Viden om vand. Группа авторов

2.8

      Saltvand er tungere end ferskvand, og jo mere salt, vandet indeholder, desto tungere er det. Bader man eksempelvis i vand med meget høj saltholdighed (Saltcentret i Mariager eller Det Døde Hav), flyder man på vandet på grund af dets høje densitet.

      Salt, vand og saltvand

      Vi så i et tidligere afsnit, hvordan temperaturen af vand er vigtig for vands densitet. En anden ting, der har stor betydning for vands densitet, er mængden af opløst stof i vandet. Jo mere salt, der fx er opløst i vand, desto større er densiteten.

      Vand med et stort saltindhold har således en tendens til at synke til bunds. Når saltvand fryser til is, udskilles saltet igen, dvs. at det vand, der er til stede, hvor isflager dannes, har en højere saltkoncentration end normalt havvand, og selve isflagen består af vand uden salt. På den måde har vi en dynamo, der kan drive de forskellige strømninger i oceanerne. Havstrømme er dels en effekt af temperaturforskelle og dels en effekt af saltkoncentrationerne. Senere kommer vi til at se på nogle af de konsekvenser, som oceanernes dynamik har for vores vejr, men her vil vi gå ned på det molekylære plan og se på, hvad der sker, når salt opløses i vand. Først skal vi dog forstå, hvordan salt ‘ser ud’ med en kemikers øjne.

      Salt er ikke et molekyle ligesom vand, derimod er det en ionforbindelse. Det, der kendetegner molekyler, er, at de holdes sammen ved, at atomerne deles om elektroner, og der dannes kemiske bindinger, kaldet kovalente bindinger. Vender vi os derimod til ionforbindelserne, er der i de stoffer ikke elektroner, som deles mellem atomer. Salt, som har den kemiske betegnelse NaCl, er bygget op af ioner, helt præcist af natriumioner (Na⁺) og chloridioner (Cl^-). I stedet for at deles om elektronerne sker der det, at chlor ‘stjæler’ en elektron fra natrium, og da elektronen er negativt ladet, bliver den dannede chloridion negativ, mens natrium efterlades med en positiv ladning. Én chloridion og én natriumion alene danner dog ikke salt – der skal rigtig mange til. Da ionerne har modsatte ladninger, vil de bindes sammen, således at de positive natriumioner er omgivet af lutter negative chloridioner, som igen er omgivet af natriumioner. Dette giver anledning til dannelsen af en saltkrystal, som derfor er kendetegnet ved en meget høj grad af orden, idet den samme grundstruktur gentages i det uendelige. Salt er altså opbygget af ladede ioner og kan nemt opløses i vand. De polære vandmolekyler lægger sig rundt om de enkelte ioner med den positive ende (H’erne) ind mod Cl^-, hvorimod vands negative ende peger ind mod Na⁺-ionerne. Der kan være seks vandmolekyler rundt om hver ion.

      Vi kan nu forstå, hvorfor densiteten af vand stiger, når salt opløses i vand; der kommer simpelthen mere orden i vandet rundt om ionerne pga. dannelsen af disse ordnede solvatiseringsskaller, og dermed kan de enkelte vandmolekyler ligge tættere sammen. Samme effekt ses, hvis man blander 100 ml sprit og 100 ml vand, så kommer blandingen faktisk til at fylde mindre, nemlig ca. 194 ml.

      Om vinteren salter vi vejene for at smelte sneen – hvordan kan det være, at det virker? Det skyldes, at når saltkrystallerne kommer i kontakt med snekrystallerne, vil vandmolekylerne fra sneen begynde at opløse saltet ved at solvatisere ionerne. Hermed fjernes både ioner fra saltet, der opløses, og vandmolekyler fra sneen, der smelter. Der er altså stor lokal orden i ‘snesjappet’, så meget at vandet ikke vil fryse igen, selvom temperaturen er under 0 °C. Når saltet opløses i vandet, dannes der omkring ionerne områder med meget stærke bindinger og høj grad af orden, og dermed får vandet en mindre tendens til at blive til is.

      Vand og CO₂

      Vand kan også opløse gasser, og det mest kendte eksempel er nok den ‘kulsyre’, vi finder i sodavand og andre brusende læskedrikke. Åbner man forsigtigt en danskvand, uden at ryste den for meget, kan man prøve at drysse sukker i flasken. Det vil bruse voldsomt, og CO₂- molekyler vil lystigt boble ud af flasken. Når sukkeret kommer ned i den vandige opløsning af CO₂, vil det fortrænge CO₂-molekylerne fra deres pladser mellem vandmolekylerne, og CO₂-molekylerne har ikke andre muligheder end at boble ud af vandet. Tilstedeværelsen af carbondioxid i vand har stor betydning for kroppens funktion, og blandt andet bestemmes/styres blodets pH-værdi af mængden af carbondioxid. I oceanerne spiller opløsningen af carbondioxid i havvandet en vigtig rolle for vores klima.