Giáo trình hóa và vi sinh vật nước - Chương 1

Giáo trình “Hóa và vi sinh vật nước” là tài liệu được biên soạn để phục vụ cho việc giảng dạy, học tập của giáo viên và học sinh - sinh viên ngành Cấp thoát nước. Tài liệu cung cấp những kiến thức cơ sở về hai lĩnh vực: Hóa học nước và Vi sinh vật trong nước. Giáo trình được biên soạn theo đề cương học phần “Hóa và vi sinh vật nước” ở bậc cao đẳng ngành Cấp thoát nước đã được Hội đồng Khoa học và Đào tạo nhà trường thông qua. Giáo trình gồm 2...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình hóa và vi sinh vật nước - Chương 1 LỜI MỞ ĐẦU Giáo trình “Hóa và vi sinh vật nước” là tài liệu được biên soạn để phục vụ cho việc giảng dạy, học tập của giáo viên và học sinh - sinh viên ngành Cấp thoát nước. Tài liệu cung cấp những kiến thức cơ sở về hai lĩnh vực: Hóa học nước và Vi sinh vật trong nước. Giáo trình được biên soạn theo đề cương học phần “Hóa và vi sinh vật nước” ở bậc cao đẳng ngành Cấp thoát nước đã được Hội đồng Khoa học và Đào tạo nhà trường thông qua. Giáo trình gồm 2 phần: Phần I - Hóa học nước - Giới thiệu thành phần hoá học cũng như đặc tính lý, hóa, sinh tạo nên chất lượng các loại nước, các phương pháp phân tích thành phần của nước. Những kiến thức này phục vụ trong nghiên cứu, điều tra, quan trắc và quản lý chất lượng môi trường nước tự nhiên. Phần II - Vi sinh vật trong nước - Giới thiệu những kiến thức cơ bản về vi sinh vật, vi sinh vật chỉ thị, vi sinh vật trong quá trình xử lý nước,… Giáo trình không những phục vụ cho việc giảng dạy, học tập học phần “Hóa và vi sinh vật nước” mà còn là tài liệu tham khảo cho sinh viên trong quá trình thực tập học phần thí nghiệm nước. Mặc dù đã hết sức cố gắng, song do biên soạn lần đầu, giáo trình không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các đồng nghiệp và bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình được hoàn thiện hơn. Tác giả http://www.ebook.edu.vn PHẦN 1: HÓA HỌC NƯỚC Chương 1: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÓA NƯỚC 1. 1. Nước và tính chất của nước 1.1.1. Thành phần, cấu tạo và tính chất của nước a. Thành phần, cấu tạo của nước Nước là một hợp chất hoá học rất đặc biệt, trong đó mỗi nguyên tử hiđro góp một điện tử vào đôi điện tử dùng chung với nguyên tử oxy để tạo thành liên kết cộng hóa trị. Trong mỗi phân tử nước có hai nguyên tử hiđro và một nguyên tử oxy. 3000 C H2 O2 H2O Hai nguyên tử hiđro liên kết với oxy tạo góc liên kết 105o. Trong nguyên tử oxy, hạt nhân của nó thường có điện tích rất mạnh. Chính vì thế nó có xu hướng kéo điện tử bật khỏi nguyên tử hiđro nhỏ hơn. Kết quả là chúng có ưu thế trong mối liên kết cộng hóa trị. Do đó, trong phân tử nước có điện tích dương gần với nguyên tử hiđro và có điện tích âm gần với nguyên tử oxy. Hyđro có 3 đồng vị Proti (1H), Dơtri (2H) và Triti (3H). Trong thiên nhiên 1H chiếm từ 99,985 ÷ 99,986% tổng số nguyên tử; 2H chiếm từ 0,0139 ÷ 0,0151% tổng số nguyên tử; đồng vị 3H có tính phóng xạ, với chu kỳ bán hủy là 12,4 năm. Oxy cũng có 6 đồng vị: 14O, 15O, 16O, 17O, 18O, 19O nhưng chỉ có 3 đồng vị thiên nhiên là 16O (chiếm 99,759% tổng số nguyên tử), trong khi đó 17O (chiếm 0,037%) và 18 O (chiếm 0,037%). Hiđro được phát hiện vào thế kỷ thứ 16, do nhà giả kim thuật người thụy sỹ là paraxen (1493-1541). Oxy được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1711 do Karl Wilhem Scheele do một nhà hóa học người thụy điển (1742-1786). Nước có M = 18 là nước thường, chiếm 99,8% tổng lượng nước tự nhiên. Nước có M ≥ 19 là nước nặng, chiếm 0,2% tổng lượng nước tự nhiên. Hàm lượng các loại nước nặng trong tự nhiên phân bố rất khác nhau. Nguyên nhân là do hàng loạt các quá trình vật lý, hóa học, sinh học xảy ra khác nhau tạo ra sự phân bố các đồng vị (H và O) khác nhau. Nước là một phân tử phân cực, nên các phân tử nước có tính chất hấp dẫn lẫn nhau nhờ lực hút tĩnh điện. Sự hấp dẫn này tạo nên mối liên kết hiđro, nhờ đó ở nhiệt độ thường chúng ở trạng thái lỏng. Giữa các nhóm phân tử nước tồn tại xen kẽ với các phân tử nước đơn lẻ: mH2O ⇔ (H2O)m có ΔH < 0. Giá trị m thay đổi theo nhiệt độ (ở thể hơi m = 1; ở thể rắn m = 5;...). Ở trạng thái rắn, cấu trúc cơ bản gồm một phân tử nước ở trung tâm và bốn phân tử xung quanh, tập hợp thành hình dạng tứ diện (hình 1). http://www.ebook.edu.vn 1 Sự bền hóa cấu trúc của nước đá không những do có mặt các ion lỗ trống của nó, mà còn do đưa thêm vào những phân tử tạo được liên kết hiđro với các phân tử nước. Mặt khác, cấu trúc của nước được làm bền, khi nước còn nằm ở trạng thái lỏng và khi trộn lẫn nó với chất khác. b. Một số tính chất của nước - Nước thường và nước nặng có những tính chất vật lý khác nhau: Bảng 1. Một số tính chất vật lý của nước Nước nặng Nước thường Tính chất vật lý Η 2 16Ο (Η 2Ο ) 1 Η 2 16Ο ( D2Ο ) ...