Woda jest najważniejszą substancją na naszej planecie – bez niej życie na Ziemi byłoby niemożliwe. Ten niezwykły związek chemiczny jest także jedynym, który występuje naturalnie na Ziemi w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym. Niestety, zasoby tego bezcennego surowca, nadające się do spożycia, są ograniczone. W jaki sposób możemy dbać o ich jakość? Czy działalność człowieka może mieć na nie negatywny wpływ? Dlaczego nie każdy rodzaj wody nadaje się do picia?
RvVDTgv7pIoNz
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
budowę cząsteczki wody z uwzględnieniem struktury jak i występujących w niej atomów pierwiastków;
stan skupienia wody w temperaturze pokojowej;
zasady bezpiecznego posługiwania się podstawowym sprzętem laboratoryjnym.
Nauczysz się
opisywać obieg wody w przyrodzie;
wyjaśniać, na czym polega uzdatnianie wody;
na czym polega proces oczyszczania ścieków;
prezentować sposoby oszczędzania wody i uzasadniać konieczność racjonalnego gospodarowania jej zasobami.
iKXGCn0lKQ_d5e146
1. Obecność wody w przyrodzie
Woda jest jedną z bardziej rozpowszechnionych substancji w przyrodzie. Powierzchnia Ziemi jest prawie w pokryta wodą. Z tego aż to woda mórz i oceanów. Pozostała część wody jest uwięziona w lodowcach, trwałej pokrywie śnieżnej i zmarzlinie, tworzy rzeki i zbiorniki wodne, znajduje się w wodach podziemnych, glebie, powietrzu oraz jest składnikiem organizmów żywych.
Rqns8fW02NCgC
Jedynie objętości wód naturalnych stanowią wody słodkie, które są niezbędne do życia wszystkich organizmów. Pozostałe to wody słone (morza i oceany, słone jeziora oraz wody podziemne), które nie mają znaczenia, jeśli chodzi o zaopatrzenie ludzi w wodę pitną. Nazwa „woda słona” wywodzi się od smaku wody morskiej, który pochodzi głównie od rozpuszczonego w niej chlorku sodu. Nie jest ona zdatna do spożycia, a jej przyjmowanie może być bardzo niebezpieczne – organizm musi zużyć na wydalenie wprowadzonych z nią substancji więcej wody niż otrzymał w wypitej porcji. „Woda słodka” zawiera znacznie mniej rozpuszczonych substancji chemicznych. To głównie z niej otrzymuje się wodę pitną.
R19PnOqyue5du1
Polecenie 1
RGmEZnwdwpilx1
Woda jest jedynym związkiem chemicznym, który występuje naturalnie na Ziemi w trzech stanach skupienia. W wodach powierzchniowych i podziemnych stanowi ciecz, w atmosferze jest gazem, a w niektórych typach opadów (np. śniegu, gradzie) oraz lodowcach i zmarzlinie istnieje w stanie stałym.
Rbh3AqQa9ubEy
iKXGCn0lKQ_d5e198
2. Woda jako podstawa wszelkiego życia
Woda jest nieodzowna do życia roślin, zwierząt i ludzi. W hierarchii wszystkich potrzeb życiowych organizmów znajduje się na pierwszym miejscu. Istnieją nawet mikroorganizmy, które mogą żyć bez tlenu, ale bez wody nie są w stanie. Jest najważniejszym składnikiem organizmów – stanowi około masy ciała człowieka. Jest niezbędna do naszego prawidłowego funkcjonowania: bierze udział w regulowaniu temperatury ciała, transporcie składników odżywczych, produktów przemiany materii oraz we wszystkich reakcjach biochemicznych zachodzących w organizmie.
Ogrzewanie rozdrobnionego ogórka
Doświadczenie 1
R1CG8KIVR1DW8
Celem samodzielnego sprawdzenia, czy rośliny zawierają wodę, wykonano poniższe doświadczenie.
Problem badawczy:
Czy ogórek zawiera wodę?
Hipoteza:
Ogórek zawiera wodę.
Co było potrzebne:
surowy ogórek;
probówka;
łapa do probówek;
palnik gazowy.
Przebieg doświadczenia:
Rozdrobniono niewielki plasterek ogórka i umieszczono go w probówce. Probówkę trzymano za pomocą łapy. Następnie umieszczono probówkę w pobliżu źródła ognia i ogrzewano ją aż do pojawienia się pierwszych zmian.
Obserwacje:
Na ściankach probówki zaczęła skraplać się para wodna. Otrzymano krople bezbarwnej, bezwonnej cieczy.
Wnioski:
Ogórek zawiera wodę.
Podsumowanie:
Po pewnym czasie, od rozpoczęcia ogrzewania, na ścianach probówki zaczyna skraplać się para wodna. Na podstawie tej obserwacji możemy stwierdzić, że ogórek zawiera wodę.
1
Polecenie 2
RrPPWBhn8acIz
Obserwacje: Czy pod wpływem ogrzewania w probówce zachodzą jakieś zmiany?
Wnioski: Co może odpowiadać za uzyskany wynik doświadczenia?
Obserwacje: Na ściankach probówki zaczyna skraplać się para wodna. Otrzymujemy krople bezbarwnej, bezwonnej cieczy.
Wnioski: Ogórek zawiera wodę.
Podsumowanie: Po pewnym czasie, od rozpoczęcia ogrzewania, na ścianach probówki zaczyna skraplać się para wodna. Na podstawie tej obserwacji możemy stwierdzić, że ogórek zawiera wodę.
1
Polecenie 2
Napisz, o czym świadczy ulatnianie się pary wodnej podczas ogrzewania ogórka.
REpFofqS6yOXQ
Ogrzewanie prowadzi do zmiany stanu skupienia cząsteczki wody.
Obecność pary wodnej udowadnia, że w ogórku znajduje się woda.
Ciekawostka
LiofilizacjaliofilizacjaLiofilizacja jest jedną z metod konserwacji żywności. Opiera się na usunięciu wody z zamrożonych produktów poprzez ich wysuszenie w warunkach obniżonego ciśnienia. Wówczas woda ulega sublimacji, czyli bezpośredniemu przejściu ze stanu stałego w gazowy, a produkt żywnościowy zostaje pozbawiony wody w . Tym samym jego masa staje się co najmniej dziesięciokrotnie mniejsza. Niska temperatura stosowana w procesie liofilizacji powoduje, że jakość otrzymanych produktów jest bardzo dobra. Żywność zachowuje swój kształt, kolor i większość wartości odżywczych, a niedobór wody w uzyskanym produkcie powstrzymuje rozwój mikroorganizmów. Żywność liofilizowana powstała na potrzeby programów kosmicznych i nadal głównie tam jest wykorzystywana. Jest przeznaczona także dla himalaistów, alpinistów, żeglarzy i żołnierzy.
RYDXRorWlfCFf
1
Ciekawostka
Jaka jest zawartość wody w surowych warzywach i owocach?
RRrDGoxqjXvfK
Na ilustracji przedstawiono zawartość wody w wybranych surowych warzywach i owocach:
winogrona ,
malina ,
jabłko ,
brzoskwinia ,
cebula ,
marchew ,
cytryna ,
arbuz ,
pomidor .
Polecenie 3
R8O1PEPiUxpdu1
Polecenie 4
Podczas wycieczki uczniowie zbierali liście, które po powrocie do szkoły zostały zważone. Okazało się, że przyniesione przez nich świeże liście ważą . Uczniowie zasuszyli wszystkie zebrane liście i ponownie je zważyli. Tym razem masa wszystkich liści wynosiła . Oznacza to, że masowa zawartość procentowa wody w zebranych liściach wynosiła:
R13Q4ehj0LQ0k2
iKXGCn0lKQ_d5e301
3. Zanieczyszczenia wód naturalnych
Czysta woda w przyrodzie nie występuje wcale – można ją otrzymać jedynie w wyniku destylacji. Nazywa się wówczas wodą destylowanąwoda destylowanawodą destylowaną. W tej występującej na Ziemi, rozpuszczone są substancje, które znalazły się na drodze jej obiegu. Z tego względu wody naturalne są wodnymi roztworami.
Woda opadowa (deszcz, śnieg, grad), zanim zetknie się z powierzchnią Ziemi, w zasadzie powinna być pozbawiona rozpuszczonych substancji stałych. Tak dzieje się jednak tylko na obszarach wolnych od zanieczyszczeń, wywołanych działalnością człowieka czy erupcją wulkanów. Natomiast nawet na najbardziej czystych obszarach Ziemi opady zawsze są lekko kwaśne, ze względu na rozpuszczony w nich . Wody naturalne mogą zawierać składniki zarówno pożądane, jak i szkodliwe dla organizmów żywych – tzw. zanieczyszczenia. Ograniczają one zasoby wodne i stwarzają zagrożenie dla rozwoju roślin oraz zdrowia zwierząt i człowieka.
Polecenie 5
Czy wiesz, że można rozróżnić wiele typów wody? Zapoznaj się z informacjami zawartymi w poniższej galerii, a następnie rozwiąż na ich podstawie zadanie.
R1BN0n50i44cH
RxkQsfxm1iMu1
RyNPl6yTzXrCO
Rp5IOZDHgh4ew
RjVxlfPRy7FNu
R1LuYj9Ptgotj
R14FzL33d9fVy
RTOXSHXIkvgdL2
1
Polecenie 6
Przeanalizuj infografiki na temat rodzajów zanieczyszczeń wód naturalnych, a następnie rozwiąż zadanie umieszczone poniżej.
R1SVc7h9WstyG
Można wyróżnić następujące rodzaje zanieczyszczeń wód naturalnych:
podwyższona temperatura,
materia organiczna,
związki metali ciężkich,
przemysł,
rolnictwo,
fosforany i nawozy sztuczne,
ścieki komunalne,
wysypiska śmieci,
katastrofy,
odpady w oceanach.
R19BokYOo4Hvs1
iKXGCn0lKQ_d5e349
4. Uzdatnianie wody
Przygotowanie do spożycia wody pobranej z ujęć nazywa się uzdatnianiem wody. Proces ten przeprowadza się w tzw. stacjach uzdatniania wody. Ich zadaniem jest oczyszczenie wody w taki sposób, aby jej jakość odpowiadała wymaganiom sanitarnym.
Polecenie 7
Czy wiesz, w jaki sposób przebiega proces uzdatniania? Obejrzyj animację i dowiedz się, w jaki sposób jest oczyszczana woda, zanim trafi do sieci wodociągowej.
R1LA2Vsy251Rt
R4PwAP1iyIzBN1
iKXGCn0lKQ_d5e385
5. Oczyszczanie ścieków
Jednym z przejawów racjonalnej gospodarki wodą jest oczyszczanie wód skażonych niechcianymi substancjami. Wszystkie ścieki, niezależnie od rodzaju (komunalne bądź przemysłowe), powinny być oczyszczane zanim zostaną odprowadzone do rzeki, jeziora, morza czy gruntu; niestety w wielu miejscach wciąż nie ma infrastruktury, która by to umożliwiała. Usuwanie niepożądanych substancji, które znajdują się w wodzie, odbywa się w tzw. oczyszczalniach ścieków.
RfL1rUhjZgRYs
W oczyszczalni surowe ścieki przemieszczają się przez kolejne obiekty, wyposażone w odpowiednie urządzenia, w których następuje stopniowe usuwanie niepożądanych substancji.
Polecenie 8
Czy wiesz, jakie urządzenia znajdują się w oczyszczalni ścieków i w jaki sposób ścieki są w nich oczyszczane? Aby się tego dowiedzieć, zapoznaj się z poniższą animacją, a następnie rozwiąż zadanie zamieszczone poniżej.
R1YlIchxv6w0m
RqmHteNdy9Opr2
Oddzielane w procesie oczyszczania ścieków osady są zbierane i – w zależności od rodzaju oczyszczalni – są przeznaczane do fermentacji lub poddawane wysokiej temperaturze. Najczęściej wykorzystuje się pierwszą metodę zagospodarowywania osadów, czyli rozkład pod wpływem mikroorganizmów. Z zawartej w osadach materii organicznej powstaje biogaz, który stanowi biopaliwo do produkcji energii elektrycznej lub/i cieplnej, często tylko na potrzeby oczyszczalni. Pozostałość po fermentacji jest używana jako kompost, np. do tworzenia ziemi nadającej się pod rabatki i trawniki.
RpC8FEEfq8mZM
Spalanie osadów jest rzadziej spotykanym zabiegiem. Przeprowadza się go w wysokiej temperaturze (około ) w specjalnie skonstruowanych piecach. W ten sposób zmniejsza się ilość odpadów powstałych po oczyszczaniu ścieków.
RxXc4aCs7d2BJ
iKXGCn0lKQ_d5e472
6. Racjonalne gospodarowanie wodą
Ze względu na to, że ludności świata mieszka na terenach objętych deficytem wody, a populacji nie ma zapewnionego dostępu do czystej wody pitnej, oszczędzanie wody wydaje się być bardzo uzasadnionym działaniem. Woda jest niezbędna dla naszego organizmu i każdej formy życia na Ziemi. Dlatego trzeba dbać o jej zasoby. Nie chodzi o to, aby odmawiać sobie dostępu do wody i przyjemności korzystania z niej, ale o kontrolowanie jej zużycia podczas wykonywania codziennych czynności.
R10CKGY7lvece
Ciekawostka
Czy wiesz, jak dużo wody może zostać zmarnowane, jeżeli kran nie jest szczelnie zakręcony? Przeanalizuj poniższe zdjęcia i zastanów się, jaki wpływ na oszczędzanie wody ma zamontowanie w kranie tzw. perlatora, czyli nakładki z siateczką, która optycznie zwiększa strumień wody.
R7LKqqqKXly2u
RoMlLhQFbQJm5
RyEsjIdb8yhP3
Rlo2tjHSbrda5
R3taDHkSIW7xj
Polecenie 9
R1S1VGbIfjEZg1
Polecenie 10
Przeglądając poniższe grafiki, zastanów się, w jaki sposób korzystasz z wody. Czy możesz zrobić coś jeszcze, aby ograniczyć jej zużywanie, co nie wymagałoby wcale radykalnych zmian?
R12YRGhaisM2K
R1ZUp9D1Q6RQw
RygFHIYUle2jK
R1XS6nJ1qjigD
Re8mYDyV8C0qu
RN8eaKhUCzyMn
RGkXysM7MP46a
Ry5HRiO1nGpT9
R1Q8q3ZtzgDBz
R1GwTz5WRnsZb
R1ehvjKuKB6zl
R122Z60zpqSXk
R1Z8QZ8iwpDHN
R7JVFDDYexvCk
R3YJJCkJyfvMG
R1RzLwPM3KDc31
iKXGCn0lKQ_d5e517
Podsumowanie
Występujące w przyrodzie wody naturalne są roztworami różnych substancji stałych i gazów.
Najwięcej substancji rozpuszczonych zawiera woda morska, najmniej woda z opadów atmosferycznych.
Wody naturalne są narażone na zanieczyszczenia. Są to ścieki komunalne i przemysłowe, odcieki z wysypisk śmieci, spływające z pól podczas opadów roztwory zawierające nawozy i środki ochrony roślin, a także substancje, które przedostają się do środowiska wodnego podczas rzadkich, ale mających duży zasięg, groźnych w skutkach katastrof morskich i kataklizmów.
Stacje uzdatniania wody to zakłady, w których woda jest przygotowywana do spożycia.
Ujęcia wody pitnej są położone na obszarach chronionych.
Ścieki są oczyszczane w tzw. oczyszczalniach ścieków.
Z uwagi na małe zasoby dostępnej wody słodkiej, należy oszczędzać wodę pitną.
Praca domowa
1
Polecenie 11.1
Dowiedz się, z jakiego ujęcia jest doprowadzana woda do miejsca Twojego zamieszkania. Jeśli możesz, odwiedź to miejsce i sprawdź, czy rzeczywiście teren ten znajduje się pod ochroną. Ustal, czy woda pobierana jest ze źródła powierzchniowego, czy z podziemnego.
Rdi79bu6j7glF
Taka informacja powinna być dostępna na stronie internetowej Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji, odpowiedniego dla Twojego miejsca zamieszkania bądź stronie internetowej właściwego dla Ciebie Urzędu Gminy.
1
Polecenie 11.2
Sprawdź, gdzie w Twojej okolicy znajduje się oczyszczalnia ścieków. Dowiedz się, jakimi metodami są oczyszczane ścieki. Gdzie jest odprowadzana woda powstała po ich oczyszczeniu?
R7OS6xkbRSuwK
Taka informacja powinna być dostępna na stronie internetowej Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji odpowiedniego dla Twojego miejsca zamieszkania bądź stronie internetowej właściwego dla Ciebie Urzędu Gminy.
Polecenie 11.3
1
Polecenie 11.3
Przeprowadź ankietę wśród członków Twojej rodziny i przyjaciół. Dowiedz się, w jaki sposób najczęściej korzystają z wody i oceń, w jakich dziedzinach życia nieracjonalnie nią gospodarują. Przygotuj plakat przekonujący do oszczędnego korzystania z wody.
RxMhMf3F07Oxf
Przeprowadź ankietę wśród członków Twojej rodziny i przyjaciół. Dowiedz się, w jaki sposób najczęściej korzystają z wody i oceń, w jakich dziedzinach życia nieracjonalnie nią gospodarują.
RN4mQxur3IhjO
Przygotuj zestaw pytań, które będziesz zadawać każdej z ankietowanych pytań. Pamiętaj, aby zadać wszystkie pytania każdej osobie, z którą rozmawiasz, co pozwoli Ci uniknąć wyciągnięcia błędnych wniosków z uzyskanych odpowiedzi.
iKXGCn0lKQ_d5e591
Słownik
liofilizacja
liofilizacja
suszenie sublimacyjne zamrożonych substancji przeprowadzane w warunkach obniżonego ciśnienia
woda destylowana
woda destylowana
woda otrzymana w wyniku destylacji; nie zawiera rozpuszczonych substancji
iKXGCn0lKQ_d5e637
Ćwiczenia
Pokaż ćwiczenia:
R19EvjtFjOtrd1
Ćwiczenie 1
1
Ćwiczenie 2
Przyporządkuj odpowiednie wyrażenia cyfrom umieszczonym na schemacie, który przedstawia proces uzdatniania wody.
RZqo8JZQrzE6A
R1Zc5pt98x3sl
Uporządkuj w odpowiedniej kolejności etapy uzdatniania wody.
Rpezml8G467YZ
RKC2nPWhFqHpb1
Ćwiczenie 3
2
Ćwiczenie 4
RvryGyiIcDCMj2
1
Ćwiczenie 5
Opisz krótko jak wygląda obieg wody w przyrodzie.
RuFTGK3beWpHO
Omówienie rozpocznij od zbiorników wód powierzchniowych i gleby.
Woda zgromadzona w glebie, roślinności i otwartych zbiornikach paruje, dzięki czemu przechodzi do atmosfery, gdzie na odpowiednich warunkach (wysokości, temperatury) ulega kondensacji i przekształceniu w chmury. Z chmur, które osiągnęły ku temu odpowiednią masę, powstaje opad atmosferyczny w postaci deszczu, śniegu lub gradu. Woda, która w ten sposób ponownie spadła na ziemię może spłynąć do rzek lub innych zbiorników powierzchniowych lub zostać wchłonięta przez glebę, skąd zostanie pobrana przez rośliny lub też przeniknąć do zbiorników wód głębinowych.
2
Ćwiczenie 5
R59HOVVXR9yvQ
3
Ćwiczenie 6
Przyjrzyj się przedstawionemu poniżej modelowi cząsteczki wody. Na podstawie dotychczas zdobytej wiedzy, wybierz stwierdzenie fałszywe.
RcunqugVWB545
Na podstawie dotychczas zdobytej wiedzy odnośnie do budowy cząsteczki wody, wybierz stwierdzenie fałszywe.
R2BmkOOVgmL8s
3
Ćwiczenie 7
W poniższej tabeli zapisano masy świeżych fragmentów roślin oraz ich masy po wysuszeniu. Na podstawie zawartych w niej informacji, wykonaj odpowiednie obliczenia, które pozwolą Ci wybrać poprawną odpowiedź spośród poniżej podanych.
Liście winorośli
Śliwki
Kwiaty mleczu polnego
Masa świeżo zebranych roślin [w gramach]
Masa roślin po wysuszeniu [w gramach]
RpPsfZhPMoRWo
R1H6QhdXhf9PH3
Ćwiczenie 8
Bibliografia
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Warszawa 2020.
Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Mac edukacja 2020.
Ochrona środowiska 2020, Główny Urząd Statystyczny, online: https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/srodowisko/ochrona-srodowiska-2020,1,21.html, dostęp: 09.10.2021.
How Much Water is There on Earth, online: https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/how-much-water-there-earth?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects, dostęp: 10.09.2021.