« Sam van Deuren gedoopt | Main | Chesley B. "Sully" Sullenberger III: Geschikt »

Water

Vroeger was ik best goed in scheikunde. Ga maar na, een tien op mijn eindrapport van 4 Gymnasium en in bezit van Doos 6 met kaliumpermanganaat (KMnO4). Inmiddels ben ik gedetacheerd bij Brabant H²O, uhm Brabant Water. Oud-collega Aris Verburgh vroeg ooit aan mij wat dan HO²I was. Hooi. Water... een van de meest fascinerende stoffen op aarde. Zo simpel en toch zo complex, bijzonder en ondoorgrondelijk. Water heeft wel iets weg van een vrouw.

We kunnen niet zonder maar pas op, voor je het weet verzuipen ze je! Even serieus en terug naar de vreemde eigenschappen van water. Water is de enige stof die bij (omstreeks) 4 graden Celsius zijn hoogste dichtheid bezit. Als water van vier graden afkoelt naar nul dan zet het uit. Velen staan hier niet bij stil maar het is toevallig wel de essentie van het leven op aarde.

13.01.2009: De dichtheids-anomalie van water heeft verband met de moleculaire structuur.Immers, als ijs zwaarder was (hetgeen natuurkundig gezien eigenlijk logisch is) dan water tussen de 0 en 4 graden zou het onmiddellijk naar de bodem zinken. In een dergelijke kosmos bevriezen meren van onder naar boven waardoor er geen leven meer mogelijk is. Ook een Elfstedentocht schaatst een stuk moeilijker met het ijs op de bodem. Fascinerende shizzle. Bovengenoemd verschijnsel noemt men ook wel de dichtheids-anomalie van water. Zeg dus nooit meer gewoon water tegen deze anomalie.

Wis- en natuurkundigen zijn, laten we eerlijk wezen, vaak grote nerds. Van hun vakgebied weten ze heel veel maar het overbrengen van die kennis op leken is niet hun sterkste punt. Een uitzondering is Ruud van Dijk die begin 80'er jaren een studentenhuis met mij deelde. Ooit legde hij me de Quantummechanica in begrijpelijke termen uit. "Kijk CasaSpider, op deze tafel staat een asbak. Tenminste dat zeggen gewone mensen. In termen van de Quantummechanica zeggen we niet dat die asbak daar precies staat. Neen, wij zeggen, er is een bepaalde kans dat op dit moment die asbak daar staat."

Volkomen helder. Het mysterie van de dichtheids-anomalie van water is tot op heden nooit helemaal verklaard. Men tracht dit te doen met een geweldig fenomeen: De Tweede Buurman Molecuul. Een citaat:

"(...) maar in lage dichtheidsijs is de zogenaamde tweede buurman molecuul relatief verder weg van de centrale molecuul. Terwijl in sommige andere vormen van hoge dichtheidsijs het zuurstofatoom van de tweede watermolecuul als het ware 'gebogen' wordt en daardoor dichter bij de centrale watermolecuul ligt. Hierdoor bereikt het ijs dus een grotere dichtheid."

Mensen die dit niet snappen hoeven niet te wanhopen. Duidelijk is dat de grote(re) dichtheid van water bij vier graden Celsius verband houdt met de moleculaire structuur. Tot slot een controlevraag, of men überhaupt wel iets opsteekt van wat er op het CasaLog wordt verkondigd: Wat is de temperatuur van het water op de bodem van een meer waar ijs op ligt?

Voor de werkelijk geïnteresseerden: lees Toverwater uit Noorderlicht Nieuws.

Comments

Ja, dat weet je dus niet :)
Maar iets tussen de 0 en 4 graden lijkt mij aannemelijk, in elk geval een temperatuur waarbij de dichtheid van het water groter is dan die van het ijs erboven.

Ik zou graag doorwillen voor de koelkast, maar dat hoeft niet, met zo'n koud meer.

ik denk ook 0-4 graden, want ik neem aan dat dat water dan eigenlijk naar beneden zakt, en het warmere naar boven, waardoor dat weer kouder wordt en zo blijft het 0-4 tot het bevriest bovenin.
Maar hoe zit het nou met die bak met water die bevriest als je er een tik tegen aan geeft? ik ving iets op zondag van een interessant gesprek...?

Helemaal beneden is het vier graden toch? Opdat de vissen niet bevriezen.

Daar kom je pas achter als je Schrödingers kat bereid vindt, een wak te hakken.

In elk geval geen 0 graden, want het is niet bevroren.
Als bij 4 gr de grootste dichtheid optreed zal het wel rond de 5 graden of iets daarboven zijn.

Ik denk dat het 4 graden is. Mischien kun je ook nog aangeven waarom je met een 10 voor scheikunde Duits probeert te studeren?
CasasPa

@Lijn: Tussen 0 en 4 lijkt mij correct. Dan wordt het toch het kleurentelevisiestoelwieldopje. Vrij naar Pierre van Ostade...
@Pascale: Je hebt het goed maar Lijn was eerder. Dat van die bak moet je maar aan Frans van Deuren vragen. Die weet daar alles van...
@Ricky: Het kan vier graden zijn, maar ook kouder. (Stel dat het meer in zijn geheel aan het bevriezen is)
@Irene: Dat vind ik toch zo'n raar verhaal van die kat. Snap jij hem?
@Anila: Neen, onderin ligt water van vier graden, immers dat is het zwaarste. Tot ook dat begint af te koelen, dan kan het kouder worden maar nooit hoger dan vier...
@CasasPa: Vier graden reken ik goed. Neen, ik kan niet aangeven waarom ik Duits in plaats van Scheikunde ben gaan studeren. Dat behoort tot de wonderen van het leven...

Met een 4 op mijn eindexamenlijst (had bést wel afgerond kunnen worden naar een 5 vond ik, en gelukkig hebben mijn andere cijfers het gemiddelde gered) heb ik wel bewezen niet goed te zijn in scheikunde. Het enige dat ik onthouden heb is dat een ei één van de weinige dingen is die hard wordt bij verhitten...

@Casa: Nee. Volgens mij had die Schrödinger aan de schandpaal gemoeten wegens dierenmishandeling. Alleen al het bedenken van zo'n idee ...

Ik benieuwd of CasasPa je keuze ook als een wonder van het leven ziet.

Het vriest van bovenaf, dat is leuk en dat is wonderlijk.
Als het anders was hadden we ook niet anders geweten.

Ik heb wel wat met wetenschap, meer dan met religie.

Verf is ook zoiets bijzonders.
Aanbrengen en dan moet het zo snel mogelijk drogen, en dat kan tegenwoordig allemaal tot de min 6 graden!

Het is toch wat. Iedereen studeerde van alles tussen 1975 en 1990, en ze komen allemaal in de IT terecht.

Dat begrijp ik dus nog steeds niet van die quantumtheorie: dat het feit of je kijkt of niet iets uitmaakt. Althans, zo begreep ik het altijd.

@Willisha: Ik heb er lang over nagedacht maar kan zo snel niets anders bedenken dan een ei, heel goed van jou. En wat gaat hard in je mond en komt er zacht weer uit? Kauwgom!
@Irene: Ze hadden die Schrödinger zelf eens een uurtje in zijn stalen doos moeten opsluiten!
@Piet: Dat zou al een wonder op zich zijn... :-)
@Renesmurf: Verven tot min zes graden, het is gewoon ongelofelijk. Theoretisch zou je dus op de bodem van een half bevroren meer door moeten kunnen verven...
@Laurent: Ja, dat was IT-technisch gesproken een goede lichting. Of ze konden verder niets anders, dat kan natuurlijk ook. De essentie is dat de meting het resultaat beinvloedt. Helemaal als het om minuscule entiteiten als bosonen en quarks gaat. Snelheid en plaats zowel als energie en tijd kunnen nooit beiden tegelijk exact worden bepaald. Of zoiets, hou het maar bij die asbak...

Die stukgevroren fles witte wijn in de tuin, die ergert me..

@Piet: Casa heeft zelf al begrepen hoe het zat. Het antwoord is dus: nee. CasasPa

@Laurent: inderdaad! en tot nog wel iets later overigens.. vraag is waarom de huidige generatie toch al die IT opleidingen gaat volgen, en zou dat helpen??

@Pascale: ik weet het ook niet. De projectmanagers verdienen meer dan al die arme IT-ers, dat weet ik wel. Ik ben zelf trouwens, zoals zovelen, als niet-duidelijk-iets-anders-nuttigs-doende in de jaren negentig de IT ingesleept.

Ik snapte echt helemaal geen bal van scheikunde, maar dat kwam omdat ik het op het 7e uur kreeg, na gym. Daar had ik dus nooit zin in. Inmiddels ben ik wel geïnteresseerd maar nu is het te laat. Nu lees ik af en toe wat boeken van S. Hawking of K. Verburgh.

@Suffie: Jij lijkt mij nou niet een persoon van aangebroken flessen...
@CasasPa: Eerlijk gezegd dacht ik dat jij Duits ook wel zag zitten...
@Pascale: Misschien hebben ze thuis allemaal al een X-Box, een Wii of een Playstation-3...
@Laurent: Uhm, Pascale is een projectmanager... :-)
@Mack: Tsja, na gym gaat er natuurlijk niets meer in. Een scheikundedoos thuis, dat helpt! (Maar sluit wel een goede verzekering af)

Heb jij het niet over lagere en hogere dichtheid van verschillende soorten ijs? Terwijl het meer ging over de hogere dichtheid van water van 4 graden Celcius ten opzichte van water (en ijs) van een lagere temperatuur.
De dichtheid van het water heeft toch te maken, voor zover ik me nog kan herinneren, met waterstofbruggen. Doordat watermoleculen bij afkoeling minder gaan bewegen gaan ze steeds meer waterstofbruggen vormen, waardoor de watermoleculen verder van elkaar komen te zitten, omdat ze minder in elkaar passen of op die manier meer ruimte innemen door het rooster dat onstaat. Bij vier graden is het water nog vloeibaar genoeg om geen waterstofbruggen te vormen, maar alwel compacter geworden, zoals gewoonlijk gebeurt bij afkoelen. Zoiets.

Nu zit ik even te zoeken naar dat buurmanmolecuul en ik kom wat je zegt tegen op:
http://www.casaspider.com/live/2009/01/water_dichtheids_anomalie_vier_graden.html#comments
En inderdaad ook waterstofbruggen. Ik weet niet of je de quote hiervandaan hebt, maar het lijkt dat het niet op zijn plaats is. Even doorzoeken.
Ah, hier is jouw link :-) :
http://www.natuurwetenschappen.nl/modules.php?name=News&file=article&sid=206
Volgens mij moet je altijd uitkijken met fora, net zoals met erachter komen dat je bron in de Story van de wachtkamer lag.
Misschien zeg je wel hetzelfde maar dan anders, maar ik kan het me zo niet herinneren.

@Pascal: Dank voor je uitvoerige reactie. Dat kouder ijs een hogere dichtheid heeft dan "warmer" ijs is natuurkundig gezien wel normaal. Het vreemde verschijnsel doet zich juist voor bij water van omstreeks 4 graden. Dat poogde ik duidelijk te maken. De theorie van de tweede buurman zou hier ook op van toepassing kunnen zijn. Maar... ik ben geen natuurkundige. Misschien is een waarschuwing daarom op zijn plaats: "Studenten en andere mensen, gebruik de hier gevonden informatie met grote voorzichtigheid in theses, afstudeerscripties of kamervragen en wetten. Garantie tot de voordeur!"
Wat is er ook alweer precies mis met de Story van de wachtkamer als bron?

Het vreemde is dus niet dat water van 4 graden een grotere dichtheid dan bij temperaturen daarboven, maar dan bij temperaturen daaronder. En dit komt dus omdat bij temperaturen lager dan 4 graden waterstofbruggen gevormd gaan worden (en een kristalrooster). Waarschijnlijk gebeurt dit omdat deze binding dan pas sterk genoeg is. Bij hogere temperaturen is er nog teveel molecuulbeweging.

Nog een keer lezen. Woorden kunnen ook op zoveel manieren gelezen worden. Probeer jij nu te zeggen waarom het nu precies bij 4 (iets minder) graden gebeurt en niet bij bijvoorbeeld 3,4 graden (of bij 5, om maar wat te schrijven)?
Als ik het goed begrijp blijft het toch het waterstofbruggenverhaal, waardoor water onder de 4 graden een minder grote dichtheid krijgt.
Overigens heb ik volgens mij niet gezegd dat kouder ijs een grotere dichtheid krijgt. Dit zou inderdaad normaal lijken. Maar volgens mij zet ijs toch uit bij kouder worden en krijgt het dus een minder grote dichtheid. Nou ben ik weer benieuwd of die lijn zich doorzet bij het nog kouder worden.

Dat het slechts roddel was die niet waarheidsgetrouw hoeft te zijn, zoiets bedoelde ik te zeggen. Dat ik een wetenschappelijk verhaal vertel dat dan in een rubriek 'gehoord' of zoiets heeft gestaan. Of was die laatste vraag een grap. Oef, ik ben wel serieus, zeg ik met een glimlach.

Nadenkend, ik heb er even de tijd voor, is het waarschijnlijk zo dat ijs alleen uitzet ten opzichte van water.

@Pascal: Je hebt inderdaad de tijd zeg... ;-) Water van 0 graden heeft nog steeds een grotere dichtheid dan ijs. Eerlijk gezegd weet ik niet hoe dat zit met water van 30 graden, ijsklonten blijven er wel in drijven. Maar misschien komt dat doordat er een film van koud water (0 tot 4 graden) omheen zit? Die laatste vraag was inderdaad als grap bedoeld. Zoals je al schrijft zijn woorden vaak niet gemakkelijk en eenduidig te interpreteren. Okay, een laatste vraag: Wat doe jij in (de buurt van) Dokkum?

Haha, ik zit vlakbij Buren:
http://maps.google.nl/maps?hl=nl&ie=UTF8&ll=53.451609,5.806221&spn=0.000904,0.002827&t=h&z=19
Ik weet niet of dit zo werkt, maar ik zit in de middelste schakelbungalow. En ben hier aanwezig: http://www.bigmind.org/Events.html
Foto's alhier:
http://flickr.com/photos/vonb/sets/72157612633071668/