آب

برای دیگر کاربردها، آب (ابهام‌زدایی) را ببینید.

آب
آب مایه حیات است و در سطح زمین به وفور یافت می‌شود. آب در سه حالت جامد (یخ)، مایع و بخار وجود دارد. ابرها شامل قطرات آب معلق در هوا و بخار آب اشباع شده هستند.
مشخصات و اطلاعات
نام مرسوم	آب
نامIUPAC	oxidane
نام‌های قابل توجه	aqua, دی‌هیدروژن منوکسید, هیدروژنهیپروکسید، (بیشتر)
فرمول ملوکولی	H۲O
شماره CAS	۷۷۳۲-۱۸-۵
InChI	InChI=۱/H۲O/h۱H۲
جرم مولی	۱۸٫۰۱۵۳ g/mol
چگالی و فاز	۰٫۹۹۸ g/cm³ (مایع در ۲۰ °C, ۱ atm) ۰٫۹۱۷ g/cm³ (جامد در ۰ °C, ۱ atm)
دمای انجماد	۰ °C (۲۷۳٫۱۵ K) (۳۲ °F)
دمای جوش	۹۹٫۹۷۴ °C (۳۷۳٫۱۲۴ K) (۲۱۱٫۹۵ °F)
ظرفیت گرمایی ویژه	۴٫۱۸۴ J/(g·K) (۲۰°C در)
اطلاعات بیشتر

آب یکی از مواد مایع و فراوان‌ترین مادهٔ مرکب بر روی سطح کره زمین و بستر اولیه حیات به شکلی که امروزه می‌شناسیم، است. بیش از ۷۵٪ وزن یک انسان از آب تشکیل شده‌است و نیز بیش از ۷۰٪ سطح کره زمین را آب پوشانده است (نزدیک به ۳۶۰ میلیون از ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع) با وجود این حجم عظیم آب تنها ۲ درصد از آب‌های کره زمین شیرین و قابل شرب است و باقی آن به علت محلول بودن انواع نمک‌ها خصوصاً نمک طعام غیر قابل استفاده است. از همین دو درصد آب شیرین بیش از ۹۰ درصد به صورت منجمد در دو قطب زمین و دور از دسترس بشر واقع شده‌است.

بیشترین چگالی آب خالص در دمای ۳٫۹۸ درجه سلسیوس (۳۹٫۱۶ درجه فارنهایت) حاصل می‌شود که برابر ۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب یا ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

نام‌گذاری آب

آب در زبان های مختلف به نام‌های گوناگون یاد می‌شود. برای مثال در زبان کردی گویش سورانی به آن آو(Aw)می‌گویند که شباهت بسیاری با واژه آب در فارسی و آکوا در لاتین دارد. ؛ همچنین واژه آب در علوم مختلف کاربردهای متفاوتی دارد که بر اساس آن به گروه‌های زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

فیزیک

در فیزیک بر اساس حالت ماده آب معمولاً به این نام‌ها خوانده می‌شود:

• جامد؛ یخ
• مایع؛ آب
• گاز؛ بخار آب
• پلاسما:بخار آب گرم تر

هواشناسی

در علم هواشناسی حالت‌های مختلف آب بر اساس نوع بارش یا معلق بودن آن در جو طبقه‌بندی می‌شود:

• باران
• تگرگ
• برف
• رگبار
• مه
• ابر
• شبنم
• بخار

محیط زیست

در علم محیط زیست:

• آب آشامیدنی
• فاضلاب یا پساب
• رواناب
• آب جاری
• مردآب
• گندآب
• تالاب
• دالاناب

منابع آبی

بر اساس منبعی که آب در آن قرار دارد و یا از آن به دست می‌آید:

• منابع آب
  • آب زیرزمینی
  • آب معدنی
  • آب سطحی
  • آب دریا
  • آب چشمه
  • آب قنات
  • آب چاه

مصارف مختلف

بر اساس نوع مصرف:

• آب آشامیدنی (یا آب شیر یا آب شرب)
• آب معدنی
• آب خالص
• آب یونیزه قلیایی

کیفیت فیزیکی

بر اساس کیفیت فیزیکی:

• آب تلخ
• آب شیرین

مشخصات شیمیایی

بر اساس مشخصات شیمیایی:

• آب سبک
• آب سنگین
• آب سخت
• آب مقطر

مسائل مذهبی

بر اساس مسائل مذهبی:

• آب جاری - اسلام
• آب کر - اسلام
• آب قلیل - اسلام
• آب مضاف - اسلام
• آب مطلق - اسلام
• آب مقدس - مسیحیت

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی

مولکول‌های آب و پیوند هیدروژنی

مولکول

نوشتار اصلی: آب (مولکول)

فرمول شیمیایی آب، H_۲O است؛ مولکول آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده‌است که با پیوندهای کووالانس به هم متصل شده‌اند. اتم‌های هیدروژن دارای بار مثبت هستند و با زاویه نزدیک به ۱۰۵ درجه در اطراف اتم اکسیژن قرار گرفته‌اند که این موضوع باعث قطبی شدن پیوندهای مولکول آب شده‌است. جرم مولی آب برابر ۱۸ گرم بر مول می‌باشد.

خاصیت مویینگی آب و جیوه به صورت کاو و کوژ

وزن مولکولی آب ۱۸ است. با این وزن مولکولی در شرایط کره زمین (از نظر فشار و دما) آب می‌بایستی به‌حالت گاز باشد.

امونیاک با وزن مولکولی ۱۷ در ۳۳ درجه سانتیگراد زیر صفر به حالت بخار است. سولفید هیدروژن Hydrogen sulfide (گاز فاضلاب) که وزن مولکولی آن ۳۴ است در پایین‌تر از ۵۹ درجه سانتیگراد زیر صفر هنوز بخار است.

توجه کنیم که آب تقریباً سه چهارم مساحت زمین را پوشانیده و تاثیر مهمی روی حرارت هوا و شرایط جوی دارد. اگر آب این حالت استثنایی را نداشت تغییرات جوی، شکل بلای آسمانی به‌خود می‌گرفت. و حیات در آن پایدار نمی‌ماند.

خواص فیزیکی آب (مقطر)

بی‌بو، بی‌رنگ و بی‌طعم. آب خواص ویژه‌ای دارد که آن را از دیگر مایعات متمایز کرده‌است. از این خواص ویژه می‌توان به ظرفیت گرمایی بالا، افزایش غیرعادی حجم به هنگام انجماد، کشش سطحی بالا، گرانروی بسیار پایین و بالا بودن گرمای نهان تغییر فاز اشاره نمود. دلیل بسیاری از این خاصیت‌ها وجود پیوند هیدروژنی در میان مولکولهای آب است. از خواص فیزیکی اعجاب آور آب این است که این ماده در هر دمایی در حالت مایع بخار می‌شود. چگالی آب در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱ اتمسفر برابر ۰٫۹۹۸ گرم بر سانتمیتر مکعب است. آب در فشار ۱ آتمسفر در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌جوشد و در دمای صفر درجه سانتی‌گراد منجمد می‌شود.

همچنین آب در ۴ درجه سانتی گراد بیشترین چگالی یعنی ۱ گرم بر سانتیمتر مکعب را دارد، که این مسئله از لحاظ علمی بسیار جالب است و یک استثنا به شمار می‌آید.

منابع آب در کره زمین

نوشتار اصلی: موجودیت آب در کره زمین

اگر کسی از فضا به زمین نگاه کند، آن را یک سیاره آبی رنگ و پر از آب خواهد دید. حجم کل آب‌های موجود در کره زمین، رقمی در حدود ۱٬۳۶۰ میلیون کیلومتر مکعب تخمین زده شده‌است. این حجم با توجه به چرخهٔ آب به طور دائم در بین منابع مختلف در حال جابه‌جایی‌است.

مهمترین منابع آب در کره زمین عبارتند از:

• آب‌های زیرزمینی (چاه، چشمه و قنات)
• آب‌های جوی (باران و برف)
• آب‌های سطحی (رودخانه، دریاچه، دریا و اقیانوس)

همچنین بخشی از آب موجود در کره زمین به‌صورت بخار در آتمسفر و بخش دیگری نیز به‌صورت جامد در یخچال‌های طبیعی وجود دارد.

حجم تقریبی میزان آب ذخیره شده در این منابع به این شرح است:

• اقیانوس‌ها: حدود ۱٬۳۲۰ میلیون کیلومتر مکعب (۹۷٫۲٪)
• یخچال‌های طبیعی: حدود ۲۵ میلیون کیلومتر مکعب (۱٫۷٪)
• سفره‌های زیرزمینی: ۱۳ میلیون کیلومتر مکعب (۰٫۹٪)
• آب‌های شیرین موجود در در دریاها، دریاچه‌ها و رودها: ۲۵۰ هزار کیلومتر مکعب (۰٫۰۲٪)
• بخار آب در هواکره حدود ۱۳ هزار کیلومتر مکعب (۰٫۰۰۱٪)

استفاده از آب

میانگین جهانی توزیع میزان استفادهٔ آب در بخش‌های مختلف در سال ۲۰۰۳ به صورت زیر بود:

• کشاورزی: حدود ۶۹٪
• صنعت: حدود ۲۳٪
• مصارف خانگی: حدود ۸٪

بخش کشاورزی به دلیل آبیاری محصولات میزان زیادی آب مورد استفاده قرار می‌دهد. از سال ۱۹۶۰ میانگین جهانی میزان برداشت آب از منابع به منظور آبیاری زمین‌ها ۶۰٪ افزایش یافته‌است و این در حالی‌است که بین ۲۰٪ تا ۳۰٪ آن تبخیر یا جاری می‌شود و به هدر می‌رود . میزان برداشت آب در کشورهای درحال توسعه به علت نداشتن ابزار مناسب دوبرابر کشورهای توسعه‌یافته برای هر هکتار است، درحالی که میزان محصولات کشاورزی آن‌ها یک‌سوم می‌باشد. به‌علاوه، در اکثر نقاط خشک و نیمه‌خشک، به علت کمبود بارش‌های جوی، ۹۰٪ آب مورد نیاز برای آبیاری زمین‌ها از آب شیرین تأمین می‌گردد، درحالی که کشورهای توسعه‌یافته این رقم را به ۴۰٪ رسانده‌اند.

توزیع میزان استفادهٔ آب به‌منظور مصارف خانگی نیز در نواحی گوناگون مختلف می‌باشد. به طور مثال و طبق آمار منتشر شده توسط برنامه عمران سازمان ملل متحد در سال ۲۰۰۶، میانگین میزان آب مصرفی در ایالات متحده حدود ۵۷۵ لیتر و در اروپا بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ لیتر در روز برای هر شخص می‌باشد، درحالی که در کشور موزامبیک این رقم حدود ۱۰ لیتر می‌باشد.

کمبود آب

وضعیت کنونی بحران آب در جهان

اگرچه حجم کلی آب‌های موجود برروی زمین نسبتاً زیاد می‌نماید اما متجاوز از ۹۷٪ این آب‌ها در دریاها و اقیانوسها متمرکز هستند و حدود ۲٪ نیز به صورت یخ و یخچال‌ها در مناطق قطبی تجمع یافته‌است. از یک درصد آب باقی‌مانده نیز بخش زیادی در اعماق زمین بوده که استخراج آن مشکل و از دسترس انسان به دور است.

به‌علاوه، منابع آب شیرین در سطح زمین به طور یک‌نواخت توزیع نشده‌اند. درحال حاضر، ۹ کشور ۶۰٪ کل منابع آب شیرین را به خود اختصاص می‌دهند: کانادا، چین، کلمبیا، پرو، برزیل، روسیه، ایالات متحده آمریکا، اندونزی و هند.

در مقابل حدود ۸۰ کشور با کمبود آب مواجه‌اند که برخی از آن‌ها تقریباً به هیچ منبع آب شیرین قابل توجهی دسترسی ندارند: کویت، بحرین، مالت، امارات متحده عربی، سنگاپور، اردن و لیبی.

با توجه به افزایش روزافزون جمعیت، توسعهٔ صنایع و افزایش آلودگی منابع آب شیرین، دسترسی به آب کافی و مناسب در برخی از کشورها به یک بحران جدی تبدیل شده‌است.

آلودگی آب‌های رودخانهٔ تیته در برزیل. در بسیاری از کشورها، علارغم وجود منابع کافی آب شیرین، تأمین آب آشامیدنی سالم با مشکل روبه‌رو است.

طبق آمار برنامه عمران سازمان ملل متحد در سال ۲۰۰۶:

• ۱٫۱ میلیارد نفر به آب آشامیدنی دسترسی ندارند.
• ۲٫۶ میلیارد نفر به آب کافی برای بهداشت دسترسی ندارند.
• ۷۰۰ میلیون نفر در ۴۳ کشور با مشکل کمبود پیوستهٔ آب مواجه هستند.
• ۱٫۸ میلیون کودک زیر ۵ سال هر روز از ابتلا به اسهال به علت آشامیدن آب ناسالم می‌میرند.

آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه آب

آب بیش از دوسوم سطح کره زمین را پوشانده‌است. ۹۷٫۶۳ درصد از آب‌های موجود در این سیاره در اقیانوس‌ها و دریاها انباشته شده‌اند، لیکن تنها حدود ۸/۲ درصد از آب‌های موجود قابل شرب می‌باشد. مقدار قابل توجهی از کل آب‌های سطح کره زمین به‌صورت مناطق قطبی، یخچال‌های طبیعی، رطوبت هوا و خاک می‌باشد که عملاً غیرقابل دسترسی‌است و تنها ۰٫۶۲ درصد از آن در رودخانه‌ها جاری بوده و یا به‌صورت دریاچه‌های آب شیرین و منابع زیرزمینی قرار گرفته‌اند و انسان‌ها آب آشامیدنی خود را از این منابع تأمین می‌نمایند.

امروزه این منابع محدود آب شیرین قابل دسترس در معرض انواع آلودگی‌های میکروبی و شیمیائی قرار گرفته، و آلاینده‌های فراوانی از طریق فاضلاب‌های صنعتی و کودهای شیمیائی منابع حیاتی انسان‌ها را به طور جدی تهدید می‌نماید.

۱) متأسفانه با توسعه تمدن جدید و صنعتی شدن جوامع، فاضلاب‌های صنعتی، مواد سمی، فلزات سنگین و آلودگی‌های مضر که برای سلامتی موجود تهدید به شمار می‌آید، از قبیل اسیدیته آزاد، مواد قلیائی، گازهای سمی، مواد رادیواکتیو، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، چربی و روغن و... را وارد آب‌های شیرین قابل دسترس می‌نمایند.

۲) مواد شوینده که در عصر ما بسیار توسعه یافته و حجم وسیعی را تشکیل می‌دهد، هر روز و هر ساعت از طریق چاه‌های فاضلاب وارد آب‌های زیرزمینی گردیده و مولکول‌های کربن‌دار حلقوی (هیدروکربورها) موجود در آنکه به آسانی قابل استحاله و تغییر نیستند، را وارد آب‌های زیرزمینی می‌گردانند و آلودگی شیمیائی ایجاد می‌نمایند. متأسفانه با تمام تلاشی که به عمل آمده در حال حاضر فقط ۲۵ درصد از پاک کننده‌ها (دترجنت‌ها) در شرایط معمولی تجزیه می‌گردند (جزء انواع تجزیه شونده می‌باشند) و ۷۵ درصد آن‌ها استحاله نمی‌گردد و مولکول‌های حلقوی کربن‌دار آن‌ها شکسته نمی‌شوند.

۳) تصفیه‌خانه‌های آب شرب جهت مبارزه با آلودگی‌ها با اضافه کردن مقداری کلر که ارزان‌ترین و قابل دسترس‌ترین آنتی‌اکسیدان است، میکروب‌ها و ویروس‌ها را در شرایطی خاص (نه به طور کامل) از بین می‌برند. هنگامی که کلر به عنوان گندزدائی کننده در تصفیه آب به کار می‌رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری‌هالومتان‌ها THMs یا هالوفرم‌ها را می‌نماید، تری‌هالومتان‌های اصلی عبارتند از: کلروفرم (CHCL3)، برمودی کلرومتان (CHBrCL2)، دی‌برموکلرومتان (CHBr2CL) و برموفرم (CHBr3). شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان‌زائی دارند، که برای سلامتی انسان‌ها جداً زیان‌بخش تشخیص داده شده‌اند. در شکل تصفیه آب به‌صورت رایج این‌گونه مواد همچنان در آب باقی می‌مانند و کلر اضافی باقی‌مانده نیز اثر زیان‌آور خود را بر سلامتی انسان‌ها وارد می‌سازد. در هر حال تصفیه‌های اولیه تأثیر زیادی در رابطه با مقابله با آلودگی شیمیائی و عناصر محلول در آب نمی‌توانند انجام دهند. فلزات مضر و نمک‌های زیان‌آور همچنان از طریق آب آشامیدنی وارد بدن انسان‌ها می‌گردند و اثرات تخریبی خود را به‌جای خواهند گذاشت.

۴) آب حاوی محلول نمک‌ها و فلزات زیان‌آور، که میزان آن با: رسانایی الکتریکی و مجموع جامدات محلول، مشخص می‌گردد، متابولیسم سلولی و سوخت و ساز سلول‌های بدن انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهد و دررسیدن غذا و اکسیژن کافی به نسوج و بافت‌های بدن اختلال ایجاد می‌نماید. این اختلال به‌صورت خستگی مفرط، ناراحتی‌های پوستی، ضعف در عضلات بدن، سردرد و... ظاهر می‌گردد. مواد زائد آب در سیستم گردش خون به‌صورت رسوباتی در جداره رگ‌ها باقی می‌مانند و موجب تصلب شرائین، فشار خون، کاهش کارائی کلیه‌ها و کاهش ترشحات مفید غدد بدن و نهایتاً سکته‌های قلبی، مغزی و سایر عوارض خطرناک می‌گردند.

۵) میزان آب موجود در بدن انسان ۶۶ درصد تا ۸۵ درصد است که مقدار آن در خون ۷۹ درصد می‌باشد. آب سالم و بهداشتی آبی‌است که قادر به انجام مأموریت‌های ضروری برای حیات پرنشاط و سالم باشد. سوخت و ساز سلولی عمدتاً توسط آب صورت می‌پذیرد و آب به طور دائم سلول‌ها و بافت‌ها را با حمل مواد غذائی تغذیه کرده و سپس مواد زائد آن‌ها را به خارج از بدن حمل می‌کند، که در صورت اشباع بودن مولکول‌های آب از عناصر زائد این توانائی کاهش می‌یابد و عوارض آن به‌صورت‌های گوناگون در زندگی ما ظاهر می‌گردد.

۶) توجه به امر بهداشت آب آشامیدنی و مضرات ناشی از آلودگی‌های مختلف آب در سال ۷۸ توجه همراهان گروه تصفیه آب را به خود جلب نمود. آنان جهت پرهیز دادن از امراض و ناراحتی‌های ناشی از این آلودگی‌ها، و توسعه آگاهی عمومی نسبت به آن‌ها تلاش‌های خود را آغاز کردند. استفاده گسترده از سیستم‌های تصفیه اسمز معکوس از نتایج این فعالیت‌هاست. اسمز معکوس سیستمی‌است که با بهره‌گیری از قانون اسمز در طبیعت می‌تواند آب‌های آلوده و ناسالم با عبور دادن از فیلتری مخصوص به نام غشاء به آب سالم بهداشتی تبدیل نماید، که نزدیک به مختصات استاندارد سازمان بهداشت جهانی می‌باشد. این سیستم مولکول‌های آب را غربال کرده و مولکول‌های اشباع نشده و سالم را از مولکول‌های اشباع شده جدا می‌نماید. انواع میکروب‌ها و ویروس‌ها که در اندازه‌های فیزیکی ۰۳/۰ تا ۳ میکرون مشخص می‌گردد و همچنین انواع فلزات سنگین و نمک‌های زیان‌آور را به‌صورت پساب خارج می‌نماید و تنها به آب سالم و بهداشتی اجازه عبور و خروج از سامانه را می‌دهد که قابل شرب و اطمینان‌آور است.

جنبه دینی

آب که از دیرباز به سبب حیاتی بودن مقدس شمرده می‌شود در یک آیین معنوی کاربردی تقدسبخش پیدا می‌کند. تقدس آن به گونه‌ای است که از یک سوی نماد زیست و زندگی و از سوی دیگر نماد پالایش و طهارت می‌باشد. آب در ترکیب با یک آیین‌های پاکیزگی و طهارت تبدیل به رکن اساسی در آیینهای مذهبی می‌شود. بر اساس باورهای اسلامی آب تنها مایع پاک کننده است. البته پاکی تنها به تمیزی اشاره نمی‌کند و مفهومی گسترده‌تر را فرا می‌گیرد. بر اساس دستور اسلام، هر مسلمان در روز باید ۵ بار با آب وضو بگیرد. وضو گرفتن قبل از خواندن نماز واجب است. همچنین در موارد بسیاری مسلمانان باید بدن خود را بطور کامل با آب شست‌وشو دهند که به آن غسل می‌گویند. البته غسل‌های مستحبی نیز در برخی روزهای عید و مناسبت‌های خاص از سوی رهبران اسلامی توصیه شده که موجب پاکی و طهارت جسم و در نتیجه ارامش روحی نیز می‌شود. این متن برداشتی است که منبع آن راهنمای فتاوای آیت‌الله خامنه‌ای است.

برخی باورهای دینی برای این عنصر مادی به خاطر پالایندگی جسم مرتبه پالایندگی روح نیز قائل شده‌اند. در بیان اسطوره ایزیس از ایزدان مصری آمده‌است که پیکر مرده ایزیس در آبهای نیل شناور بود و به زندگی برگشت به این خاطر که در آبهای نیل غسل داده شد. ایزدبانوی ماه، در اساطیر قبایل مائوری نیوزیلند، به نام مارما پس از اینکه به طور کامل از بین می‌رود، هرگاه در آبهای زندگانی خود را شست‌وشو می‌دهد دوباره شکوه گذشته خود را بازمی‌یابد.

نام وایورا، ایزدبانوی تندرستی در جزایر پلی‌نزی مرکزی، به معنای «آب زندگانی» است. در داستان حماسی گیلگمش، وقتی گیلگمش خسته و درمانده به دنبال زندگی جاودان رهسپار می‌شود، با سیدوری برخورد می‌کند. او در پاسخ گیلگمش که زندگی جاودان را خواستار است، نخست به او گوشزد می‌کند که زندگی جاودان ویژه ایزدان است و در این میان سهم انسان، لذت بردن از مواهب زندگی است. او خطاب به گیلگمش می‌گوید پوشاک نو به تن کن، تن را در آب بشوی و...

در این اسطوره شستن تن در آب، جزیی از سهم و قسمت انسان از زندگی، و از مواهب ارزشمندی که خدایان به انسانها بخشیدهاند، محسوب می‌شود.

جستارهای وابسته

• موجودیت آب در کره زمین
• آب تهران
• چرخه آب
• منابع آب

منابع

• Denny, M.W. and American Society of Zoologists. Meeting. Air and Water: The Biology and Physics of Life's Media. Princeton University Press, 1993. ISBN ‎9780691025186. Retrieved 2014-04-02. 

• ایران هیدرولوژی
• فرانسه Sagascience du CNRS
• Planete Bleue
• www.ab.isti.ir