glukoza i kisik. Višak vode iz biljaka procesom transpiracije odlazi u atmosferu u obliku vodene pare.

Voda u prirodi dolazi u sva tri agregacijska stanja: kao led, tekuća voda i vodena para. Kao i energija, ni voda ne može nestati, nego samo mijenja svoj oblik. Tako jednostavan kemijski spoj formule H₂O ima veliku važnost.

Pozorno pogledajte videozapis Hidrološki ciklus i zaključite kojim procesima voda neprestano kruži u prirodi.

U svojim fizikalnim svojstvima voda odstupa od pravila, naime led ima manju gustoću od tekuće vode. Ta pojava poznata pod nazivom anomalija vode omogućuje život u vodama zimi jer led na površini vode djeluje kao toplinski izolator pa se ispod leda normalno odvija život.

Voda je odlično otapalo – znamo da se, primjerice, sol, šećer, šumeća tableta vitamina C ili magnezija lako otapaju u vodi. To njezino svojstvo omogućuje brojne biokemijske reakcije u ljudskome tijelu. Otopljene hranjive tvari krvotokom dospijevaju u sve stanice u tijelu.

Novorođenče se rađa iz plodne vode pa je maseni udio vode u njegovu tijelu 80 %. Taj se udio vode u ljudskom organizmu starenjem smanjuje pa tako odrasla osoba u organizmu ima oko
65 % vode.

Pozorno pogledajte videozapis Voda kao resurs i zaključite zašto s pravom kažemo da bez vode nema života.

Pozorno pogledajte videozapis Voda u bocama: prava cijena i zaključite zašto je ekološki opravdano smanjivati potrošnju vode u bocama.

Opća skupština Ujedinjenih naroda još je 1993. godine odlučila donijeti rezoluciju kojom je 22. ožujka proglašen Svjetskim danom voda. Toga se dana svake godine u svim zemljama svijeta posebno usmjerava pozornost na probleme vezane uz vodu i vodne resurse.

„Svaka je kap vode na beskonačnom putovanju kroz nebo, tlo i potoke, kroz naše živote i natrag u prirodu.”  (worldwaterday.org)

Pogledajte sljedeću fotogaleriju i razmislite može li pojedinac pridonijeti održavanju čistoće okoliša i smanjenju ekoloških katastrofa čija je posljedica opasno onečišćenje voda na Zemlji.

Voda za piće

Kakvoća vode za piće određena je raznim propisima i obvezno ju je redovito pratiti. Ona mora biti bistra, bezbojna i bez mirisa, bez otrovnih tvari i uzročnika bolesti (patogene bakterije). Ne smije imati više od 0,1 % otopljenih minerala, kisika i ugljikova(IV) oksida. Takva se voda dobiva iz čistih izvora i dubokih bunara, pa je na Zemlji ima vrlo malo (računa se samo 0,03 %). Analiza vode za piće jedna je od glavnih mjera za sprječavanje i suzbijanje zaraznih bolesti. Njome se utvrđuje kvaliteta vode na izvorištima, njezina zdravstvena ispravnost u vodoopskrbnome sustavu te učinkovitost dezinfekcije. Službeni laboratoriji za obavljanje analiza radi provođenja monitoringa i drugih službenih kontrola vode za ljudsku potrošnju su laboratoriji Hrvatskoga zavoda za javno zdravstvo i zavodi za javno zdravstvo pojedinih županija.

Izvedite neke od predloženih pokusa i zaključite koje značajke treba imati voda za piće te uočite važnost očuvanja kvalitete vode za piće na Zemlji. Nakon izvedenog pokusa, odgovorite na pitanja.

Kemijskoj analizi ne podvrgava se ukupna količina tvari, nego samo njezin manji dio. Taj mali dio naziva se uzorkom za analizu i mora po sastavu predstavljati cjelinu tvari koja se analizira.

Voda za piće ne smije imati miris po zemlji, truleži ili kloru kao sredstvu za dezinfekciju. 

Vrijednost temperature vode u prirodi usko je povezana sa životom organizama koji u njoj žive. Naime, količina otopljenoga kisika potrebna za opstanak pojedinih životinjskih vrsta ovisi o temperaturi. Što je temperatura vode viša, to je količina otopljenoga kisika manja. Temperatura vode mijenja se ovisno o dubini, temperaturi zraka te brzini i duljini vodenoga toka. Uz navedene parametre na temperaturu može utjecati postojanje pritoka, zatim industrijski te antropogeni čimbenici (čimbenici nastali kao posljedica ljudske aktivnost).

Kao mjera za kiselost otopine uvedena je pH-vrijednost (čitaj: pe-ha). Njezine su vrijednosti od 0 do 14; pH = 0 imaju jako kisele, a pH = 14 jako bazične otopine. Vode u prirodi mogu imati pH-vrijednost od 4,5 do 8,3. Niže ili više pH-vrijednosti u odnosu na navedeni raspon predstavljaju upozorenje na moguća onečišćenja vode. Povećanje kiselosti vode u jezerima i rijekama može uzrokovati smanjenje rasta i razvoja vodenih životinja i uginuće ikre. Dugotrajna kiselost uzrokuje potpuni nestanak života u vodama.

Otopljeni kisik u vodi dospijeva u vodu na dva načina: ili otapanjem iz zraka ili fotosintezom vodenog bilja, algi i fitoplanktona. Otopljeni kisik omogućava vodenim organizmima disanje, odnosno metabolizam i dobivanje energije za sve životne procese. Stoga je količina otopljenog kisika u vodi važna za razvoj, reprodukciju i opće zdravstveno stanje vodenih organizama.

Količina otopljenoga kisika u vodi ovisi o temperaturi vode i parcijalnom tlaku zraka. Smanjuje se pri padu tlaka i porastu temperature vode. Hladna voda sadržava više otopljenoga kisika nego topla voda (npr. pri 25 °C topljivost kisika u vodi je 8,3 mg/L, a pri 4 °C topljivost je 13,1 mg/L). U brzim tekućicama i turbulentnim vodama otapa se više kisika.

Količina otopljenoga kisika ispod 3 mg/L opasna je za većinu vodenih organizama. Ribama i stalim hladnokrvnim životinjama pri porastu temperature okoliša za 10 °C metabolizam se ubrza dva do tri puta, pa im je za disanje potrebno više kisika, a kako je njega u toplim vodama manje, život im je ugrožen.

Količina otopljenog kisika u vodi za piće može odstupati od preporučenih vrijednosti bez većih opasnosti za zdravlje ljudi, jer kopneni organizmi dobivaju kisik iz zraka i ne ovise o kisiku otopljenom u vodi.

Prema vrsti i količini soli otopljenih u vodi ona može biti meka i tvrda. U mekoj vodi količina je otopljenih soli mala. Kišnica je primjer meke vode u kojoj su otopljeni uglavnom plinovi iz atmosfere, primjerice CO₂(g).

Tvrda voda ima dosta otopljenih soli, a kao primjer možemo navesti vodovodnu vodu. Protjecanjem površinske vode u kojoj je otopljen ugljikov(IV) oksid kroz mineralne slojeve litosfere otapaju se karbonati kalcija i magnezija i nastaju topljivi hidrogenkarbonati.

U prirodnim se vodama nalaze zato kalcijevi, Ca²⁺(aq), magnezijevi, Mg²⁺(aq), natrijevi, Na⁺(aq), hidrogenkarbonatni, HCO₃^–(aq), sulfatni, SO₄^2–(aq), i kloridni, Cl^–(aq), ioni. Takva je voda tvrda voda.

Jedinica za iskazivanje tvrdoće vode je stupanj tvrdoće. Kod nas se rabi njemački stupanj tvrdoće koji predstavlja 10 mg CaO u litri vode (5. tablica).

5. tablica: Vrste voda prema tvrdoći

Pozorno pogledajte videozapis Tvrda i meka voda i odgovorite na postavljena pitanja.

Prozirnost vode pokazuje mogućnost prolaska Sunčeva svjetla kroz vodu. U tu se svrhu upotrebljava Secchi disk (za stajaćice, tj. za duboke vode) ili turbidity epruveta (za tekućice ili gdje je nemoguća primjena Secchi diska). Svjetlost dublje prodire u mirnoj nego u uzburkanoj vodi. Ispusti kanalizacije u vodu i ispiranje poljoprivrednih tala smanjuju prozirnost vode. Većina prirodnih voda ima prozirnost od jednoga do nekoliko metara.

Odgovorite na pitanja

1. Kako odrediti mjesta uzorkovanja?
2. Razmislite, raspravite i objasnite zašto je važno doslovno slijediti upute za mjerenje?
3. Zašto treba ponavljati mjerenje?
4. Navedite kakve su promjene prozirnosti moguće u tekućici tijekom godine i duž toka rijeke. S kojim se drugim parametrima može povezati ovo mjerenje?
5. Razmislite, raspravite i obrazložite koliko često treba mjeriti prozirnost u vodi rijeke? Zašto?
6. Odredite temu ili problem koji će učenici istraživati u vezi s prozirnošću vode te oblikujte istraživačko pitanje (pitanja) i hipotezu (hipoteze) za to istraživanje.