تحقیق درباره شیمی آب و فاضلاب و ساختمان آب و خواص فیزیکی آن

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 29 صفحه

ساختمان :

آب نتیجه ترکیب اکسیژن و هیدروژن طبیعی است . مولکول آن (H2O) دارای وزن مولکولی 18 است . مطالعه مناسب آب در واقع مطالعه ساختمان آب است که در پرتو آن بسیاری از خواص حیات بخش و مفید آب روشن خواهد شد . در ملکول آل دو اتم هیدروژن با اتم اکسیژن زاویه˚105 تشکیل می دهد و یک مولکول غیر متقارن را بوجود می آورد . آب در واقع مخلوطی از چندین وزن مولکولی می باشد , زیرا شامل ترکیبات متقابلی از ایزوتوپهای مختلف هیدروژن و اکسیژن است , لکن عملا" وزن مولکولی آب را 18 در نظر می گیرند .

انرژی تشکیل :

انرژی تشکیل استاندارد آب در 25 درجه سانتیگراد و فشار 1 اتمسفر برابر است با 317/68- کیلو کالری بر مول (kcal/mole) . واکنش تشکیل آب از اتمهای هیدروژن و اکسیژن گرمازاست و آب که محصول این واکنش است دارای انرژی بسیار کمتری نسبت به مواد اولیه است .

ابعاد :

زاویه های H–O–H , 105 درجه و ساختمان الکترونی آن تترا هیدرال است .

پلاریته :

ساختمان آب دارای توزیع غیر یکنواخت بار الکتریکی است و اکسیژن دارای بار جزئی منفی و هیدروژنها دارای بار جزئی مثبت هستند . این توزیع غیر یکنواخت بر اساس تشکیل پیوند هیدروژنه در آب می باشد

خواص آب :

آب به علت داشتن پیوند هیدروژنه نسبت به ترکیبات مشابه با وزن مولکولی نزدیک به هم (SH2)دارای نقطه ذوب و نقطه جوش بالاتری است . ویژگیهای بی نظیر آب از نظر ظرفیت گرمایی , دانسیته , ویسکوزیته و کشش سطحی هم به این جهت می باشد .

دانسیته :

دانسیته آب تابع دماست . دانسیته یخ صفر درجه سانتیگراد , g/ml 91671/0 و دانسیته آب صفر درجه سانتیگراد g/ml 99867/0 می باشد . حجم مولی آب در صفر درجهcm3/mole/mole 18 است که با تبدیل به یخ صفر درجه , 3/8% تغییر خواهد کرد . این افزایش حجم به علت ساختمان کریستالی یخ می باشد . مزیت افزایش حجم در تبدیل آب به یخ این است که در انجماد آبها , یخ که سبکتر است بالا آمده و موجودات آبزی را از انهدام نجات می دهد . آب در حدود ˚C4 بیشترین دانسیته را دارد که مقدار آن g/ml 1 می باشد . جرم مخصوص یا دانسیته آب خالص در ˚C15 و فشار 1 اتمسفر kg/lit 0281/1 است . یک کاربرد دانسیته آن است که ا داشتن وزن مخصوص می توان انرژی لازم را برای پمپاژ محاسبه کرد . با حفاظت مناسب از لوله ها از انجماد در نقاط سرد می توان از شکستگی آنها جلوگیری کرد .

ذوب و تبخیر :

یخ در 0˚C  ذوب می شود و آب در ˚C100و فشار 1 اتمسفر تبدیل به بخار می شود و حجم آن 1600 برابر افزایش می یابد . اگر فشار آب به psi 35 برسد , نقطه جوش به˚C 3/138 رسیده و حجم بخار تولید شده 500 برابر آب میگردد . اگر آب حاوی املاح باشد نقطه ذوب آن پایین تر و نقطه جوش آن بالاتر می رود و به اصطلاح محدوده حالت مایع گسترش می یابد .

ظرفیت گرمایی :

ظرفیت حرارتی و گرمایی آب J/kg-˚c 4180 می باشد . این پارامتر هم تابع دما است و حداقل مقدار آن در ˚C 35 است . گرمای نهان ذوب آب kcal/kg 79 و گرمای نهان تبخیر آن kcal/kg 539 می باشد . به علت داشتن این خواص گرمایی بالا آب به عنوان یک سیال  حامل حرارت مورد استفاده قرار می گیرد . از خاصیت انرژی حرارتی و ازدیاد قابل ملاحظه حجم آب از مایع به بخار , برای گرم کردن و به حرکت درآوردن تلمبه ها و ماشین آلات مختلف استفاده می شود .

ویسگوزیته یا گرانروی :

ویسگوزیته یا گرانروی معیاری از مقاومت توده سیال در برابر جریان و حرکت می باشد . ضریب ویسگوزیته نسبت به مواد مشابه زیادتر است . ضریب ویسگوزیته آب با افزایش دما کاهش می یابد چون با افزایش دما نیروهای بین مولکولی کم می شود . تاثیر دما روی ویگوزیته در فرایندهای فیزیکی شیمیایی تصفیه تاثیر می گذارد . انعقاد و لخته سازی , ته نشینی , فیلتراسیون و بعضی فرایندهای دیگر همه در دماهای بالا موثرتر هستند . به همین جهت تصفیه خانه هایی که برای آب و هوای سرد طراحی می شوند باید دارای ملاکهای طراحی ملاحظه کارانه تر باشند . مثلا" سرعت پمپاژ برای شستشوی معکوس صافی ها , باید آنچنان باشد که تاثیر تغییر ویسکوزیته را لحاظ کند . ویسکوزیته علت اصلی افت فشار در سیستم های انتقال می باشد . مقدار ویسکوزیته آب دارای املاح بیش از آب خالص است .

کشش سطحی :

به نیروهایی اشاره دارد که سطح یک حجم مشخصی از مایع را به حداقل می رسانند . این نیروها باعث می شوند که هنگام افتادن یک قطره از هوا به صورت کروی در آید . کشش سطحی آب نسبت به ترکیبات مشابه زیادتر است