Vesi: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Lehekülg asendatud tekstiga 'Henri madismägi on l.i.t.s' Märgised: Asendamine blanking |
Reverted 1 edit by 2001:7D0:8956:F180:20CF:4023:3E1E:BD2B (talk) to last revision by Lofty abyss (TwinkleGlobal) Märgis: Eemaldamine |
||
1. rida:
{{See artikkel| on keemilisest ainest; klassikalise elemendi kohta vaata artiklit [[Vesi (element)]].}}
{{ToimetaAeg|kuu=november|aasta=2015}}
{{Keemiline aine
| nimetus= Vesi ehk divesinikmonooksiid
| pilt=Water molecule dimensions.svg
| pildilaius=180px
| pildiallkiri=
| valem=H<sub>2</sub>O
| välimus=Värvusetu vedelik
| mass=18,01528 [[Aatommassiühik|u]] (2,99151 · 10<sup>−26</sup> kg (1 molekul))
| sulamistemperatuur=0
| keemistemperatuur=100
| tihedus=0,9982 · 10<sup>3</sup> kg/m<sup>3</sup>
| lahustuvus=
| dhgaas=
| dhvedel=
| dhtahke=
| sgaas=
| svedel=
| stahke=
| suu=
| nahk=
| silmad=
}}
[[File:Michael Melgar LiquidArt resize droplet.jpg|thumb|right|]]
'''Vesi''' ehk '''divesinikmonooksiid''' ehk '''vesinikoksiid''' ehk '''oksidaan''' on [[keemiline ühend]] [[Keemiline valem|molekulaarse valemiga]] H<sub>2</sub>O. Üks vee [[molekul]] koosneb kahest [[vesinik]]u ja ühest [[hapnik]]u [[aatom]]ist.
Vesi on üks kõige levinumatest ainetest nii Maal kui ka [[universum]]is: molekulaarsetest ainetest on vesi leviku poolest kolmandal kohal pärast vesinikku (H<sub>2</sub>) ja süsinikoksiidi (CO).
Vesi on [[normaaltingimused|normaaltingimustel]] [[Vedelik|vedel]] seetõttu, et vee polaarsed molekulid moodustavad omavahel [[vesinikside]]meid. Vesiniksidemete olemasolu muudab vee molekulide üksteisest eraldamise raskemaks ja tõstab seega vee [[sulamistemperatuur|sulamis-]] ja [[keemistemperatuur]]i<ref name="larion" />.
Tahkes olekus vett nimetatakse [[jää]]ks. Jää on [[kristall]]ilise ehitusega ja selle kristallvõres esinevad tühimikud, mistõttu on jää [[tihedus]] väiksem kui vedelal veel.
Vett võib leida peaaegu kogu [[Maa (planeet)|Maa]]lt ja seda vajavad kõik tuntud elus[[organism]]id, kes koosnevad suures osas veest, mõned vees elavad organismid isegi kuni 99% ulatuses.
Vesi katab ligikaudu 70% [[Maa (planeet)|Maa]] pinnast, olles pidevas [[veeringe|ringluses]].
Vesi on üks levinumaid ja parimaid [[lahusti|lahusteid]], selles lahustuvad hästi väga paljud gaasilised, vedelad ja tahked ained. Enamik protsesse eluslooduses kulgeb vesikeskkonnas lahustunud ainete osavõtul. [[Vesilahus]]ed osalevad näiteks [[ainevahetus]]likes protsessides, vesilahustena omastavad ka taimed mullast toitaineid.
== Füüsikalised omadused ==
=== Agregaatolekud ===
Vesi Maal võib olla kolmes agregaatolekus:
* [[Tahkis|tahkes]] – [[jää]]
* [[Vedelik|vedelas]] – vesi
* [[gaas]]ilises – [[Veeaur|aur]]
Normaalsel atmosfäärirõhul (760 mm elavhõbedasammast, 101 325 Pa) muutub vesi tahkeks umbes 0 °C juures ja keeb umbes 100 °C juures. Rõhu vähenemisel hakkab jää sulamistemperatuur aeglaselt kasvama, keemistemperatuur aga langema. [[Pilt:phase-diag.svg|pisi|350px|Tüüpiline aine olekudiagramm olenevalt rõhust ja temperatuurist. Kolmikpunkti koordinaadid on P<sub>tp</sub> ja T<sub>tp</sub> ning kriitilise punkti koordinaadid on P<sub>cr</sub> ja T<sub>cr</sub>. [[Kriitiline punkt|Kriitilisest punktist]] edasi on aine [[ülekriitiline fluidum|ülekriitilise fluidumi]] omadustega.]] Rõhul 611,73 Pa (umbes 0,006 atm) on [[Sulamistemperatuur|sulamis]]- ja [[keemistemperatuur]]id võrdsed – 0,01 °C. Seda punkti vee olekudiagrammil nimetatakse [[kolmikpunkt]]iks. Sellest madalamal rõhul jää [[Sublimeerumine|sublimeerub]] ehk muutub kohe auruks, jättes vedela faasi vahele. Sublimatsiooni temperatuur langeb rõhu alanedes. Kõrgemal rõhul esinevad [[jää]] modifikatsioonid toatemperatuurist kõrgema [[sulamistemperatuur]]iga.
Normaalsetel tingimustel hakkab vesi keema +98,9 °С juures ja rõhu suurenedes see temperatuur kasvab:<ref name="Ларионов" />
<div>
{| class="wikitable"
|-
! Rõhk (atm)!! Keemistemperatuur (°С)
|-
| normaaltingimused || +98,9°
|-
| 1 || +100°
|-
| 2 || +120°
|-
| 6 || +158°
|-
| 218,5 || +374,1°
|}
</div>
Temperatuuril 374 °C (647 K) ja rõhul 22,064 MPa (218 atm) läbib vesi [[Kriitiline punkt|kriitilise punkti]]. Selles punktis on vee gaasilise ja vedela faasi tihedus ning teised omadused samad. Sellest kõrgemal rõhul ei ole enam vahet auru ja vedela vee vahel.
Vesi võib olla ka metastabiilsetes (kreeka keeles ''μετα'' – «üle» ja ladina keeles ''stabilis'' – «püsiv») olekutes: üleküllastatud ja ülekuumutatud aur, allajahutatud ja ülekuumutatud vedelik. Sellised olekud võivad püsida üsna kaua, kuid kui nad puutuvad kokku stabiilsema faasiga, toimub faasiline üleminek. Näiteks on puhtas klaasanumas lihtne saada allajahutatud vedelat vett, mille temperatuur on alla 0 °C, aga kui tekib vähemalt üks kristallisatsioonitsenter, siis vesi muutub jääks terve mahu ulatuses.
Dünaamiline [[viskoossus]] (standardtingimused): 0,00101 Pa·s (20 °C)
Kinemaatiline viskoossus (standardtingimused): 0,01012 cm<sup>2</sup>/s (20 °C)
[[Kolmikpunkt]]: 0,01 °C, 611,73 Pa
[[Kriitiline punkt]]: 374 °C, 22,064 MPa
===Soojusmahtuvus===
{{vaata|Soojusmahtuvus }}
Tänu rohkete [[vesinikside]]mete olemasolule on veel võrreldes teiste ainetega väga suur [[Soojusmahtuvus|erisoojusmahtuvus]] (veel suurem on ainult [[Ammoniaak|ammoniaagil]]). See omadus võimaldab veel stabiliseerida Maa kliimat leevendades suuri temperatuuride kõikumisi. Jää sulamissoojus 0 °C juures on 333,35 kJ/kg (suurem ainult [[ammoniaak|ammoniaagil]]). Tänu sellele sulab triivjää (eriti kui see on massiivne) väga aeglaselt. On väga huvitav, et jää soojusmahtuvus −10 °C juures ja veeauru soojusmahtuvus 100 °C juures on peaaegu samad – 2,05 J/(g·K) ja 2,08 J/(g·K).
<div style="float:right; margin:5px;">
{| class="wikitable" border="1" style="margin:1em auto; text-align:center"
|+ Aurumissoojus
! Temperatuur (°C)
! ''H''<sub>v</sub> (kJ/mol)
|-
| 0
| 45,054
|-
| 25
| 43,99
|-
| 40
| 43,35
|-
| 60
| 42,482
|-
| 80
| 41,585
|-
| 100
| 40,657
|-
| 120
| 39,684
|-
| 140
| 38,643
|-
| 160
| 37,518
|-
| 180
| 36,304
|-
| 200
| 34,962
|-
| 220
| 33,468
|-
| 240
| 31,809
|-
| 260
| 29,93
|-
| 280
| 27,795
|-
| 300
| 25,3
|-
| 320
| 22,297
|-
| 340
| 18,502
|-
| 360
| 12,966
|-
| 374
| 2,066
|}
</div>
{| class="wikitable" border="1" style="margin:1em auto;text-align:center;"
|+Soojusmahtuvuse sõltuvus temperatuurist konstantsel rõhul
|-
! Temperatuur (°C)
! Soojusmahtuvus (J/(g K) at 1 bar)
|-
| 0
| 4,2176
|-
| 10
| 4,1921
|-
| 20
| 4,1818
|-
| 30
| 4,1784
|-
| 40
| 4,1785
|-
| 50
| 4,1806
|-
| 60
| 4,1843
|-
| 70
| 4,1895
|-
| 80
| 4,1963
|-
| 90
| 4,205
|-
| 100
| 4,2159
|}
Molaarne [[soojusmahtuvus]] (standardtingimused): 75,37 J·mol<sup>−1</sup>·K<sup>−1</sup>
[[Soojusjuhtivus]] (standardtingimused): 0,56 W/(J·K)
===Vee ja jää tihedus===
[[Pilt:cryst struct ice.png|pisi|Heksagonaalse jää (I<sup>h</sup>) [[Vesinikside|kristallstruktuur]]. Punktiirjooned tähistavad [[vesinikside]]meid]]
[[Pilt:SnowflakesWilsonBentley.jpg|pisi|[[Lumehelves|Lumehelbed]], foto – Wilson Bentley, 1902]]
{| class="wikitable" align="right" style="margin-left:12px; text-align:center"
|+ Vedela vee tihedus
!Temp (°C)!!Tihedus (kg/m<sup>3</sup>)<ref name="Lide" /><ref name="engineeringtoolbox1" />
|-
| +100||958,4
|-
| +80||971,8
|-
| +60||983,2
|-
| +40||992,2
|-
| +30||995,6502
|-
| +25||997,0479
|-
| +22||997,7735
|-
| +20||998,2071
|-
| +15||999,1026
|-
| +10||999,7026
|-
| +4||999,9720
|-
| 0||999,8395
|-
| −10||998,117
|-
| −20||993,547
|-
| −30||983,854
|-
|colspan=2| <small>Väärtused alla 0 °C puudutavad [[Allajahtumine|allajahutatud]] vett</small>
|}
Vee [[tihedus]] tavatingimustel on umbes 1 g/cm<sup>3</sup>, aga see sõltub otseselt temperatuurist. Kui toatemperatuuril olevat vett hakata jahutama, siis muutub see järjest tihedamaks nagu paljud teisedki ained. 4 °C juures saavutab vesi oma maksimaalse tiheduse, mis temperatuuri alanedes hakkab vähenema. Sellist negatiivset termilist suurenemist selgitatakse tugevate "van der Waalsi" jõudude olemasoluga veemolekulide vahel. Sama nähtus leiab aset sulatatud [[Ränidioksiid|SiO2]]-s.<ref name="engr" />
Aine [[Tahkis|tahke vorm]] on üldjuhul tihedam kui vedel faas, sellega seoses vajub paljude ainete [[tahkis]] vedelikus põhja. Jää aga püsib vee pinnal, sest tema tihedus on vee omast väiksem. Jäätumise käigus väheneb vee tihedus 9% võrra.<ref name="Conquering" /> Selle põhjuseks on molekulide soojusliikumise lakkamine ja püsivate vesiniksidemete tekkimine. Tänu sellele fikseeruvad molekulid oma positsioonidesse [[Heksagonaalne süngoonia|heksagonaalse]] jää (I<sub>h</sub>) kristallvõres. Tahkes olekus on [[vesinikside]]mete pikkus väiksem kui vedelas olekus. Molekulide fikseerumine kristallvõre sõlmedes vähendab nende keskmist koordinatsiooniarvu alates temperatuurist, mille juures algab kristallisatsioonitsentrite teke. On ka teisi aineid, mis külmumisel paisuvad: [[räni]], [[gallium]], [[germaanium]], [[antimon]], [[vismut]], [[plutoonium]] ja veel teised ühendid, mis moodustavad mahukaid tetraeedrilise koordinatsiooniga [[kristallvõre]]sid.
Ainult tavaline [[Heksagonaalne süngoonia|heksagonaalne]] jää on veest väiksema tihedusega. Rõhu suurenedes läheb jää üle oma teisteks [[allotroopia|allotroopseteks]] modifikatsioonideks, mis on veest tihedamad, näiteks suure tihedusega [[Amorfne aine|amorfne]] jää (inglise keeles HDAI – ''high density amorphic ice'') või väga suure tihedusega [[Amorfne aine|amorfne]] jää (inglise keeles VHDAI – ''very high density amorphic ice'').
Vesi paisub temperatuuri tõustes märkimisväärselt – tihedus väheneb 4% võrra alates 4 °C punktist (suurim tihedus) kuni keemispunktini.
Vee külmumistemperatuur on standardrõhul 0 °C, kuigi vett on võimalik ka ilma jäätumiseta [[Allajahtumine|alla jahutada]] (kui seda mehaaniliselt mitte häirida). Vesi võib püsida vedelas olekus kuni oma homogeense nukleatsiooni punktini 231 K juures.<ref name="Debenedetti" /> [[Heksagonaalne süngoonia|Heksagonaalse]] jää sulamispunkt langeb mõõduka ülerõhu all, aga kui ta läheb üle oma mõneks [[Allotroopia|allotroopseks]] vormiks rõhul üle 209,9 MPa (2,072 atm), hakkab sulamispunkt märkimisväärselt tõusma, saavutades 2,216 GPa (21,870 atm) juures väärtuse 355 K (82 °C).
Et alandada tavalise jää [[sulamistemperatuur]]i, on vaja rakendada suurt rõhku. Näiteks rõhk, mida tekitab uisutaja, alandab jää sulamispunkti umbes 0,09 °C (0,16 °F) võrra.
Ülalnimetatud vee omadused mängivad suurt rolli Maa [[ökosüsteem]]ide talitluses. Sõltumata õhu temperatuurist koguneb 4 °C juures olev vesi [[Magevesi|mageveelistes]] järvedes alati põhja tänu oma suurele tihedusele. Kuna vesi ja jää on halvad [[Soojusjuhtivus|soojusjuhid]]<ref name="engineeringtoolbox2" />, on sügavate järvede täielik läbikülmumine ebatõenäoline, välja arvatud juhul, kui toimub vee pidev segunemine, näiteks tuule toimel. Ilma soojenedes püsivad jäätükid vee pinnal ega vaju põhja, kus nad sulaksid väga kaua. Sellised vee iseärasused aitavad säilitada veekogude elustiku.
===Merevee ja jää tihedus===
[[Pilt:Thermohaline Circulation 2.png|pisi|Lihtsustatud kujutus termohaliinsest tsirkulatsioonist. Sinised jooned – hoovused, mis kannavad tihedat vett, punased – hoovused, mis kannavad vähem tihedat vett]]
Vee tihedus sõltub nii temperatuurist kui ka lahustunud ainete kontsentratsioonist. Soola olemasolu (3,5%) alandab külmumistemperatuuri ~2 °C võrra ja samas alandab temperatuuri, mille juures vee tihedus saavutab maksimumi, külmumispunktini. See tagab selle, et meres konvektsiooni toimumisel külma vee laskuv vool ei ole peatatud vee paisumisega ja külm vesi külmumistemperatuuri juures jätkab põhja vajumist. Sellel põhjusel iga elusolend, kes tahab ellu jääda näiteks [[Arktika ookean]]i põhjas, peab suutma taluda vee temperatuuri, mis on 4 °C madalam jõgede ja mageveeliste järvede põhjas oleva vee temperatuurist. Talvel, kui magevee temperatuur saavutab 4 °C, annavad õhuga kontaktis olevad ülemised kihid ära soojust ja nende temperatuur langeb. Niimoodi moodustuvad ülemises osas kihid temperatuuridega 3 °C, 2 °C, 1 °C ja 0 °C, samas kui 4 °C vesi paikneb põhjas. Kuna jää on hea isolaator, ei võta ta soojust alumistelt kihtidelt, mis hoiab neid jäätumisest.
Soolase vee pind hakkab külmuma temperatuuril −1,9 °C (vesi soolsusega 3,5%), moodustuv jää on aga peaaegu soolavaba ning tihedus on võrreldav mageveekogu jää tihedusega. Selle nähtuse põhjuseks on see, et kristalliseerumisel aine moodustab eelistatult sidemeid enda molekulidega. Mõned ioonid aga jäävad jää kristallvõresse. Kõik soola ioonid, mis ei sattunud moodustuva jää kristallvõresse tõstavad all oleva vee soolsust (samuti tihedust). Tihedam vesi asendub konvektsiooni teel veega alumistest kihtidest, mis lahustab endas soolasid moodustuvast jääst. Kogu see protsess koos temperatuurifaktoriga tekitab hoovusi. Tsirkulatsiooni, mis tekib tänu ebavõrdsele temperatuuri ja soolsuse jaotusele [[Maailmameri|Maailmaookeanis]], nimetatakse [[termohaliinne tsirkulatsioon|termohaliinseks tsirkulatsiooniks]].
Üks potentsiaalsetest [[Kliima soojenemine|kliima soojenemise]] tagajärgedest on selliste hoovuste kadumine, mis võib esile kutsuda ennustamatuid muutusi maailma kliimas.
===Kokkusurutavus===
Vee kokkusurutavus on temperatuuri ja rõhu [[Funktsioon (matemaatika)|funktsioon]]. 0 °C juures ja 0 rõhu piiril on kokkusurutavus 5,1×10<sup>−10</sup> Pa<sup>−1</sup><ref name="Fine" />. Nullrõhu piiril saavutab kokkusurutavus miinimumi temperatuuril 45 °C, enne kui hakkab temperatuuri kasvamisel jälle suurenema. Mida kõrgem on rõhk, seda väiksem on kokkusurutavus, olles 3,9×10<sup>−10</sup> Pa<sup>−1</sup>, kui t (°C) = 0 ja P (MPa) = 100. Vee väike kokkusurutavus tähendab seda, et ookeanis 4 km sügavusel 40 MPa rõhu juures toimub kahanemine mahus ainult 1,8%.<ref name="nave" />
===Elektrijuhtivus===
[[Elektrijuhtivus]] (25 °C): 0,055 µS/cm
Puhas vesi, mis ei sisalda ioone, on hea elektri isolaator, aga isegi deioniseeritud vesi ei ole täielikult ioonidest vaba. Vedelas vees toimub [[Ionisatsioon|autoionisatsioon]], mida kirjeldab järgmine võrrand: <math>\mathsf{2H_2O \rightleftarrows H_3O^+ + OH^-}</math>. Kaks vee molekuli moodustavad ühe hüdroksüüliooni (OH−) ja ühe [[hüdrooniumioon]]i ( H<sub>3</sub>O+). Selle pöörduva reaktsiooni kiiruskonstanti nimetatakse vee dissotsiatsioonikonstandiks ja tähistatakse Kw. Kw väärtus on 10<sup>−14</sup> 25 °C juures. Puhtas vees tekitab autoionisatsioon ioone, mis põhjustavad nõrka [[Elektrijuhtivus|voolujuhtivust]] 0,055 µS/cm (25 °C). Seda on võimalik tuvastada tundliku aparatuuriga. On teada, et vee [[elektritakistus]]e teoreetiline maksimum on 182 kΩ·m 25 °C juures. Kui soola kontsentratsioon ületab piiri 100 "ppt" (üks osa lahustunud ainet triljon osa lahusti kohta), siis see hakkab märkimisväärselt alandama vee elektritakistust (kuni paari kΩ·m-ni). See juhtub tänu selle, et sool dissotseerub vees ioonideks, mis mängivad laengute kandjate rolli.<ref name="Якименко" /> Jääs on laengu kandjateks prootonid.<ref name="Crofts" />
===Elektrolüüs===
Voolu kulgemine läbi vee põhjustab selle lagunemise järgnevateks koostisosadeks: [[Molekulaarne aine|molekulaarseks]] [[vesinik]]uks (H<sub>2</sub>) ja [[hapnik]]uks (O<sub>2</sub>). Seda nähtust nimetatakse [[elektrolüüs]]iks. [[Katood]]il (miinus-[[elektrood]]) toimub kahe [[prooton]]i [[redutseerumine]] ja H2 eraldumine gaasilisel kujul.
H<sup>+</sup> + e = 0,5H<sub>2</sub> E=0 V
Anoodil aga hüdroksüülrühma [[oksüdeerumine]] ja hapniku eraldumine:
2OH<sup>-</sup> – 2e = H<sub>2</sub>O + 0,5H<sub>2</sub>O E=+0,401
[[Leeliselisus|Leeliselistes]] lahustes toimub sõltuvad [[pH]]-st anoodil mõõdukatel [[voolutihedus]]tel hüdroksüülrühma depolariseerumine, nagu on kirjeldatud eelnevalt, happelise või leeliselise keskkonna korral toimub suurtel voolutihedustel elektronide ärastamine hoopis veelt.
H<sub>2</sub>O – 2 e = 2H<sup>+</sup> + 0,5O<sub>2</sub>
[[Pilt:Gerris sp01.jpg|liuskurlane|pisi]]
[[Elektrivool|Voolu]] ülekandes osalevad kõik lahuses olevad ioonid. Kuna puhta vee juhtivus on tööstusliku elektrolüüsi läbiviimiseks liiga väike, lisatakse sellele [[leelis]]eid, [[Hape|happeid]] või [[soolad|soolasid]], et suurendada ioonide hulka ja seega voolujuhtivust.<ref name="Якименко2" />
===Pindpinevus===
Veel on toatemperatuuril suur [[pindpinevus]]teguri väärtus – 72,8 mN/m. See on põhjustatud tugevast kohesioonist vee molekulide vahel tänu [[vesinikside]]mete ja Van der Waalsi interaktsioonide olemasolule. Kuna vedeliku pinna tekkimiseks on vaja teha tööd, püüab vedelik võimalikult vähendada oma pindala. See fakt seletab mõned eluslooduses leiduvaid nähtusi:
*Vesi mittemärguvate ainete pinnal, näiteks teflonil või polüetüleenil (see võib olla ka taime leht, kaetud vahaja kutiikulaga) võtab tilga kuju. Tilk on peaaegu [[sfäär]], millel on kõige väiksem [[eripind]] võrreldes teiste samamahuliste kehadega ja seega väiksem kontakt [[Hüdrofoobsus|hüdrofoobsete]] molekulide pinnaga.
*Vee juga võtab silindri kuju.
*Mõned putukad, näiteks [[liuskurlased]], on võimelised liikuma vee pinnal tänu sellele, et [[pindpinevusjõud]] on suurem kui [[Hüdrofoobsus|raskusjõud]].
===Kohesioon ja adhesioon===
[[Pilt:Spider web Luc Viatour.jpg|pisi|vasakul|Kaste tilgad adheerunud ämbliku võrguga]]
Vee molekulid on üksteisega seotud [[vesinikside]]metega, seda nimetatakse kohesiooniks. [[Vesinikside]]med pidevalt katkevad ja moodustuvad taas suure kiirusega, kuid igal ajahetkel on enamik molekule seotud nende sidemetega.<ref name="Campbell" />
Kohesiooninähtusel tugineb Dixoni kohesiooniteooria, mis väidab, et [[ksüleem]]is oleva vedeliku liikumist juurtest lehtedesse põhjustab [[veepotentsiaal]]i gradient süsteemis muld-taim-õhk ja kohesioonijõud veemolekulide vahel, mis tagavad veesamba katkematust. Uurimistööd, millel teooria baseerub: Dixon, Joly (1894)<ref name="Dixon" />, Askenasy (1895)<ref name="Askenasy" /> ja Dixon (1914,1924)<ref name="Dixon2" /><ref name="Dixon3" />.
Veemolekulide ja teiste ainete molekulide tõmbumist nimetatakse adhesiooniks. Väga sirgel ja puhtal klaaspinnal vesi võib moodustada õhukese kile, kuna [[adhesioon]]ijõud veemolekulide ja klaasi vahel on suuremad, kui kohesioonijõud vees. Rakkudes ja [[organellid]]es on vesi kontaktis membraani ja valkude pinnaga, mis on [[Hüdrofiilsus|hüdrofiilsed]]. Sellised pinnad on tugevalt [[Hüdratatsioon|hüdraaditud]], mis tähendab seda, et nende ümber on kiht veemolekule, mis on eripäraselt orienteeritud vastavalt pinna laengule ja teistele füüsikalistele omadustele. Mida suurem on laengutihedus, seda paksem on veekiht. Et seda kihti eemaldada, on vaja teha tööd hüdratatsioonijõudude vastu. Need jõud on väga tugevad, aga kahanevad kiiresti juba [[Nanomeeter|nanomeetrisel]] või isegi lähimal kaugusel.<ref name="biophysics" />
===Kapillaarsus===
[[Pilt:Capillarity.svg|pisi|vasakul|Kapillarsus vee ja elavhõbeda näitel]]
Tänu [[adhesioon]]i ja kohesiooni koosmõjule liigub vesi üles peentes torudes vastu [[gravitatsioonijõud]]u. Vesi [[Adhesioon|adheerub]] [[kapillaar]]i seinaga veesamba külgedel, tulemusena tekib U-kujuline menisk, pindpinevus aga püüab vee pinda tasandada, tõmmates vett kapillaaris üles. Tänu kohesioonile veesammas ei katke. Langetavaks jõuks on [[raskusjõud]], mis ühel hetkel kompenseerib tõstvat jõudu ja vee liikumine lakkab. Kapillaarsed nähtused on väga tähtsad bioloogias: kapillaarjõud aitab kaasa ksüleemimahla liikumisele taimede juhtsoontes.<ref name="Горин" />
===Vesiniksidemed===
{{Vaata|Vesinikside}}
[[Pilt:3D model hydrogen bonds in water.svg|pisi|vasakul|Neli vee molekuli seotud vesiniksidemetega]]
Vesi on standardtingimustel vedelas olekus võrreldes teiste elementide (mis koos hapnikuga asuvad [[perioodilisustabel]]is VI grupis) analoogiliste hüdriididega (H<sub>2</sub>S, H<sub>2</sub>Se, H<sub>2</sub>Te), mis on gaasilised ained. Teised elemendid, mis ümbritsevad hapnikku, nagu [[lämmastik]], [[fluor]], [[kloor]], [[fosfor]], annavad vesinikuga ühinedes standardtingimustel gaasilisi ühendeid. Hapnik on [[Elektronegatiivsus|elektronegatiivsem]] kui kõik ülalnimetatud elemendid (v.a [[fluor]]), tänu sellele on [[elektronpilv]]ed veemolekulis nihutatud tema poole. See annab veemolekulile [[Molekuli polaarsus|polaarsus]]e – hapnik omab kahte negatiivset [[Laeng|osalaengut]] ja vesinik positiivset. Vee molekulid tõmbuvad üksteise poole moodustades polaarseid [[vesinikside]]meid. Iga molekul on võimeline moodustama neli sidet: kaks neist – hapnik (sideme aktseptor) ja kaks – vesinik (sideme doonor).<ref name="larion" />.Vee molekulid on pidevas liikumises üksteise suhtes, seega vesiniksidemed katkevad ja moodustuvad taas ajaskaalal > 200 [[Femto-|femto]]sekundit.<ref name="Smith" /> Nende sidemete võrgustikud, klastrid muudavad veemolekulide üksteisest eraldamise raskemaks ja energiat nõudvaks protsessiks ja tõstavad seega vee sulamis- ja keemistemperatuuri<ref name="larion" />.
===Vesi kui lahusti===
Tänu molekulide [[Molekuli polaarsus|polaarsusele]] ja [[vesinikside]]mete moodustumisele on vesi universaalne lahusti. Vees lahustuvad [[hüdrofiilsus|hüdrofiilsed]] ained, mille molekulid on samuti polaarsed. On teada, et paljude ainete lahustumisel vees ainete molekulid või ioonid seonduvad veemolekulidega, moodustades [[hüdraat]]e. Sõltuvalt aine iseloomust võivad [[hüdraadid]] moodustuda erinevalt. Kui on tegemist ainega [[Ioonsed ained|ioonse]] iseloomuga, näiteks [[Ioonsed ained|KCl]] kristalliga, siis vette sattudes ioonid kristalli pinnal tõmbavad veemolekulid ligi tänu [[Elektrostaatiline vastasmõju|elektrostaatilistele jõududele]] (ioon-[[dipool]]ne vastasmõju). Pärast seda tekib ka doonor-aktseptoorne vastasmõju. K<sup>+</sup> ioonidega veemolekulid puutuvad kokku oma negatiivse poolusega, Cl<sup>-</sup> iooniga aga positiivsega. Soojusliikumise käigus lahusti veemolekulid tõukavad neid veemolekule, mis kontakteeruvad kristallipinnal olevate ioonidega. Samal ajal toimub ka [[kristallvõre]]s olevate ioonide soojusvõnkumine. Kokkuvõttes need kaks protsessi põhjustavad ioonide eraldumist [[kristallvõre]]st ja üleminekut lahusesse hüdraatide kujul. Niimoodi kihtide kaupa kristall lahustub.
Kui on aga tegemist ainega molekulaarse struktuuriga, siis hüdraadid moodustuvad [[dipool]]-[[dipool]]sete interaktsioonide tõttu. Lahustunud aine dipoolid võivad sel juhul olla kas püsivad või indutseeritud (ainetes mittepolaarsete molekulidega). Polaarsete ainete puhul protsessi etapid on järgmised:
#Lahusesse sattunud aine pinnale kogunevad veemolekulid, mis orienteeruvad aine molekulide suhtes vastavalt polaarsusele.
#Veemolekulid polariseerivad veemolekuli veel tugevamini, kui ta oli polariseeritud enne.
#Molekuli koostises olevate aatomite ja veemolekulide soojusliikumise tõttu toimub molekuli lagunemine ja koostisosade hüdraatumine.
Kui aga aines on elektronegatiivseid aatomeid või vesinikku, on võimalik [[vesinikside]]me tekke aine molekulide ja veemolekulide vahel. Näitena võib tuua [[Vesinikside|glükoosi]], millel on olemas [[hüdroksüülrühm]]ad, mis annavad [[vesinikside]]meid veemolekulidega (vaata pilti).<ref name="Глинка" /> See aitab kaasa lahustumisele.
===Kiirguse neeldumine vees ===
[[Pilt:Absorption spectrum of liquid water.png|pisi|Vedela vee neeldumisspekter. Nähtav valgus läbib vett kõige paremini]]
Vedelas vees neelduvad [[elektromagnetiline kiirgus|elektromagnetilised kiirgused]], mis jäävad [[valgus|nähtavast valgusest]] suurema ja väiksema [[lainepikkus]]e alasse. Teisisõnu, nähtav valgus läbib vett kõige paremini.
==Keemilised omadused==
Vesi on kõige levinum lahusti Maal. Suurem osa keemiast oli alguses ainete vesilahuste keemia. Vett käsitletakse amfolüüdina ehk üheaegselt happe ja alusena ([[hüdrooniumioon]] ja hüdroksüülioon). Ilma lisanditeta vees on nende ioonide kontsentratsioon võrdne. Vesi on keemiliselt suhteliselt aktiivne aine. Vesi [[Hüdratatsioon|hüdraadib]] ioone ja polaarseid molekule, moodustades [[Hüdraadid|hüdraate]] ja [[kristallhüdraat]]e. [[Hüdrolüüs]]i, mis toimub eluta ja eluslooduses, kasutatakse laialdaselt tööstuses.
Vesi reageerib toatemperatuuril
[[Pilt:Potassium water 20.theora.ogv|pisi|Kaaliumi reaktsioon veega]]
* aktiivsete metallidega ([[naatrium]] (Na), [[kaalium]] (K), [[kaltsium]] (Ca), [[baarium]] (Ba) jne);
* [[halogeenid]]ega ([[fluor]] (F), [[kloor]] (Cl));
* [[soolad]]ega, moodustades hüdraate või hüdrolüüsides neid;
* [[Karboksüülhapped|karboksüül]]- ja anorgaaniliste hapete anhüdriididega ja halogeenanhüdriididega;
* aktiivsete metallorgaaniliste ühenditega (dietüültsink, Grinjari reaktiivid, metüülnaatrium jne);
* aktiivsete metallide ([[Naatrium|Na]], [[Kaalium|K]], [[Liitium|Li]] jne) karbiididega, [[nitriidid]]ega, fosfiididega;
* boraanidega, silaanidega;
* keteenidega; C<sub>3</sub>O<sub>2</sub>-ga
* [[väärisgaasid]]e ja [[fluoriidid]]ega.
Vesi reageerib kuumutamisel
* [[Raud|raua]] ja [[magneesium]]iga;
* [[Süsi|söe]] ja [[metaan]]iga;
* mõnede [[alküülhalogeniidid]]ega.
Vesi reageerib [[katalüsaator]]i juuresolekul
* [[amiidid]]ega, [[Karboksüülhapped|karboksüülhapete]] estritega;
* [[atsetüleen]]i ja teiste alkiinidega;
* [[alkeenid]]ega;
* nitriilidega.
== Vesi ja elu Maal ==
Vee esinemine vedelal, tahkel ja gaasilisel kujul on hädavajalik [[elu]]ks [[Maa (planeet)|Maal]]. Maa asub [[Päikesesüsteem]]i elamiskõlblikus osas. Kui ta oleks Päikesele natuke lähemal või natuke kaugemal (umbes 5% võrra, 8 miljonit kilomeetrit), oleks vähem tõenäoline, et kõik need kolm vormi eksisteeriks Maal üheaegselt.<ref name="Dooge" /><ref name="Habitable" />
Maa gravitatsioon võimaldab säilitada atmosfääri. Veeaur ja süsinikdioksiid õhus tekitavad temperatuuripuhvri, mis aitab hoida pinnatemperatuuri püsivana. Kui Maa oleks väiksem, siis õhem atmosfäärikiht põhjustaks suuri temperatuurikõikumisi ja vee kogunemine oleks takistatud, v.a [[poolus]]tel (nagu see on [[Marss|Marsil]]).
== Vesi looduses ==
Vett, mis on jaotatud meie planeedil nimetatakse [[hüdrosfäär]]iks. Vee umbkaudne maht Maal on 1 338 000 000 km<sup>3</sup><ref name="Gleick" />. Vesi on atmosfääris väikeste tilgakeste ja jääkristallide kujul pilvedes, [[udu]]s ja [[sudu]]s, vedelas olekus [[Meri|meredes]], [[ookean]]ides, [[Jõgi|jõgedes]], [[järv]]edes, [[tiik]]ides, [[kanal]]ites ja [[veehoidla]]tes, tahkel kujul [[liustik]]es ja [[Lumi|lumes]]. Vee jaotus maal on järgmine: suurim osa (97%) on ookeanide soolvesi, [[magevesi]] moodustab ainult 3% hüdrosfäärist; 99% mageveest paikneb jäämütsides, liustikes ja [[Põhjavesi|põhjavetes]] ning ainult 0,3% [[pinnaveekogu]]des.
[[Pilt:Earth's water distribution.svg|pisi|]]
=== Roll rakkudes ja elusorganismides ===
Vee unikaalsed omadused võimaldavad sel talitleda organismides lahustina, termoregulaatorina, rakkude struktuuri säilitajana, ainete transportija ja biokeemiliste reaktsioonide [[Substraat (biokeemia)|substraadina]].
Kõik keemilised reaktsioonid, mis toimuvad elusas organismis, toimuvad veekeskkonnas. Vesi reageerib hüdrolüüsi reaktsioonides [[rasvad]]e, [[Valgud|valkude]] ja [[Süsivesikud|süsivesikutega]], vabastades energiat. [[Fotosüntees]]is mängib vesi elektronide doonori rolli: veelt ärastatud elektronid kantakse mööda elektrontransport ahelat NADP<sup>+</sup>-le, redutseerides seda. Seda protsessi nimetatakse vee fotolüüsiks. Moodustunud NADPH kasutatakse pärast [[Fotosüntees|FS]] pimereaktsioonides, kus sünteesitakse süsivesikuid.
[[Pilt:Thylakoid membrane.png|pisi|OEC- kompleks, mis ärastab veelt elektrone, NFR – NADP<sup>+</sup> reduktaas, annab neid üle NADP<sup>+</sup>-le]]
Vesi on peaaegu kokkusurumatu (vedelas olekus) ja seega talitleb raku hüdrostaatilise skeletina. Tänu [[osmoos]]ile põhjustab vesi taimerakkudes [[turgor]]rõhku, mis on vajalik nende kasvuks ja taime organite kuju ja asetuse säilitamiseks.
Vesi on [[Floeem|floeemi-]] ja [[ksüleem]]ivedeliku põhikomponent, lahustades endas mineraalseid ja orgaanilisi aineid, mida on vaja transportida juurtest lehtedesse ([[ksüleem]]) ja lehtedest juurtesse ([[Ksüleem|floeem]]). Loomades toimub jääkproduktide ja teiste ainevahetuses vajalike ainete transport vere kaudu. Plasma, mis on üks vere põhikomponentidest, koosneb 92% veest.<ref name="Franklin" />
Inimorganismis sisalduv vee mass on võrdelises sõltuvuses keha massist. See seaduspärasus kehtib aga ainult enam-vähem samaealiste inimeste puhul. Vastsündinutel on kudede veesisaldus ca 75%, 70-aastastel aga ainult ca 45–50%.<ref name="q2ZXa" />
Vee suur soojusmahtuvus – 4200 J/(kg·K) – hoiab organismi temperatuuri suhteliselt muutumatuna. Vesi on võimeline transportima suure hulga soojust sealt, kus seda on palju, sinna, kus on seda vähe. Vee aurumisel toimub keskkonna jahtumine, kuna selleks, et vesi siirduks gaasilisse faasi, tuleb vesiniksidemete lõhkumiseks kulutada palju energiat (43,99 kJ/mol 25 °C juures). Seetõttu on higistamine tõhus mehhanism organismi ülesoojenemise vältimiseks.
== Vee kasutamine ==
Ajalooliselt tekkisid ja õitsesid tsivilisatsioonid suurte veekogude juures: [[Mesopotaamia]], mis on nii öelda tsivilisatsioonide häll paiknes kahe suure jõe – [[Tigris]]e ja [[Eufrat]]i vahel; [[Egiptus]]e iidne ühiskond oli täielikult sõltuvuses [[Niilus]]est. Selliste tänapäeva suurlinnade nagu [[Rotterdam]]i, [[Montreal]]i, [[Pariis]]i, [[New York|New Yorgi]], [[Buenos Aires]]e edukus põhineb osaliselt asjaolul, et nendega oli võimalik pidada kaubavahetust vee kaudu. Vee roll meie elus on raskesti hinnatav, kuna seda kasutatakse peaaegu kõikjal:
* [[põllumajandus]]es;
* joogiks ja toidu valmistamiseks;
* hügieentoiminguteks;
* soojuskandjana erinevates seadmetes;
* [[tuumaelektrijaam]]ades soojuskandja ja neutronite aeglustajana;
* tule kustutamisel;
* [[emulsioon]]määretes<ref name="Воскресенский" />;
* koos [[Abrasiiv|abrasiivsete materjalidega]] kivimite lõikamiseks;
* kõikides tööstusharudes;
* rekreatsioonilistel eesmärkidel.
== Vee uurimine ==
[[Hüdroloogia]] on teadus, mis uurib Maa hüdrosfääri, seal kulgevaid protsesse, samuti interaktsioone hüdrosfääri ja seda ümbritseva keskkonna vahel. Hüdroloogia jaguneb: okeanoloogiaks ehk okeanograafiaks ja sisevete ehk mandrivete hüdroloogiaks.
Molekulaarsel ja aatomilisel tasemel uurib vett füüsika ja keemia.
==Vaata ka==
*[[Joogivesi]]
*[[Mineraalvesi]]
*[[Raske vesi]]
*[[Tilk]]
*[[Üliraske vesi]]
*[[Vihm]]
*[[Veelaine]]
*[[Veeringe]]
*[[Vee karedus]]
*[[Maavesi]]
*[[Veemajandus]]
*[[Veepuhastus]]
*[[Vee kvaliteet]]
*[[Vee reostumine]]
*[[Eriveekulu]]
*[[Veekaitse]]
*[[Mpemba efekt]]
== Viited ==
{{viited|allikad=
<ref name="Ларионов">А. К. Ларионов. "Занимательная гидрогеология" — Москва: Недра, 1979. — С. 5–12. — 157 с.</ref>
<ref name="Lide">Lide, D. R. (Ed.) (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70th Edn.). Boca Raton (FL):CRC Press.</ref>
<ref name="engineeringtoolbox1">[http://www.engineeringtoolbox.com/water-density-specific-weight-d_595.html Water – Density and Specific Weight]</ref>
<ref name="engr">{{cite journal|url=http://www.engr.ucsb.edu/~shell/papers/2002_PRE_silica.pdf|last=Shell|first=Scott M.|coauthors=Pablo G. Debenedetti, Athanassios Z. Panagiotopoulos|title=Molecular structural order and anomalies in liquid silica|journal=Phys. Rev. E Stat. Nonlin. Soft. Matter. Phys.|year=2002|volume=66|page=011202}}</ref>
<ref name="Conquering">''"Conquering Chemistry'', 4th Ed., 2004. http://www.cci.net.au/conqchem/</ref>
<ref name="Debenedetti">P. G. Debenedetti, P. G., and Stanley, H. E.; "Supercooled and Glassy Water", Physics Today 56 (6), p. 40–46 (2003).</ref>
<ref name="engineeringtoolbox2">[http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html Thermal Conductivity of some common Materials]</ref>
<ref name="Fine">{{cite journal |author=Fine, R.A. and Millero, F.J. |year=1973 |title=Compressibility of water as a function of temperature and pressure |volume=59 |issue=10 |page=5529 |journal=Journal of Chemical Physics |pages=5529}}</ref>
<ref name="nave">{{cite web|title = Bulk Elastic Properties|author = R. Nave|work = HyperPhysics|publisher = [[Georgia State University]]|url = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html|}}</ref>
<ref name="larion">А. К. Ларионов Занимательная гидрогеология – Москва: Недра, 1979. – С. 5–12. – 157 с.</ref>
<ref name="Якименко">Электролиз воды. Л.М.Якименко, И.Д.Модылевская, З.А.Ткачек. 1960 год, стр 31</ref>
<ref name="Crofts">{{cite web |author=A. Crofts |year=1996 |title=Lecture 12: Proton Conduction, Stoichiometry|url=http://www.life.uiuc.edu/crofts/bioph354/lect12.html |publisher=[[University of Illinois at Urbana-Champaign]] |accessdate=6.12.2009}}</ref>
<ref name="Якименко2">Электролиз воды. Л.М. Якименко et al., 1970, cnh 32–34</ref>
<ref name="Campbell">{{cite book|title=Biology|publisher=Pearson|year=2009|edition=8th|isbn=978-0-8053-6844-4|page=47|author=Neil A. Campbell & Jane B. Reece}}</ref>
<ref name="Dixon">{{cite journal|last=Dixon|first=H|coauthors=Joly|title=On the ascent of sap|journal=Ann. Bot.|year=1894|volume=8|pages=468–470}}</ref>
<ref name="Askenasy">{{cite journal|last=Askenasy|first=E|title=Ueber das Saftsteigen|journal=Bot. Cent.|year=1895|volume=62|pages=237–238}}</ref>
<ref name="Dixon2">{{cite book|last=Dixon|first=H|title=Transpiration and the ascent of sap in plants|year=1914|publisher=Macmillian|location=New York|pages=216}}</ref>
<ref name="Dixon3">{{cite book|last=Dixon|first=H|title=The transpiration stream|year=1924|publisher=University of London Press, Ltd|location=London|pages=80}}</ref>
<ref name="biophysics">"Physical forces organizing biomolecules" V. Adrian et al. Annual report of the division of the intramural report, 2006.</ref>
<ref name="Горин">Горин Ю. В. Указатель физических эффектов и явлений для использования при решении изобретательских задач (ТРИЗ-инструмент) // Глава. [http://www.jlproj.org/this_bibl/books/GuorinFE_ch4.pdf 1.2 Поверхностное натяжение жидкостей. Капиллярность.]</ref>
<ref name="Smith">Smith, Jared D.; Christopher D. Cappa, Kevin R. Wilson, Ronald C. Cohen, Phillip L. Geissler, Richard J. Saykally (2005). "Unified description of temperature-dependent hydrogen bond rearrangements in liquid water". Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 (40): 14171–14174</ref>
<ref name="Глинка">Общая химия, Глинка Н.Л.,1983 год. стр 208–210, 225–228</ref>
<ref name="Dooge">{{cite book| chapter = J. C. I. Dooge. "Integrated Management of Water Resources"| editor = Ehlers, E.; Krafft, T|title = Understanding the Earth System: compartments, processes, and interactions| publisher = Springer|year = 2001| page = 116}}</ref>
<ref name="Habitable">{{cite web| title =Habitable Zone|url =http://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/habzone.html|publisher = The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight}}</ref>
<ref name="Gleick">Gleick, P.H., ed (1993). Water in Crisis: A Guide to the World's Freshwater Resources. Oxford University Press. p. 13, Table 2.1 "Water reserves on the earth".</ref>
<ref name="Franklin">{{cite web| url = http://www.fi.edu/learn/heart/blood/blood.html| title = Blood – The Human Heart| accessdate=19. märts 2009| author = The Franklin Institute Inc.}}</ref>
<ref name="q2ZXa">"Keemiaülesannete lahendamine" Rein Pullerits, Maila Mölder, (lk 25) 2009 ISBN 978-9985-2-0392-7</ref>
<ref name="Воскресенский">Воскресенский В. А., Дьяков В. И. Глава 2. Смазочные вещества и их физико-химические свойства // Расчет и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): Справочник – М.: Машиностроение, 1980. – С. 15. – (Библиотека конструктора). – ISBN ББК 34.42, УДК 621.81.001.2 (031).</ref>
}}
== Kirjandus ==
*Philip Ball, "A Biography of Water," 1999, PHOENIX
*[[Hergi Karik]]. 2006. "Looduslik vesi ja hämmastavad imeveed". Tallinn
*[[Hergi Karik]]u artikkel ajakirjas Horisont http://www.horisont.ee/node/1452
* Primeau, F., 2005, Characterizing transport between the surface mixed layer and the ocean interior with a forward and adjoint global ocean transport model, ''Journal of Physical Oceanography'', 35, 545–564.
* ''А. Гиляров.'' [http://elementy.ru/news/431381 Меняющиеся представления об устройстве океанического конвейера] // «Элементы.ру», 19.08.2010
* [http://climaty.ru/node/41 Прогноз развития термохалинной циркуляции в 21 веке]
* Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смилга В.П. Адгезия твердых тел. — М.: Наука, 1973.
* Фрейдин А.С. Свойства и расчет адгезионных соединений. — М.: Химия, 1990.
* [http://narod.ru/disk/4474963000/The_Theory_Of_Ideal_Adhesion%20(copy%203).pdf.html/ Белов П.А., Лурье С.А. Теория идеальных адгезионных взаимодействий. Механика композиционных материалов и конструкций, 2007 г., том 13, №4, стр. 519](fail artikliga)
* Б. Д. Сумм «Основы коллоидной химии»
* Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут «Биология»
* М. Б. Беркинблит, С. М. Глаголев, В. А. Фуралев «Общая Биология»
* Plant physiology, Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, 2002, (fotosünteesi ja taimefüsioloogia osa)
== Välislingid ==
* [http://www1.lsbu.ac.uk/water/water_structure_science.html Martin Chaplin. Water structure and science]
* [http://vesikuielukeskkond.weebly.com/vee-molekulaarsed-omadused.html Vee molekulaarsed omadused]
{{vikisõnastikus|vesi}}
{{commonscat|Water|Water}}
{{vikitsitaadid}}
[[Kategooria:Vesi| ]]
[[Kategooria:Oksiidid]]
[[Kategooria:Maavarad]]
[[Kategooria:Toiduained]]
| |||