First published:
Creation 20(1):44–47
December 1997

Browse this issue

Subscribe to Creation magazine

De wonderen van water

Tekst: Jonathan Sarfati

Water! Je drinkt het, je wast je ermee en je kookt erin. Doorgaans neem je het nog op de koop toe dat het er is. Want wie vindt water nu niet de normaalste zaak van de wereld? Deze heldere, smaak-en geurloze vloeistof is zo’n onderdeel van je leven. Heb je er eigenlijk wel eens bij stilgestaan hoe wonderlijk deze vloeistof is?

Het is algemeen bekend dat je zonder water te drinken in een paar dagen overlijdt. Je lichaam bestaat maar liefst voor 65 procent uit water en dat gehalte moet wel op peil blijven. Te weinig water leidt onherroepelijk tot de dood, terwijl een hoger percentage dan 65 tot een doorzichtig lichaam leidt …

Fascinerende ‘trucs’

Elk moment van de dag heb je water nodig. Het wordt in je lichaam gebruikt om belangrijke mineralen en zuurstof in op te lossen, maar ook om je lichaam te zuiveren van afvalstoffen of om voedingsstoffen naar alle plekken in je lichaam te vervoeren. Water is eigenlijk de enige substantie op aarde dat de juiste eigenschappen heeft om al die taken goed uit te voeren. Maar, het heeft nog veel meer fascinerende ‘trucs’ in petto. Water beschikt over eigenschappen die het wel heel erg aannemelijk maken dat deze vloeistof precies zo is ontworpen om leven op aarde mogelijk te maken.

IJs, water, damp

Water komt in drie vormen voor: vast, vloeibaar en gas. Alle drie zijn ze essentieel voor levende organismen. Water behoudt als ijs zijn vaste vorm. In vloeibare staat lukt het water om de vorm aan te nemen van datgene waar het in zit, terwijl het totale volume van het water hetzelfde blijft. In gasvorm daarentegen wordt de ruimte helemaal gevuld, afhankelijk van de grootte en vorm van datgene waar het gas in zit. Om moleculen met elkaar te laten reageren is het ’t beste om ze dicht bij elkaar te hebben terwijl ze zich tegelijkertijd vrij kunnen bewegen. Laat dat nu precies datgene zijn waarin vloeibaar water voorziet! Het is een ideale omgeving voor al de duizenden chemische processen die in elke cel en in elk organisme plaatsvinden.

Heel bijzonder

Dat water op aarde in vloeibare vorm is te verkrijgen, is heel bijzonder. Van alle temperaturen die in het hele universum bekend zijn (van-270 °C tot de tientallen miljoenen graden in de heetste sterren) is de temperatuur op aarde precies toereikend om water in vloeibare vorm te laten verkeren. Bij normale atmosferische druk is water alleen vloeibaar van 0 tot 100 °C. De aarde is de enige plek in het heelal waarvan men weet dat er vloeibaar water is. Dat komt doordat de aarde over het juiste type ster beschikt. De zon is niet te fel, maar ook niet te flauw, niet te groot en niet te klein. Daarbij komt dat de planeet waarop het water zich bevindt op de juiste afstand van de ster moet staan. En dat is precies het geval met de aarde!

Frisse lucht

Een andere belangrijke eigenschap van water is zijn hoge soortelijke warmte. Daarmee wordt bedoeld dat er heel veel energie nodig is om water te verhitten (ongeveer tien keer zoveel als eenzelfde massa ijzer) en dat er heel veel energie verloren moet gaan om water weer af te koelen. Maar wat is er zo bijzonder aan die eigenschap? De enorme watermassa’s op aarde zorgen ervoor dat de temperatuur van de aarde redelijk constant blijft. Landmassa’s daarentegen verwarmen heel snel en koelen ook weer snel af. Gecombineerd met de redelijk constante temperatuur van watermassa’s levert dit een voordeel op. Het betekent namelijk dat verschillende delen van de atmosfeer, van onderaf gezien, op een verschillende manieren worden opgewarmd. En dat zorgt voor wind doordat de ene luchtstroom naar het andere gebied wil gaan in verband met de ontstane drukverschillen (hogedruk-en lagedrukgebieden). Dit proces is erg belangrijk om het leven op aarde leefbaar te houden. Het houdt de lucht fris.

Zweetvocht

Als vloeistoffen verdampen, trekken ze warmte naar zich toe vanuit hun omgeving. Dat betekent dat ze van dienst kunnen zijn om je lichaam koel te houden. Dat gebeurt als je transpireert. Water voldoet ook aan de eisen van zweetvocht: het heeft een hoge latente verdampingswarmte. Daaronder wordt verstaan dat er veel meer energie nodig is om water te verdampen dan het geval is bij de meeste andere vloeistoffen. Daarom hoef je verhoudingsgewijs maar weinig water te transpireren om je lichaam koel te houden. Stel dat je een andere vloeistof zou zweten, dan zou je een enorme hoeveelheid vloeistof meer nodig hebben om eenzelfde afkoelresultaat te behalen als water.

Oplosmiddel

Hoge oppervlaktespanning Water heeft een hoge oppervlaktespanning. Dit is de kracht die probeert om het oppervlaktegebied zo klein mogelijk te houden. Deze oppervlaktespanning van water is hoger dan dat van een siroopachtige vloeistof als glycerol. De oppervlaktespanning van water heeft de neiging om bellen en druppels bolvormig te maken en het is sterk genoeg om lichte objecten te dragen, waaronder sommige insecten. Maar nog belangrijker is dat dit betekent dat biologische verbindingen op het wateroppervlak kunnen drijven, waardoor veel processen worden versneld die voor het leven belangrijk zijn.

Water is één van de vloeistoffen die het dichtst in de buurt komen van een perfect oplosmiddel. Veel mineralen en vitaminen kunnen erin opgelost en door het hele lichaam vervoerd worden (opgeloste natrium-en kaliumionen zijn essentieel voor het bereiken van zenuwimpulsen). Water lost ook gassen op, zoals zuurstof uit de lucht, zodat waterdieren ook zuurstof tot zich kunnen nemen. In water kan bijvoorbeeld ook koolstofdioxide worden opgelost, een afvalproduct dat vrijkomt bij de energieproductie in cellen. Datzelfde water, wat in bloed zit, transporteert de afvalstoffen naar de longen, waar ze worden uitgeademd.
Aan de andere kant is water ook weer niet zo’n goed medium dat alles erin kan worden opgelost. En dat is maar goed ook, want waar moet je het anders in opslaan? Water wordt afgestoten door olieachtige verbindingen. Cellen hebben dan ook membranen die daaruit bestaan. Veel eiwitten bijvoorbeeld hebben gedeeltelijk olieachtige gebieden en hebben de neiging om samen te vouwen doordat ze afgestoten worden door het omringende water. Eiwitten komen deels daardoor in veel gevarieerde vormen voor. En die verschillende vormen zijn weer essentieel voor het uitvoeren van belangrijke taken die leven mogelijk maken. Het een is dus heel sterk met het ander verweven.

Zwemmen onder het ijs

Een erg ongewone eigenschap van water is dat het uitzet als het bevriest. De meeste andere stoffen doen dat niet. Dat is ook de reden waarom ijsbergen bijvoorbeeld drijven. Water krimpt wanneer het afkoelt tot een temperatuur van 4 °C. Komt het onder die temperatuur, dan begint het uit te zetten. Dat betekent dat ijskoud water een lagere dichtheid heeft, en daarom heeft het de neiging om naar boven te verplaatsen. Dit is erg belangrijk. De meeste vloeistoffen die aan koude lucht worden blootgesteld zullen afkoelen; de koude vloeistof zal daarna zinken, waardoor meer vloeistoffen naar boven zullen komen en afgekoeld worden door de lucht. Uiteindelijk zal alle vloeistof warmte verliezen aan de lucht en daardoor bevriezen; vanaf de bodem, helemaal naar boven, totdat het in zijn geheel bevroren is. Maar met water is dat anders! De koude gebieden, die een lagere dichtheid hebben, blijven bovenaan, zodat de warmere gebieden (met een hogere dichtheid) beneden blijven. Daardoor worden ze beschermd tegen warmteverlies aan de lucht. Dit houdt in dat het wateroppervlak bevroren kan zijn, terwijl vissen in de diepere delen gewoon nog kunnen leven. Als water zich gedroeg zoals andere vloeistoffen, zouden grote watermassa’s op de wereld helemaal bevroren zijn, met de ontzettende gevolgen voor al het leven op aarde van dien.

Noten

1. But blood is unique—it is chemically too different to have evolved from seawater, despite the claim of the article ‘blood’, Encyclopædia Britannica (15^th Ed., 1992) 2:290—see Don Batten, Red-blooded evidence, Creation 19(2):24–25, March–May 1997. Terug naar de tekst.
2. Actually, only 5% of CO₂ is transported as such in solution. 88% is in the form of the bicarbonate ion (HCO₃^-), a pH buffer which helps keep our pH (acid-base level) constant. Some CO₂ binds to hemoglobin in the blood to form carbamate. See ‘Respiration and Respiratory Systems’, Encyclopædia Britannica (15^th Ed., 1992) 26:742. Terug naar de tekst.
3. This figure was calculated from the phase diagram of water in P.W. Atkins, Physical Chemistry (Oxford University Press, 2^nd Ed., 1982), p. 193. The melting point is 273.15K at 1 atm; the triple point temperature and pressure are 273.16K and 0.006 atm. Therefore the slope of the melting line (dp/dT_m) is (0.006–1) atm/(273.16–273.15) K = -99.4 atm/K. Terug naar de tekst.
4. D. Kestenbaum, New Scientist 152(2061/2):19, 21/28 Dec., 1996; C. Seife, Science 274(5295):2012, 20 Dec. 1996. Terug naar de tekst.
5. T. Lindahl, Instability and decay of the primary structure of DNA, Nature 362(6422):709–715, 1993. Terug naar de tekst.
6. R. Matthews, Wacky Water, New Scientist 154(2087):40–43, 21 June 1997. Terug naar de tekst.
7. R. Matthews, Ref. 6. Terug naar de tekst.
8. See Ann Lamont, 21 Great Scientists who Believed the Bible, Creation Science Foundation, Australia, 1995, pp. 120–131. Terug naar de tekst.

They say you can’t go home again. I don’t know where that came from, but it can’t be true. Creation.com is my home page and I go there every day. How about you? Support CMI.