Informatie

Bij welke zoutheid gaat water gewoon door ons heen?


Als water een laag zoutgehalte heeft, hydrateert het ons. Wanneer water een te hoge zoutconcentratie heeft, zoals zeewater, voert het water uit ons in plaats daarvan wanneer we het drinken. Bij welke zoutconcentratie zou water ons volledig onaangetast laten?


"Onaangetast" is onmogelijk. Als je homeostase bedoelde, waar vocht ingenomen = vocht uitgescheiden, nou dat gebeurt de hele tijd, en alle "output" is niet via de urine. Zweet, ademhaling, vocht in de ontlasting, etc. zijn vochtverlies. Het lichaam heeft constant water nodig. Vloeistofregulatie is een zeer complex systeem dat door het lichaam wordt beheerd via een verscheidenheid aan osmotische gradiënten in het lichaam en hormonen, dat niet alleen wordt aangedreven door de osmolariteit van de ingenomen vloeistof. In geen geval zou ingenomen vloeistof door de maag, dunne en dikke darm en dikke darm gaan zonder absorptie. Eenmaal geabsorbeerd vanuit het maagdarmkanaal naar de bloedbaan, reguleren onze nieren de vochtbalans. Raadpleeg het renine-angiotensine-aldosteronsysteem voor meer informatie.


13.10: Osmose - Waarom het drinken van zout water uitdroging veroorzaakt?

Voordat we de laatste colligatieve eigenschap introduceren, moeten we een nieuw concept presenteren. EEN semipermeabel membraan is een dun membraan dat bepaalde kleine moleculen wel doorlaat, maar andere niet. Een dun vel cellofaan werkt bijvoorbeeld als een semipermeabel membraan. Beschouw het systeem in figuur (PageIndex<1>).

  1. Een semipermeabel membraan scheidt twee oplossingen waarvan de verschillende concentraties zijn gemarkeerd. Vreemd genoeg is deze situatie niet stabiel, er is een neiging voor watermoleculen om van de verdunde kant (links) naar de geconcentreerde kant (rechts) te bewegen totdat de concentraties gelijk zijn, zoals in figuur (PageIndex<1b> ).
  2. Deze neiging heet osmose. Bij osmose blijft de opgeloste stof aan de oorspronkelijke kant van het systeem, alleen oplosmiddelmoleculen bewegen door het semipermeabele membraan. Uiteindelijk zullen de twee kanten van het systeem verschillende volumes hebben. Omdat een vloeistofkolom een ​​druk uitoefent, is er aan beide zijden van het systeem een ​​drukverschil (&Pi) dat evenredig is met de hoogte van de hogere kolom. Dit drukverschil wordt de osmotische druk, wat een colligatieve eigenschap is.

De osmotische druk van een oplossing is eenvoudig te berekenen:

waarbij (&Pi) de osmotische druk van een oplossing is, m is de molariteit van de oplossing, R is de ideale gaswetconstante, en t is de absolute temperatuur. Deze vergelijking doet denken aan de ideale gaswet die we in hoofdstuk 6 hebben besproken.

Voorbeeld (PageIndex<5>): Osmotische druk

Wat is de osmotische druk van een 0,333 M oplossing van C 6 H 12 O 6 bij 25°C?

Eerst moeten we onze temperatuur omrekenen naar kelvin:

Nu kunnen we de osmotische druk in de vergelijking substitueren, waarbij we de waarde voor . oproepen R:

[&Pi =(0.333M)links (0.08205frac echts )(298K) geennummer]

De eenheden zijn misschien niet logisch totdat we ons realiseren dat molariteit wordt gedefinieerd als mol per liter:

[&Pi =links ( 0.333frac echts )links (0.08205frac echts )(298K) geennummer]

Nu zien we dat de mollen, liters en kelvin opheffen, waardoor er atmosfeer overblijft, wat een eenheid van druk is. oplossen,

Dit is een flinke druk! Het is het equivalent van een waterkolom van 84 m hoog.

Wat is de osmotische druk van een 0,0522 M oplossing van C 12 H 22 O 11 bij 55°C?

Osmotische druk is belangrijk in biologische systemen omdat celwanden semipermeabele membranen zijn. In het bijzonder, wanneer een persoon intraveneuze (IV) vloeistoffen ontvangt, moet de osmotische druk van de vloeistof ongeveer hetzelfde zijn als bloedserum om eventuele negatieve gevolgen te voorkomen. Figuur (PageIndex<3>) toont drie rode bloedcellen:

  • Een gezonde rode bloedcel.
  • Een rode bloedcel die is blootgesteld aan een lagere concentratie dan normaal bloedserum (a hypotoon oplossing) is de cel opgezwollen terwijl het oplosmiddel de cel binnenkomt om de opgeloste stoffen binnenin te verdunnen.
  • Een rode bloedcel die is blootgesteld aan een hogere concentratie dan normaal bloedserum (hypertoon) water verlaat de rode bloedcel, zodat het op zichzelf instort. Alleen als de oplossingen binnen en buiten de cel hetzelfde zijn (isotoon) zal de rode bloedcel zijn werk kunnen doen.

Osmotische druk is ook de reden dat je geen zeewater moet drinken als je gestrand bent op een reddingsboot in de oceaan zeewater heeft een hogere osmotische druk dan de meeste vloeistoffen in je lichaam. Jij kan drink het water, maar als je het inneemt, trekt het water uit je cellen, omdat osmose het zeewater verdunt. Ironisch genoeg zullen je cellen sterven van de dorst, en jij zult ook sterven. (Het is oké om het water te drinken als je gestrand bent op zoet water, althans vanuit het perspectief van de osmotische druk.) Osmotische druk wordt ook belangrijk geacht & mdashin naast capillaire werking & mdashin om water naar de toppen van hoge bomen te krijgen.


Hoe gaan vissen om met het zoutgehalte of het gebrek aan water, en waarom is de zoutconcentratie van belang?

Ten eerste kunnen niet alle vissen alle zoutgehaltes aan. Die vissen die grote veranderingen in zoutconcentraties niet aankunnen, worden stenohaliene vissen genoemd. Ze geven de voorkeur aan de gezellige kleine zoutconcentraties waaraan hun lichaam fysiologisch is aangepast. Vissen die fluctuaties in zoutniveaus kunnen verdragen en zich daaraan kunnen aanpassen, worden Euryhaline-vissen genoemd.

Je schattige goudvis is een stenohaline-vis, die de voorkeur geeft aan zijn zoetwaterhabitat met heel weinig zout. Aan de andere kant zijn zalm en forel euryhaline-vissen, die een deel van hun leven in zoet water leven en vervolgens migreren naar hun mariene zoutwaterhabitats.

Ondanks dat vissen in water leven, kunnen ze het risico lopen uitgedroogd te raken (of logischer, overgehydrateerd). Om dit te voorkomen, passen vissen een aantal zeer interessante tactieken toe.


Osmose Eggsperiment

Scott Eddleman
Directeur Productontwikkeling en Innovatie

Invoering

Water gaat in en uit cellen door een speciaal type diffusie genaamd osmose. Osmose is de diffusie van watermoleculen over een selectief permeabel membraan van een gebied met een hogere waterconcentratie naar een gebied met een lagere waterconcentratie. Al onze cellen zijn omgeven door een selectief permeabel membraan waar watermoleculen doorheen kunnen. In dit eenvoudige experiment zullen je leerlingen een eimembraan gebruiken om te modelleren hoe osmose werkt in dierlijke cellen.

Wetenschapsnormen van de volgende generatie

  • LS1.A: Structuur en functie. Binnen cellen zijn speciale structuren verantwoordelijk voor bepaalde functies, en het celmembraan vormt de grens die bepaalt wat de cel binnenkomt en verlaat.
  • Wetenschaps- en ingenieurspraktijken: Modellen ontwikkelen en gebruiken
  • Transversale concepten: Structuur en functie

Cijferniveau

Overwegingen

Deze activiteit werkt het beste voor studenten die in groepen van 2 tot 3 werken en vindt als volgt plaats over 3 dagen:

Dag 1 Eierschalen oplossen 15 minuten
Dag 2 Het experiment opzetten 30 minuten
Dag 3 Gegevens vastleggen en een laboratoriumrapport invullen 45 minuten

Materialen

  • 2 verse eieren
  • Witte azijn (ongeveer 600 ml)
  • 2 containers (groot genoeg om een ​​ei te bevatten en volledig te bedekken met vloeibare bekers van 600 ml werken goed)
  • Grote Lepel
  • Gedestilleerd water (ongeveer 300 ml)
  • Maissiroop (ongeveer 300 ml)
  • Evenwicht
  • 2 kleine papieren borden
  • Vet potlood

Voorbereiding en procedure

De eerste stap is om de eierschaal op te lossen en het membraan bloot te leggen. Hiervoor laten de leerlingen de eieren 24 uur weken in azijn. Azijn bevat azijnzuur dat reageert met het calciumcarbonaat in de schaal. Wanneer de leerlingen de eieren voor het eerst in azijn leggen, laat ze dan kijken naar de kleine belletjes die zich rond de eieren vormen. Dit is het bewijs dat er een chemische reactie plaatsvindt. De onderstaande procedures omvatten de stappen voor het oplossen van de schelpen en het voltooien van het experiment.

  1. Gebruik het vetpotlood om een ​​bakje en een papieren bordje 𠇎gg 1” en het andere bakje en een papieren bordje 𠇎gg 2.” te labelen. Plaats voorzichtig een ei in elk bakje.
  2. Giet genoeg azijn over elk ei om het volledig te bedekken.
  3. Observeer de eieren een paar minuten en noteer eventuele veranderingen.
  4. Laat de eieren 24 uur in hun containers staan.
  5. Observeer de eieren de volgende dag en noteer uw waarnemingen.
  6. Giet langzaam de azijn uit elke container. Wees heel voorzichtig dat u de eiervliezen niet scheurt.
  7. Verwijder de eieren voorzichtig met de eetlepel, spoel ze af met water en leg ze elk op een eigen gelabeld papieren bord. Zet de containers voor nu opzij.
  8. Meet en noteer de massa van elk ei en plaats elk ei vervolgens terug in de originele container.
  9. Giet gedestilleerd water in de Egg 1-container totdat het ei volledig bedekt is.
  10. Giet glucosestroop in de Egg 2-container totdat het ei volledig bedekt is.
  11. Zet de 2 containers een nacht op een veilige plaats. Opmerking:Laat de leerlingen een voorspelling doen over wat ze denken dat er met de massa van elk ei zal gebeuren.
  12. Observeer na 24 uur elk ei en noteer uw waarnemingen.
  13. Giet langzaam het water of de siroop uit elke container. Wees heel voorzichtig dat u de eiervliezen niet scheurt.
  14. Verwijder de eieren voorzichtig met de lepel, spoel ze af met water en plaats ze elk op een eigen gelabeld papieren bord.
  15. Meet en noteer de massa van elk ei. Bereken en noteer de verandering in massa.

Voorbeeldgegevenstabel


Ei
Massa na weken in azijn (g) Massa na weken in water of glucosestroop (g) Verandering in massa
1 75.5 110.0 + 34.5
2 83.5 66.5 -17.0

Conclusie

De leerlingen moeten opmerken dat het ei in gedestilleerd water mollig was en aan massa won, terwijl het ei in glucosestroop verschrompelde en aan massa verloor.

Deel na het experiment met uw leerlingen dat eiwit voor ongeveer 90% uit water bestaat en bespreek met hen hoe het eimembraan (zoals een celmembraan) selectief doorlaatbaar is. Het laat sommige moleculen door, zoals water, terwijl het grotere moleculen zoals suiker blokkeert.

Op basis van het begrip van studenten over osmose en diffusie, zouden ze moeten kunnen uitleggen dat het plaatsen van het ei in gedestilleerd water ervoor zorgde dat water van de buitenkant van het ei, waar de concentratie hoger was, naar de binnenkant van het ei, waar de concentratie lager was . Het omgekeerde gebeurde voor het ei in glucosestroop. Omdat glucosestroop een grote hoeveelheid suiker bevat, verplaatsten watermoleculen zich van de binnenkant van het ei naar een gebied met een lagere concentratie buiten het ei.

Extensies

  1. Laat de leerlingen een manier bedenken om het verschrompelde ei weer mollig te maken.
  2. Laat de leerlingen onderzoeken plannen en uitvoeren met behulp van andere oplossingen, zoals zout water, en ook met voedselkleuring.
  3. Laat de leerlingen een tekening maken die laat zien hoe osmose werkt. Ze kunnen ook een fysiek model maken met stukjes snoep om watermoleculen weer te geven.

Dit vind je misschien ook leuk


11 voorbeelden van osmose in het echte leven

Osmose is een eenvoudig natuurlijk proces dat overal om ons heen en in ons plaatsvindt, en het is een van de meest vitale processen voor onze overleving. Alles heeft de neiging om in evenwicht te komen en bij evenwicht wordt de meest cruciale rol gespeeld door het water. Zelfs elke cel van ons lichaam, planten en dieren om ons heen overleeft door osmose. Osmose functioneert als een Reddingsboei. Van het helpen van cellen om te overleven tot de ontzilting van zeewater, het betrokken proces is osmose. Laten we eens kijken naar enkele interessante voorbeelden van osmose in ons dagelijks leven, maar laten we eerst eens kijken: wat is osmose?

Definitie van osmose

Osmose is de beweging van water uit minder geconcentreerd naar de meer geconcentreerd oplossing door een semi-permeabel membraan.

1. Cruciaal in de overleving van planten

Wanneer we planten water geven, geven we meestal water aan het uiteinde van de stengel en de grond waarin ze groeien. Vandaar dat de wortels van de planten water absorberen en van de wortels stroomt water naar verschillende delen van planten, of het nu bladeren, vruchten of bloemen zijn. Elke wortel fungeert als een semipermeabele barrière, waardoor watermoleculen kunnen overgaan van hoge concentratie (bodem) naar lage concentratie (wortels). Wortels hebben haren, wat het oppervlak en dus de wateropname door de planten vergroot.

2. Helpt bij het reguleren van het leven van onze cel

We drinken water, maar ook onze cellen nemen het op door osmose op dezelfde manier als plantenwortels. Naarmate de concentratie van afvalproducten in een cel stijgt, neemt de osmotische druk tussen de binnen- en buitenkant van de celwand, die een semipermeabel membraan is, toe en neemt de cel water op uit het bloed, wat een meer verdunde oplossing is dan de celwand. cytoplasma van de cel. Zelfs de primaire voedingsstoffen en mineralen worden via osmose naar de cellen overgebracht. Ook neemt onze darm voedingsstoffen en mineralen op via osmose.

3. Ooit geprobeerd harsen of droog fruit in water te weken. wat is er gebeurd?

Welnu, als we harsen in water weken, zwellen ze op en dit is alles wat er gebeurt door osmose. Water reist van hoge concentratie naar lage concentratie en blijft door osmose in beweging totdat het evenwicht is bereikt, dat wil zeggen wanneer de concentratie van beide oplossingen hetzelfde is.

4. Verantwoordelijk voor je gesnoeide of gerimpelde vingers

Als we in de badkuip zitten of onze vingers een tijdje in water onderdompelen, worden ze rimpelig. En dat komt ook door osmose. De huid van onze vingers absorbeert water en wordt uitgezet of opgeblazen, wat leidt tot de gesnoeide of gerimpelde vingers.

5. Osmose kan slakken of slakken doden

Je hebt vast wel eens gehoord van het doden van slakken of slakken door er zout op te strooien. Nou, het is niets anders dan het proces van osmose dat hen doodt. De vloeistof erin komt naar buiten en probeert de zoutconcentratie te verdunnen en de slijmlaag te behouden, en daarom verliezen ze uiteindelijk water. Te veel zout en slakken of slakken zullen opdrogen en sterven!

6. Reden om dorst te krijgen

We hebben meestal dorst na het eten van zout voedsel, omdat zout een opgeloste stof is en na het consumeren van veel zout, worden onze cellen geconcentreerd met zout, wat het proces van dorst op gang brengt. Dus onze cellen absorberen water en we voelen dorstig, en daarom beginnen we water te drinken.

7. Helpt je van keelpijn af te komen

Als u keelpijn heeft, zijn de cellen en weefsels rondom de keel opgezwollen door het teveel aan water. Het zoute water dat we gebruiken om te gorgelen heeft een lagere waterconcentratie dan de cellen van de keel. Dus watermoleculen verplaatsen zich van de gezwollen cellen van de keel naar het zoute water en verminderen pijn en zwelling.

8. Helpt bij het bewaren van uw voedsel

De reden waarom we langer van augurken en jam kunnen genieten zonder bang te hoeven zijn voor bederf, is osmose. Pickles en Jams worden al tientallen jaren gebruikt als snelle spreads en kant-en-klaar voedsel voor zowel kinderen als volwassenen. Ze bevatten beide een hoog gehalte aan zout en suiker, die respectievelijk dienen als een natuurlijk conserveermiddel voor fruit en groenten. Hoewel groenten en fruit zeer vatbaar zijn voor bacteriële aanvallen, is de hoge zout- en suikerconcentratie hypertoon voor bacteriecellen, en bacteriecellen verliezen water en het doodt ze door uitdroging voordat ze de voedsel verwend worden.

9. Helpt u om zuiver water te krijgen

RO'8217's zijn in bijna elk huis geïnstalleerd in het scenario van vandaag. Eigenlijk is dit strikt genomen geen osmose, maar omgekeerde osmose, daar staat RO voor. Omgekeerde osmose is het proces van omgekeerde osmose. Terwijl osmose van nature voorkomt, zonder de tussenkomst van energie, moet u echter energie toedienen aan de meer zoute oplossing om het proces van osmose om te keren. Een omgekeerde osmose-membraan is een semi-permeabel membraan dat wel watermoleculen doorlaat, maar niet de meeste opgeloste zouten, organische stoffen, bacteriën en pyrogenen. U moet het water echter door het membraan voor omgekeerde osmose 'duwen' door een druk uit te oefenen die groter is dan de natuurlijk voorkomende osmotische druk om water te ontzilten (demineraliseren of deïoniseren) tijdens het proces, waardoor zuiver water kan passeren terwijl u het vasthoudt. een meerderheid van de verontreinigingen terug. Omgekeerde osmose wordt ook gebruikt bij het op grote schaal ontzilten van zeewater om er drinkwater van te maken.

10. Bespaart ogen van droge contactlenzen

Zachte contactlenzen bestaan ​​uit semipermeabele materialen. Als u contactlenzen draagt ​​nadat u ze in een steriele zoutoplossing hebt bewaard, komt de concentratie van de zoutoplossing in de contactlenzen overeen met het zoutgehalte in de natuurlijke vloeistof die uw ogen bevochtigt. De contactlenzen blijven vochtig, zacht en comfortabel. Als je lenzen in gedestilleerd water bewaart, is de zoutconcentratie in de oogvloeistof hoger en stroomt er water uit de lenzen, waardoor ze langzaam uitdrogen.

11. Helpt bij het handhaven van de waterbalans in ons lichaam

Nieren zijn het vitale orgaan van ons lichaam, dat helpt bij het verwijderen van afval en giftige stoffen. Osmose vindt plaats om water uit afvalmateriaal te winnen. Nierdialyse is een voorbeeld van osmose. In dit proces verwijdert de dialysator afvalproducten uit het bloed van een patiënt via een dialyserend membraan (werkt als een semi-permeabel membraan) en voert deze door in de tank met dialyseoplossing. Omdat de rode bloedcellen groter zijn, kunnen ze niet door het membraan en worden ze in het bloed vastgehouden. Zo worden door het proces van osmose afvalstoffen continu uit het bloed verwijderd.


Kan zeewater de zoetwatercrisis oplossen?

Experts wegen in op wat ontzilting tegenhoudt.

Dit verhaal maakt deel uit van een speciale National Geographic News-serie over mondiale waterkwesties.

Aangezien tegen 2025 naar verwachting 1,8 miljard mensen zullen leven in gebieden met extreme waterschaarste, wordt ontzilting - het verwijderen van zout uit water - steeds vaker als oplossing voorgesteld.

Maar voordat ontzilting echt een verschil kan maken bij het oplossen van de dreigende watercrisis, moeten ambtenaren en experts zich inzetten om obstakels te overwinnen die het proces duur en inefficiënt maken, stelt een nieuw artikel.

Wetenschappers voorspellen dat in 2016 de hoeveelheid zoet water die door ontziltingsinstallaties wordt geproduceerd, meer dan 38 miljoen kubieke meter per jaar zal bedragen, of twee keer zoveel als in 2008.

Moderne ontziltingsinstallaties gebruiken een technologie die omgekeerde osmose wordt genoemd, waarbij zout water door ultradunne, semipermeabele plastic membranen wordt geperst. Omdat ze niet kunnen passeren, worden grote moleculen of ionen, zoals zout, uitgefilterd, zodat zoet water aan de andere kant naar buiten stroomt. (Zie diagrammen van drie voorgestelde alternatieven voor ontzilting met omgekeerde osmose.)

Deze methode verspilt veel minder energie dan eerdere ontziltingstechnieken, zoals het verwarmen van zeewater en het winnen van zoet water uit de stoom. Maar een typische omgekeerde osmose-installatie kan nog steeds tot 40 procent van zijn bedrijfskosten besteden aan het opwekken van elektriciteit om het systeem te laten werken - een belangrijke reden waarom ingenieurs op zoek zijn naar manieren om kosten te besparen en installaties efficiënter te maken, te beginnen op membraanniveau.

Situatie Normaal: Allemaal vervuild?

Omgekeerde osmose-membranen zijn verbeterd sinds hun uitvinding in de jaren zestig. De membranen van tegenwoordig zijn bijvoorbeeld beter in staat om water door te laten en zouten buiten te houden.

De membranen zijn ook beter bestand tegen bacteriële besmetting, maar dat betekent niet dat het probleem van "membraanvervuiling" volledig is opgelost.

"Als je een membraan bedient, zullen bacteriën in het water zich ophopen op de dunne selectieve laag, waardoor het moeilijker wordt om water er doorheen te persen", legt Menachem Elimelech uit, een milieu-ingenieur aan de Yale University, die co-auteur van het nieuwe artikel was.

Chloor kan worden gebruikt om de bacteriën te verwijderen, maar de huidige membranen voor omgekeerde osmose zijn nog steeds erg gevoelig voor chloor en worden snel afgebroken wanneer ze worden blootgesteld aan de agressieve chemicaliën.

"Er moet veel aandacht zijn om membranen te ontwikkelen die chloorbestendig zijn," zei Elimelech.

Prefab ontziltingsinstallaties?

Hoe goed de membranen ook worden, omgekeerde osmose-installaties zullen echter goedkoper moeten worden om te bouwen en te gebruiken als ze willen voldoen aan de eisen van een steeds dorstiger wordende wereld, vooral in ontwikkelingsregio's.

Een manier om dit te doen, is door plantcomponenten en -methoden te standaardiseren en kleinere, efficiëntere planten te creëren, zei Yoram Cohen, een professor in chemische en biomoleculaire engineering aan de Universiteit van Californië, Los Angeles (UCLA).

"Waarom zijn [personal computers] zo goedkoop?" vroeg Cohen, die niet betrokken was bij de nieuwe beoordeling. "Dat komt omdat de techniek gestandaardiseerd is. Je kunt bij iedereen onderdelen kopen en deze ruilen of combineren tot je eigen ontwerp."

Een andere manier om de kosten te verlagen en planten te verbeteren, is door meer te investeren in onderzoek, ontwikkeling en onderwijs, zei Cohen.

In de Verenigde Staten is dergelijke financiering in ieder geval ontoereikend, zei Cohen. Hij maakt zich zorgen dat de VS binnenkort voorbijgestreefd kunnen worden in ontziltingsonderzoek door landen als Singapore, Israël, Australië, Spanje en Nederland.

Ontzilting, voegde hij eraan toe, moet worden toegevoegd als een basiselement van een niet-gegradueerde technische opleiding.

Als dergelijke stappen niet worden genomen, waarschuwde hij, zullen de VS afhankelijk worden van andere landen voor een technologie die in eigen land wordt uitgevonden.

"De eerste membranen voor waterontzilting werden hier aan de UCLA ontwikkeld door Sidney Loeb en Srivasa Sourirajan in de jaren zestig", en het paar bouwde later 's werelds eerste werkende omgekeerde osmose-installatie in 1971, zei Cohen.

Een andere puzzel is wat te doen met het zoute water, of pekel, gemaakt als onderdeel van het ontziltingsproces.

Als een plant dicht bij de oceaan staat, kan de pekel veilig weer in zee worden losgelaten als deze vooraf is opgelost.

Maar het wegwerken van deze geconcentreerde oplossing is problematischer voor installaties voor omgekeerde osmose (RO) in het binnenland. "Als je niet in een kustgebied bent, is dat niet eenvoudig", zei Cohen.

"Er zijn voorschriften die in sommige regio's kunnen voorkomen dat het RO-concentraat terugvloeit naar een oppervlaktewaterlichaam of naar het riool. En in bepaalde gebieden is het injecteren van dat water ondergronds misschien niet toegestaan ​​en kan het erg duur zijn."

Ondanks de belofte van RO, is Elimelech van Yale bezorgd dat landen RO-ontzilting zouden kunnen zien als een wondermiddel voor waterproblemen. In veel gevallen zijn de beste opties misschien iets minder sexy, maar ook goedkoper: slimmere ruimtelijke ordening en gewoon-oud waterbeheer bijvoorbeeld.

"Je kunt niet volledig vertrouwen op ontzilting", zei hij, "als je andere alternatieven hebt."

Ontziltingsrapport dat op 5 augustus wordt gepubliceerd in het tijdschrift Science.


Salty Science: hoe oplosbare oplossingen te scheiden

Invoering
Heb je ooit zand en zout met elkaar gemengd en je afgevraagd hoe je ze weer zou kunnen scheiden? Als je ze zou moeten scheiden, zou je dan nachtmerries hebben van een piepklein pincet, een vergrootglas en uren besteed aan het uit elkaar halen van korrels zout en zand? Wees niet bang, er is een andere manier! Met behulp van de verschillen in oplosbaarheid tussen zout en zand, kun je de eenvoudige "oplossing" voor dit probleem vinden.

Achtergrond
Chemie is voor het grootste deel de studie van materie en hoe deze zich gedraagt ​​en interageert met andere soorten materie. Alles om ons heen is gemaakt van materie. Een belangrijke eigenschap die materie heeft, is oplosbaarheid. Daar denken we aan als we iets oplossen in water. Als een chemische stof oplosbaar is in water, dan zal het oplossen of verdwijnen als je het aan water toevoegt. Als het niet oplosbaar is, zal de chemische stof niet oplossen en kun je het zien, hetzij gesuspendeerd in het water of op de bodem van de container.

Wanneer een chemische stof wordt opgelost in een vloeistof, zoals water, ontstaat er een oplossing. In een oplossing is de vloeistof het oplosmiddel en de oplosbare chemische stof die wordt toegevoegd aan en oplost in de vloeistof is de opgeloste stof. Ook al lost een oplosmiddel een opgeloste stof op, de laatste mengt zich erin, maar is er nog steeds. Als je alle vloeistof uit de oplossing zou verdampen, zou je weer de droge opgeloste stof overhouden. In feite is dit hoe zout wordt verwerkt in gigantische zoutvlakten waar zeewater langzaam verdampt, waardoor enorme hoeveelheden zeezout achterblijven.

Materialen
&bull-zeef (optioneel)
&stier Zout
&stier Zand
&stier Een servet
&stier Vergrootglas
&bull Twee glazen potten met deksel
&stier Maatbeker
&stier Water
&stier Waterkoker of pot
&stier Twee lepels
&bull Fornuis en oven
&stier-trechter
&bull Koffiefilter
&stier Lepel
&bull Ovenwanten

Voorbereiding
&bull Als er veel vuil in het zand zit, gebruik dan een zeef om het grote vuil eruit te filteren en het zand te zuiveren.
&bull Leg apart wat zout en zand op een servet en bekijk met het vergrootglas het zout en het zand nauwkeurig. Wat valt je op? Hoe verhoudt de grootte, vorm en kleur van de zandkorrels zich tot de zoutkorrels?
&bull Wees voorzichtig bij het gebruik van het fornuis en de oven en bij het omgaan met kokend water. Een volwassene zou je bij deze stappen moeten helpen.

Procedure
&bull Voeg in een glazen pot een kwart kopje zout en een kwart kopje zand toe. Doe de deksel op de pot en schud totdat het zout en het zand volledig met elkaar vermengd zijn.*
&bull Bestudeer het mengsel nauwkeurig met behulp van de vergrootlens. Wat valt je op? Kun je de afzonderlijke korrels zout en zand nog zien?
&bull Vul de waterkoker of pot met minimaal één kopje water. Verwarm het water op het fornuis tot het kookt. Wees voorzichtig bij het gebruik van de kachel en het omgaan met kokend water. Een volwassene zou je hierbij moeten helpen.
&bull Giet heel voorzichtig een half kopje kokend water in de pot en roer het mengsel met een lepel. Wees voorzichtig bij het hanteren van het kokende water, hierdoor wordt de pot erg heet! (Let op: je moet het water heel langzaam gieten, zodat de glazen pot niet breekt door een snelle temperatuurverandering.)
&bull Bestudeer de oplossing nauwkeurig met behulp van de vergrootlens. Wat valt je op? Kun je de afzonderlijke korrels zout en zand nog zien?
&bull Plaats het koffiefilter in de trechter en plaats de trechter op de tweede glazen kan. Giet de gehele oplossing langzaam over het filter. Terwijl de oplossing door het filter sijpelt, laat u deze in de tweede pot verzamelen.
&stier Wat zie je als je naar het koffiefilter kijkt? Schraap met een lepel voorzichtig eventuele deeltjes van het koffiefilter en doe ze in de eerste kan.
&bull Zet de oven op 325 graden Fahrenheit. Wees voorzichtig bij het gebruik van de oven en vraag een volwassene om u hierbij te helpen. Plaats beide potten op een bakplaat en bak ze in de oven totdat al het water eruit is verdampt. Dit kan meer dan een uur duren. Wat valt je op als je op de potten kijkt hoeveel water is verdampt?
&bull Zet de oven uit en laat hem afkoelen. (Wanneer glas zeer snel van temperatuur verandert, kan het breken.) Verwijder vervolgens voorzichtig de potten met ovenwanten en laat ze afkoelen tot kamertemperatuur. Ze zullen waarschijnlijk nog steeds erg heet zijn!
&bull Nadat de potten zijn afgekoeld, bekijkt u de inhoud nauwkeurig met het vergrootglas. Wat valt je op? Kun je de afzonderlijke korrels zout en zand nog zien? Zijn ze met elkaar vermengd of gescheiden?
&stier Extra : Aan het einde van deze activiteit kun je voorzichtig een maatbeker gebruiken om de hoeveelheid zout en zand af te meten. Komen deze bedragen overeen met de bedragen waarmee u bent begonnen? Waarom denk je dat dit is gebeurd?
&stier Extra: Veel verschillende chemicaliën hebben een verschillende mate van oplosbaarheid. Door verschillende hoeveelheden zout, suiker of bakpoeder aan water toe te voegen, kun je zien hoe oplosbaar elke chemische stof is. Voeg gewoon elke chemische stof, één theelepel per keer, toe aan een halfvol glas water totdat je merkt dat het niet meer oplost als je het roert. Welke chemische stof is het meest oplosbaar (lost het meest op in dezelfde hoeveelheid water) welke chemische stof is het minst oplosbaar?
&stier Extra: Hoe kan temperatuur de oplosbaarheid van een chemische stof beïnvloeden? Probeer dezelfde hoeveelheid suiker op te lossen in heet water, water op kamertemperatuur en ijskoud water, waarbij je elke keer dezelfde hoeveelheid water gebruikt. Wat gebeurt er? Kun je andere variabelen bedenken die de oplosbaarheid kunnen beïnvloeden?


*Correctie (6/11/12): De zin is na het plaatsen aangepast om de verwijzing naar vloeistoffen in dit stadium van de activiteit te verwijderen, alleen vaste stoffen & mdashsand en salt & mdash zijn gemengd.

Observaties en resultaten
Toen je het kokende water toevoegde, loste het zout dan op of verdween het? Kwam na het drogen in de oven het zout in de tweede pot en zat het meeste zand in de eerste pot?

Zout is oplosbaar in water, terwijl zand onoplosbaar (niet oplosbaar) is in water. Als zand oplosbaar zou zijn in water, zouden we geen mooie zandstranden hebben! Hierdoor zou, wanneer het kokende water aan het mengsel van zout en zand werd toegevoegd, het zout moeten zijn opgelost of verdwenen, terwijl het zand zichtbaar bleef, waardoor een donkerbruine oplossing ontstond met mogelijk wat zanddeeltjes aan de wanden van de pot . Temperatuur kan de oplosbaarheid van een chemische stof beïnvloeden, en in het geval van zout in water verbeterde de hete temperatuur van het kokende water het vermogen van het zout om erin op te lossen. Het opgeloste zout zou gemakkelijk door het koffiefilter en in de tweede pot moeten zijn gegaan, terwijl de modderige, onopgeloste zanddeeltjes op het koffiefilter vast kwamen te zitten (eventueel ook gemengd met wat zout). Nadat de vloeistof in de twee potten in de oven was verdampt, zou het zout in de tweede pot weer zichtbaar moeten zijn, meestal als een knapperige witte substantie langs de zijkanten en de bodem van de tweede pot.

Meer te ontdekken
Kwestie van Chem4Kids.com
Oplossingen van Chem4Kids.com
Een oplosbare scheidingsoplossing van Science Buddies

Deze activiteit wordt u aangeboden in samenwerking met Science Buddies


Waarom leven de meeste haaien in?

Onlangs vroeg mijn 5-jarige dochter me waarom de meeste haaien in zout water leven. Kun je me helpen haar een antwoord te geven?

Weer een geweldige vraag!

Om de complexe chemische reacties uit te voeren die het leven in stand houden, hebben alle levende wezens - inclusief haaien en mensen - een voorraad water en zouten in hun lichaam. Hoewel de huid en ander levend weefsel er solide uitziet, heeft het in feite kleine poriën. Kleine moleculen zoals water en zouten kunnen gemakkelijk heen en weer door de huid gaan. Maar als er meer van één soort molecuul aan de ene kant van de huid is dan aan de andere, zullen sommige moleculen zich verplaatsen van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie, via een natuurlijk proces dat 'diffusie' wordt genoemd. Diffusie zal plaatsvinden totdat de concentratie van dat molecuul aan weerszijden van de huid gelijk is. Diffusie is hetzelfde proces waarbij een suikerklontje volledig oplost in een kopje thee of koffie: de suikermoleculen verspreiden zich uiteindelijk van een gebied met een hoge concentratie (de kubus) naar een gebied met een lage concentratie (de thee of koffie), alle delen van de thee of koffie zijn even suikerachtig.

De zee bestaat voornamelijk uit water, maar opgelost in het water zijn ook verschillende zouten. De concentratie van zouten in zeewater is meestal ongeveer 3 tot 4%. Het levende weefsel van mensen en de meeste vissen is aanzienlijk minder zout dan dit. Als gevolg hiervan is er meer zoet water in de mens of vis dan buiten in de zee. Als reactie daarop verspreidt water zich op natuurlijke wijze vanuit het lichaam over de huid, alsof het probeert de buitenzee te verdunnen. (De diffusie van water over een semi-permeabel membraan is een speciaal geval van diffusie, voor de eenvoud gewoonlijk 'osmose' genoemd, ik blijf hier diffusie gebruiken.) De menselijke huid is relatief waterdicht, maar de huid van vissen in nogal lek. Als gevolg hiervan verliezen de lichamen van de meeste zeevissen voortdurend zoet water aan de omringende zee. Maar alle levende wezens hebben een toevoer van water in hun lichaam nodig om goed te kunnen functioneren. Wat de meeste vissen moeten doen om het water dat hun lichaam nodig heeft te herstellen, is heel veel zeewater drinken. Je kent de uitdrukking "Drinkt als een vis" wel eens? Nou, het is waar: zeevissen drinken bijna constant zeewater. Om het overtollige zout in het zeewater kwijt te raken, hebben veel vissen gespecialiseerde zoutafscheidende structuren in hun kieuwen die "chloridecellen" worden genoemd.

Maar haaien hebben een andere strategie gevonden. Instead of being less salty than the sea, sharks store certain metabolic wastes (namely, urea and trimethylamine oxide, or TMAO for short) so that their overall 'saltiness' is actually slightly greater than that of the sea. As a result, sharks do not continually lose their bodily supply of freshwater to the sea. Instead, any fresh water they need diffuses gently into their bodies through the mouth, gills, and other exposed membranes. Any excess water in a shark's body is filtered by the kidneys and excreted out an opening called the 'cloaca', located between the pelvic fins (the rearmost paired fins, behind the shark's belly). It's a very elegant solution to a significant environmental challenge. But it has its limitations.

If a typical sharks were to swim its very 'salty' body into fresh water, so much fresh water would diffuse into its tissues that the kidneys would have to work overtime in order to get rid of it all. This is a very energy-demanding process, and explains why most sharks do not enter fresh water: it's simply too much effort to keep excreting all that freshwater. But some sharks, such as the Bull Shark (Carcharhinus leucas), are able to enter fresh water for prolonged periods. They achieve this neat trick by greatly reducing their bodily concentrations of urea and TMAO. Even so, a Bull Shark in fresh water is slightly saltier than its surrounding environment, so that it must continually excrete excess water in the form of dilute urine. In total, some 43 species of sharks and rays (which are essentially flattened sharks) spend at least part of their lives in fresh water. But one family of South American stingrays the so-called River Stingrays (Potamotrygonidae) evolved from a marine ancestor to become thoroughly adapted to living in fresh water. So much so, in fact, that their bodies have lost the ability to manufacture urea and if placed in full-strength seawater, they quickly die. These freshwater stingrays are thus trapped by their biochemistry.


Toon/verberg woorden om te weten

Algal bloom: growth of marine algae that is so great, the algae changes the color of the water.

Estuary: the area at the end of a river where fresh water meets the salty water of the ocean.

Polar: found at the Earth's poles, or the most northern and southern parts of the planet. Polar areas are usually associated with cold and snow.

Productive: getting a lot done or providing a favorable environment with food and shelter for many organisms to grow.

Tide: the rising and falling of the ocean that happens twice a day. It is due to the gravity of the sun and the moon.


Estuary

An estuary is an area where a freshwater river or stream meets the ocean. When freshwater and seawater combine, the water becomes brackish, or slightly salty.

Biology, Earth Science, Geology, Oceanography, Geography, Physical Geography

An estuary is an area where a freshwater river or stream meets the ocean. In estuaries, the salty ocean mixes with a freshwater river, resulting in brackish water. Brackish water is somewhat salty, but not as salty as the ocean.

An estuary may also be called a bay, lagoon, sound, or slough.

Water continually circulates into and out of an estuary. Tides create the largest flow of saltwater, while river mouths create the largest flow of freshwater.

When dense, salty seawater flows into an estuary, it has an estuarine current. High tides can create estuarine currents. Saltwater is heavier than freshwater, so estuarine currents sink and move near the bottom of the estuary.

When less-dense freshwater from a river flows into the estuary, it has an anti-estuarine current. Anti-estuarine currents are strongest near the surface of the water. Heated by the sun, anti-estuarine currents are much warmer than estuarine currents.

In estuaries, water level and salinity rise and fall with the tides. These features also rise and fall with the seasons. During the rainy season, rivers may flood the estuary with freshwater. During the dry season, the outflow from rivers may slow to a trickle. The estuary shrinks, and becomes much more saline.

During a storm season, storm surges and other ocean waves may flood the estuary with saltwater. Most estuaries, however, are protected from the ocean's full force. Geographical features such as reefs, islands, mud, and sand act as barriers from ocean waves and wind.

Types of Estuaries

There are four different kinds of estuaries, each created a different way: 1) coastal plain estuaries 2) tectonic estuaries 3) bar-built estuaries and 4) fjord estuaries.

Coastal plain estuaries (1) are created when sea levels rise and fill in an existing river valley. The Chesapeake Bay, on the East Coast of the United States, is a coastal plain estuary.

Chesapeake Bay was formed at the end of the last ice age. Massive glaciers retreated, leaving a carved-out landscape behind. The Atlantic Ocean rushed to fill in the wide coastal plain around the Susquehanna River, creating a large estuary known as a ria: a drowned river mouth.

Tectonic activity, the shifting together and rifting apart of the Earth's crust, creates tectonic estuaries (2). California's San Francisco Bay is a tectonic estuary.

The San Francisco Bay lies at the junction of the San Andreas fault and the Hayward fault. The complex tectonic activity in the area has created earthquakes for thousands of years. The San Andreas fault is on the coastal side of the bay, where it meets the Pacific Ocean at a strait known as the Golden Gate. The Hayward fault lies on the East Bay, near where the Sacramento and San Joaquin Rivers enter the estuary. The interaction of the San Andreas and Hayward faults contributes to downwarping, the process of an area of the Earth sinking.

Like the Chesapeake, the San Francisco Bay was only filled with water during the last ice age. As glaciers retreated, land around the bay experienced post-glacial rebound&mdashwithout the massive weight of the glacier on top of it, the land gained elevation. The Pacific Ocean rushed in through the Golden Gate to flood the downwarped valley.

When a lagoon or bay is protected from the ocean by a sandbar or barrier island, it is called a bar-built estuary (3). The Outer Banks, a series of narrow barrier islands in North Carolina and Virginia, create sandy, bar-built estuaries.

The Outer Banks protect the region's coast from waves and wind brought by Atlantic Ocean hurricanes. The islands and sandbars also protect the delicate, brackish ecosystems created by the outflow of many rivers, such as the Roanoke and Pamlico. For these reasons, engineers monitor the shifting sandbars of the Outer Banks, and constantly work to maintain them.

Fjord estuaries (4) are a type of estuary created by glaciers. Fjord estuaries occur when glaciers carve out a deep, steep valley. Glaciers retreat and the ocean rushes into fill the narrow, deep depression. Puget Sound is a series of fjord estuaries in the U.S. state of Washington.

Like fjords found in Alaska and Scandinavia, the fjord estuaries of Puget Sound are very deep, very cold, and very narrow. Unlike many of those fjords, Puget Sound's fjord estuaries also have inflows from local rivers and streams. Many of these streams are seasonal, and fjord estuaries remain mostly salty.

Freshwater Estuaries

Some estuaries not located near oceans. These freshwater estuaries are created when a river flows into a freshwater lake.

Although freshwater estuaries are not brackish, the chemical composition of lake and river water is distinct. River water is warmer and less dense than lake water. The mixing of the two freshwater systems contributes to lake turnover&mdashthe mixing of the waters of a lake.

Freshwater estuaries are not affected by tides, but large bodies of water do experience predictable standing waves called seiches. Seiches, sometimes nicknamed sloshes, rhythmically move back and forth across a lake.

The Great Lakes, in the United States and Canada, experience seiches and have many freshwater estuaries. Old Woman Creek National Estuarine Research Center, in Huron, Ohio, was established to study the habitat created by a natural freshwater estuary. At the research center, Old Woman Creek empties into Lake Erie.

Estuary Ecosystems

Many plant and animal species thrive in estuaries. The calm waters provide a safe area for small fish, shellfish, migrating birds and shore animals. The waters are rich in nutrients such as plankton and bacteria. Decomposing plant matter, called detritus, provides food for many species.

The estuarine crocodile, for example, is an apex predator of tropical Australian and Southeast Asian estuaries. The estuarine crocodile is the largest reptile in the world. A specimen caught in the Philippines in 2011 measured 6.4 meters (21 feet).

Like most apex predators, estuarine crocodiles eat almost anything. This means the estuary must support a wide variety of food webs. Estuarine crocodiles do not usually consume producers&mdashsea grasses, seaweeds, mushrooms, and plankton in the estuary. However, they do prey on consumers in the second trophic level, which rely on these plants and other photosynthetic organisms for food: insects, mollusks, birds, and fruit bats. Estuarine crocodiles also prey on consumers at the third trophic level, such as boars and snakes (and, rarely, people).

Estuarine crocodiles are ideally adapted to the brackish water of river estuaries. They can survive equally well in freshwater and saltwater ecosystems. During the rainy season, estuarine crocodiles live in freshwater rivers and streams. They feed on fish such as barramundi, and terrestrial species such as kangaroos and monkeys. During the dry season, estuarine crocodiles swim to river mouths and even out to sea. Fish remain the main component of their diet. Some estuarine crocodiles have even been known to attack and consume sharks.

Estuarine crocodiles have also adapted to seasonally vanishing estuaries. The reptiles can go months without eating. Estuarine crocodiles can simply not eat when the estuary shrinks and food becomes scarce.

Estuaries and People

Estuaries are excellent sites for community living. They provide freshwater for drinking and hygiene. Access to both rivers and oceans helps the development of trade and communication.

In fact, the earliest civilizations in the world developed around estuaries. Ur, in what is now Iraq, developed around 3800 BCE near the estuary of the Euphrates River where it met the Persian Gulf.

Ur was a sophisticated urban area, with a population of more than 60,000 at its height. Its estuary was the most important port on the Persian Gulf. All ships carrying trade goods from places such as India and the Arabian Peninsula had to pass through Ur. The estuary's wetlands and flood plains provided a rich source of wild game and allowed for the development of irrigation and agriculture.

Today, Ur is an archaeological site well inland from the Persian Gulf coast. The landscape has changed, and the estuary of the Euphrates is more than 300 kilometers (186 miles) away.

Many modern cities have grown around estuaries, including Jakarta, Indonesia, New York City, New York and Tokyo, Japan. These urban areas have undergone rapid change, and put their estuaries at environmental risk through land reclamation, pollution, and overfishing.

Land Reclamation
Communities have filled in the edges of estuaries for housing and industry since the times of Ur. This process is called land reclamation.

Jakarta's 10 million residents have one of the highest population densities in the world. To create more space for homes and businesses, Indonesian officials have dredged the Ciliwung River and Java Bay. The sand and silt dredged from the river bottom and seafloor fortify the city's beaches and create new land.

Land reclamation comes at a price, however. Jakarta's fisheries are disrupted by the dredging. This reduces the potential profits for restaurants and markets, as well as fishers.

Destroying the estuary also creates the conditions for flooding. Estuaries provide a natural barrier to ocean waves, which can erode the shoreline and destroy coastal homes and businesses. Jakarta is particularly at risk for tsunami damage, as the area experiences frequent earthquakes.

Vervuiling
Pollution accumulates in estuaries. The Hudson-Raritan Estuary, where the Hudson and Raritan rivers meet the Atlantic Ocean, is one of the most-trafficked and most-polluted estuaries in the world.

Pollution from ships routinely spills into the Hudson-Raritan Estuary, just south of New York City. Debris in the estuary, including fuel, garbage, sewage, and ballast, remained unregulated for decades.

Runoff from agriculture and industry in New York and New Jersey also contributed a toxic estuarine environment. Industrial waste and pesticides travel downstream and settle in the water and sediment of the estuary.

Today, strict regulations and community activities are working to protect and restore the Hudson-Raritan Estuary. The restoration of oyster beds is an important part of many projects.

Oysters are a keystone species in the estuary, filter feeders that naturally help regulate toxins in the water. Millions of oyster beds greeted Henry Hudson when he entered the river in 1609. By the middle of the 20th century, however, the few remaining oysters were too toxic for human consumption. Today, several environmental groups are establishing oyster beds to repopulate the region's native species and reduce pollution in the estuary.

Overfishing
Many estuaries have been overfished. Pacific bluefin tuna are not endangered, but their range has been drastically reduced. Japan provides one of the largest markets for bluefin tuna, and the fish used to swim in the estuary of Tokyo Bay.

Bluefin tuna are large, predatory fish. They require an expansive habitat and many kilograms of food every day. As Tokyo's population grew and technology made it easier to catch more fish with less time and money, Tokyo Bay's bluefin tuna population shrank.

Today, there is not a bluefin tuna population in Tokyo Bay. However, Japanese scientists have established a successful tuna fish farming technique. Farm-raised tuna does not have a direct environmental impact on the Tokyo Bay estuary.

Indonesian, American, and Japanese governments and environmental groups struggle to promote sustainable development in estuaries. Sustainable development aims to preserve the environment while satisfying people's economic standard of living.

Photograph by Kim D. Pickard, MyShot

Edo
Tokyo, the most populous city in the world, was originally known as Edo, which means "estuary." Tokyo Bay is an estuary formed where the Sumida and Arakawa rivers flow into the Pacific Ocean.

Largest Estuary in the World
Because the definition of "estuary" is fluid, determining which one is the world's largest is an ongoing debate. However, many scientists say that that St. Lawrence River, which connects the Great Lakes to the Atlantic Ocean, is the world's largest estuary. The St. Lawrence River is about 1,197 kilometers (744 miles) long.

Between Land
Some Native Americans called estuaries the "Between-Land" because they are not quite land and not quite water.


Bekijk de video: Каркасный водой и засыпка соли. (December 2021).