Onko vedessä happea?
Happipitoisuus (limnologia)
Veteen liukenee happea pääasiassa ilmasta. Liukenemisessa ilman happimolekyylit tunkeutuvat veden pinnan vesimolekyylien väliin ja liikkuvat niiden lämpöliikkeen kuljettamina kaikkialle veteen. Tämän vuoksi happea esiintyy enemmän pinnan läheisyydessä. Vedestä myös poistuu liuennutta happea veden pinnan kautta takaisin ilmaan. Jos vedessä kuluu (hengitys ja kemialliset reaktiot) paljon happea, korostuu ero hapen määrissä pinnan ja syvemmän veden välillä. Happi-isotooppivaihe
Vedessä on happea O, vesihän on HO:ta. Hapella on useita isotooppeja. Suurin osa siitä on keveintä vakaata isotooppia O-16. On myös kosmisen säteilyn synnyttämää harvinaista raskasta happea O-18. Kevythappinen vesi haihtuu helpommin kuin raskashappinen. Näin jääkaudella merissä on paljon raskashappista, O-18:aa sisältävää vettä, ja ilmakehään haihtuva vesi on kevythappista, runsaasti O-16:ta sisältävää. Koska jääkaudella lämpötilaerot napojen ja päiväntasaajan välillä ovat normaalia suuremmat, Grönlannin ja Etelämantereen jäähän kulkeutuu kylminä kausina normaalia enemmän raskasta happea O-18. Lämpimällä kaudella jäässä ja merissä on vähän raskasta happea O-18. Vesi
Vesi (HO, joskus myös "divetymonoksidi" tai "divetyoksidi") on huoneenlämmössä nesteenä esiintyvä vedyn ja hapen muodostama kemiallinen yhdiste. Kaikki maapallolla oleva vesi lienee peräisin vuosimiljoonien aikana planeettaan törmänneistä asteroideista, komeetoista ja tulivuorten purkauksista. Vettä on saatavilla lähes kaikkialla maapallolla, ja se on yksi kaiken tunnetun elämän perusehdoista.
Savu
Hiilen osittaisessa hapettuessa syntyy hiilimonoksidia eli häkää. Typpeä sisältävistä aineista voi niiden epä­täydellisessä palamisessa syntyä typpi­kaasun ja typen oksidien ohella myös ammoniakkia ja vetysyanidia. Vastaavasti rikkipitoisista aineista voi syntyä rikkidioksidin ohella myös rikkivetyä. Osa palavan aineen sisältämästä vedystä voi myös levitä ympäristöön vetykaasuna vesihöyryn sijasta. Maapallon veden alkuperä
Veden koostumus on kemiallisesti HO. Näin vesi koostuu vedystä ja hapesta. Vety voi olla kevyttä vetyä, protiumia, tai raskasta vetyä, deuteriumia. Tavallista kevyttä vetyä merkitään H:lla ja raskasta vetyä D:llä. Vertaamalla eri taivaankappaleiden vesien D/H-suhteita voidaan yrittää päätellä veden alkuperää. Happihappo
Jos keskusatomi M on voimakkaasti elektro­negatiivinen, se vetää voimakkaasti puoleensa happi­atomin elektroneja. Tällöin happi- ja vetyatomin välinen sidos on heikko ja yhdiste ionisoituu herkästi edellä ensimmäisenä esitetyn reaktioyhtälön mukaisesti. Yhdiste MOH on tässä tapauksessa siis happo, koska se luovuttaa protonin eli vety­ionin. Esimerkiksi typpi, rikki ja kloori ovat vahvasti elektro­negatiivisia alku­aineita, ja sen vuoksi typpihappo, rikkihappo ja perkloorihappo ovatkin vahvoja happoja. Happamuus (limnologia)
Jos neutraaliin veteen lisätään happoa, oksoniumionin konsentraatio kasvaa ja hydroksidin konsentraatio pienenee. Liuosta kutsutaan tämän jälkeen happamaksi ja liuoksen pH-arvosta tulee pienempi kuin pH 7. Jos veteen lisätään emästä, hydroksidi-ionin konsentraatio lisääntyy ja oksiniumionin konsentraatio pienenee. Silloin liuoksen pH-arvo nousee suuremmaksi kuin pH 7 ja liuosta kutsutaan emäksiseksi eli alkaliseksi. Happamuus on arkipäivän aineille lukuarvo välillä pH 2–10 ja vesistöissä se on yleensä välillä pH 6–8. Syväjärvi (Ylöjärvi)
Järven vedenlaatua on tutkittu alkutalvella vuonna 1990. Vesi on ruskean väristä ja siinä on runsaasti humusta. Tämä johtuu valuma-alueella olevista soista ja laajoista metsämaastoista. Vesi on kuitenkin kirkasta. Suovesien tuomasta valumasta johtuu, että vesi on hapanta. Tutkimusvuonna veden happamuustaso laski alle pH 6,0. Tämä arvo vaihtelee vuodenaikojen ja sään mukaan, koska veden puskurikyky happamoitumista vastaan on heikko. Veden fosforipitoisuus oli pintavesissä 14 mikrogrammaa litrassa vettä (µg/l) ja typpipitoisuus 450 µg/l. Järven happipitoisuus oli pintavesissä 11,0 milligrammaa litrassa vettä (mg/l) ja pohjan lähellä 4,9 mg/l. Happitilanne oli siten ajankohtaan nähden erinomaisen hyvä. Lopputalvella happitilanne heikkenee aina hieman, mutta todennäköisesti se pysyi silloinkin vielä hyvänä. Syväjärvi soveltuu virkistyskäyttöön melko hyvin. Vedenlaatua heikensivät vahva humuspitoisuus ja lievästi kohonnut ravinnetaso. Peroksidi
Peroksidi on yhdiste, joka sisältää yksinkertaisen happi-happi -sidoksen. Peroksidiyhdisteet voivat olla epäorgaanisia, jolloin ne koostuvat kationista ja O-anionista, tai orgaanisia peroksideja. Peroksideissa happi ilmenee poikkeuksellisesti hapetusluvulla -I. HO, (HOOH), vetyperoksidi on esimerkki peroksidista. Oksoniumioni
Hapot muodostavat vedessä protolysoituessaan oksoniumioneja. Vesi (Lewisin emäksenä) luovuttaa protonille H (Lewisin happo) -elektroniparin muodostaen oksoniumionin. Eutrofinen järvi
Myös rehevän järven happitalous poikkeaa muista järvien rehevyystyypeistä. Keväällä alkava ja kesän läpi syksyyn asti jatkuva perustuotanto tuottaa biomassaa, joka kuoltuaan hajoaa vedessä kuluttaen veteen liuennutta happea. Pintavedessä tästä ei ole haittaa, sillä ilmasta tulee siihen jatkuvasti happitäydennystä. Sen sijaan järven pohjan lähellä alas vajonneet ravinteet kuluttavat alusveden happea ja pohjalle voi syntyä happivajetta. Levät ja vesikasvillisuus ovat kuitenkin eliöryhmä, joka yhteyttäessään tuottavat veteen lisähappea. Nämä vastakkaiset toiminnot eivät useinkaan kompensoi toisiaan kokonaan, sillä hapen kulutus on suurinta pohjan lähellä ja hapentuotanto taas pintavedessä. Levien ja kasvien tuottama veteen liuennut ylimääräinen happi tulisi kuplia pois vedestä, mutta poistuminen on hidas prosessi ja vedessä saattaa vuorokauden valoisana aikana olla jopa liikaa happea (ylikylläisyys). Pimeään aikaan levät hengittävät happea, jolloin sitä myös kuluu. Rehevien järvien happitaloudessa on sitä suuremmat vuorokautiset vaihtelut, mitä rehevämpi järvi on. Bromihappo
Bromihappo on suhteellisen pysymätön yhdiste ja tunnetaan ainoastaan vesiliuoksena, jossa on korkeintaan 56 massaprosenttia bromihappoa. Väkevimmissä liuoksissa ja kuumennettaessa se hajoaa bromiksi, hapeksi ja vedeksi. Bromihappo on kuitenkin hieman kloorihappoa stabiilimpi yhdiste. Bromihappo ja sen suolat ovat vahvoja hapettimia ja yhdiste pelkistyy tässä reaktiossa bromidi-ioneiksi. Bromihappo kykenee hapettamaan muun muassa vetykloridin klooriksi, vetybromidin bromiksi ja vetyjodidin jodihapoksi. Bromihappo on vahva happo. Alkaliteetti (limnologia)
Yleisesti Kemiassa alkaliteetti tarkoittaa liuoksen sisältämien emästen kykyä neutraloida siihen liuenneita happoja. Veden alkaliteetti riippuu veteen liuenneiden emästen vahvuuksista, pitoisuuksista ja laadusta.
Yleensä enemmistö luonnonveden emäksistä ovat karbonaattien johdannaisia, mutta kaikilla emäksillä on oma puskurikykynsä. Asiditeetti ilmaisee liuoksen happojen kykyä neutraloida siihen liuenneet emäkset. Alkaliteetti ilmaistaan yksikkönä millimoolina litrassa vettä eli "mmol/l". Talousvesi
Kuvaa veden happamuutta eli vetyionien määrää: pH<7 tarkoittaa hapanta, pH 7 neutraalia ja pH>7 emäksistä vettä. Happamuutta aiheuttaa veden hiilidioksidi, joka muodostaa vedessä hapanta hiilihappoa. Ahtialanjärvi
Järven vedenlaatua on tutkittu viimeksi vuonna 2013 kolmesti ja 2016 kerran. Silloin on järven vesi ollut sameahkoa (keskimäärin 8,3 FNU), veden näkösyvyys on ollut keskimäärin 1,2 metriä ja vedenväri on ruskea (väriluku 43–74 mg(Pt)/l, keskiarvolla 58 mg(Pt)/l). Veden sähkönjohtavuus on keskimmäärin 10 mS/m, mikä on suomalaisessa järvissä normaali taso. Talvella happamuustaso on ollut pH 7,1, mutta kesällä se on kohonnut arvoon pH 7,5. Veden puskurikyky happamoitumista vastaan on hyvä (keskimäärin 0,4 mmol/l). Silloin järvi ei ole välittömässä vaarassa happamoitua. Järven vesi ei sen mataluudesta ja virtauksista johtuen lämpötilakerrostu selvästi kesäisin ja talvisin. Veden happipitoisuus on ollut kesäisin 8,7 mg (O)/l, jolloin hapen kylläisyys oli 88%. Talvisin se on ollut 12 mg (O)/l (kylläisyys 90%). Näiden arvojen perusteella järven happitilanne on ollut kokonaisuudessaan hyvä. Veden fosforipitoisuudet ovat olleet keskimäärin 28 µg/l, missä kesän arvot ovat olleet keskimäärin 9 µg/l suuremmat. Typpipitoisuudet ovat olleet päällisvedessä keskimäärin 953 µg/l (vaihteluvälillä 700–1300 µg/l). Järvi voidaan pitää lievästi rehevänä, vaikka ravinnetaso kohoaa välillä rehevän järven tasolle. Happipitoisuus (limnologia)
Vedessä elävät kasvit ja kasviplankton yhteyttävät auringonvalossa tuottaen happea. Tämä happi liukenee välittömästi veteen. Osa veteen liuenneesta hapesta onkin peräisin kasviplanktonista. Koska veteen liuennut happi karkaa myös ilmakehään, voidaan helposti ymmärtää ilmakehän hapen alkuperä. Happi on maapallolla peräisin lähes kokonaan sekä planktonista että vesi- ja maakasvien yhteyttämisestä. Happamuus (limnologia)
Vesistö saa vettä suoraan sateena, pintavalumana ja pohjaveden valumana. Vesistöjen happamuus syntyy kallio- ja maaperän suolojen liukenemisesta veteen, orgaamisten happojen liukenemisesta veteen ja ilman hiilidioksidin liukenemisesta veteen. Kun joukkoon lisätään ihmistoiminnan jätteet, päästöt ja laskeumat, syntyy yhdisteiden aiheuttama mutkikas happamuuskuorma. Liesilammi
Veden laatua on tutkittu kahdesti eli keskikesällä ja talvella vuoden 1980 aikana. Veden väri oli tumma ja sen humuspitoisuus oli myös kesällä korkea. Suurella valuma-alueella on runsaasti soita, mikä vaikuttaa veden laatuun suuresti. Veden happamuudentaso laskee talvella alle 5,0, mutta kohoaa siitä kesällä hieman korkeammaksi. Järvi on siten hapan. Veden ravinnepitoisuudet olivat lähellä rehevien järvien tasoa. Koska vesi vaihtuu lammessa tiuhaan, määrittää valuma-alueen pääjärvi Liesijärvi lammen tilanteen täysin. Siksi lammen happitilanne oli huonimmillaan tyydyttävä, mutta talvella happivajetta esiintyi lammen pinnallakin. Jo kahden metrin syvyydessä happivaje oli tuntuva. Anoksia
Merissä olevien hapettomien vyöhykkeiden määrä on lisääntynyt. Niissä ei ole happea, eikä siksi myöskään juuri elämää. Rannikoilla tällaisten alueiden määrä on yli kymmenkertaistunut ja avomerellä nelinkertaistunut 1950-luvulta 2010-luvulle. Asiaa on tutkinut Yhdistyneiden kansakuntien GO2NE-asiantuntijaryhmä. Sen tutkimus on ensimmäinen kattava arvio merten happikadon syistä, seurauksista ja ratkaisuista. GO2NE:n mukaan happi vähenee meristä edelleen, ellei maapallon lämpenemistä ja rannikkojen ravinnekuormaa saada kuriin. Vetyperoksidi
Vetyperoksidi on voimakkaasti hapettava aine. Se hajoaa lämmitettäessä vedeksi ja hapeksi, jolloin prosessissa samalla vapautuu energiaa. Jotkin metallit ja epäpuhtaudet toimivat hajoamisprosessin katalyytteina. Vetyperoksidinestettä voidaan stabiloida muun muassa fosfori-, rikki-, boori- tai sitruunahapolla, asetanilidilla tai asetofenetidiinillä, kun hajoamisprosessia halutaan hidastaa. Rikkihappo
Kun rikkihappoa liukenee veteen, vapautuu runsaasti lämpöenergiaa. Tämän vuoksi rikkihappo, kuten kaikki muutkin hapot, laimennetaan aina siten, että happoa kaadetaan veteen. Koskaan ei saa kaataa vettä rikkihappoon, sillä silloin vesi voisi alkaa kiehua hapon pinnalla ja aiheuttaa roiskumista. Tästä juontuukin sanonta: ""Ensin vesi, sitten happo, muuten tulee käteen rakko."" Rikkihapon aiheuttamaa tai happoliuoksen lähellä olevaa tulipaloa sammutettaessa on siis varottava veden joutumista happoon. Happipitoisuus (limnologia)
Järven vähähappisuutta voidaan korjata pumppaamalla jään alle ilmaa, jolloin ilmakuplista liukenee veteen happea. Ilmakuplat saavat samalla veden liikkeelle nostaen vähähappista vettä kohti pintaa. Happamuus
Happamuus tarkoittaa positiivisten vetyionien (H) (protonien) aktiivisuutta liuoksessa. Kun liuenneesta aineesta irtoaa vetyioneja ja ne tarttuvat liuoksen vesimolekyyleihin, vesimolekyyleistä muodostuu oksoniumioneja (HO). Kun kemiassa mainitaan vetyjen aktiivisuus, tarkoitetaan pääasiassa oksoniumionin kykyä vaikuttaa muihin reaktioihin niiden ylimääräisellä vedyllä. Vety voi kuitenkin tarttua muihinkin aineisiin, joista se sitten vaikuttaa ympäristön reaktioihin. Kun huomioidaan liuoksen kaikkien vetyionien aktiivisuus, saadaan selville vesiliuoksen happamuus. Happamuutta aiheuttavat pääasiassa hapot ja emäkset. Hapot lisäävät vetyionien määrää liuoksessa ja emäkset vähentävät sitä. Liuoksen happamuus ilmoitetaan yleisesti pH-arvona (lue ”peehoo”). Happamoituminen
Happosateet tai hapan sade on määritelmän mukaan sadetta jonka pH on alle 5. Tavallisestikin sadeveden luontainen pH on hiukan hapan (noin 5,6), koska ilmakehän hiilidioksidi liukenee sadeveteen ja muodostaa hiilihappoa, joka on heikko happo. Happosateen aiheuttavat ilmansaasteet, etenkin rikki- ja typpipäästöt, joita tulee ennen kaikkea fossiilisten polttoaineiden polton yhteydessä polttoaineen epäpuhtautena sisältämän rikin ja ilmakehän luontaisen typen palaessa korkeassa lämpötilassa. Reagoidessaan yläilmakehässä otsonin kanssa nämä poltosta syntyneet rikin ja typen dioksidit muodostavat rikki- ja typpitrioksideja, jotka edelleen veden kanssa reagoidessaan muuttuvat rikki- ja typpihapoksi. Suola
Usein kuitenkin "happamilla suoloilla" tarkoitetaan nimenomaan sellaisia suoloja, joissa oleva anioni sisältää vetyä ja voi toimia happona. Sellainen on esimerkiksi natriumvetysulfaatti (NaHSO, jossa anionina on vetysulfaatti-ioni, HSO. Akvaarion vesikemia
Luonnossa meriveden suuri puskurointikyky pitää sen pH:n tasaisena lähellä kahdeksaa, mutta sisävesien happamuus vaihtelee hiilidioksidin vuorokausivaihtelun mukana. Useimpien järvien ja jokien vesi on hapanta humushappojen takia, varsinkin tropiikissa. Poikkeuksena ovat Tanganjika- ja Malawijärvet. Kuusjärvi (Ylöjärvi)
Järven vedenlaatua on tutki muutaman kerran ja silloin sen laatu on vaihdellut pienestä viipymästä johtuen suuresti. Vesi on kuitenkin humuspitoista ja sen väri on ruskeaa. Humusta on vaihtelevasta pitoisuustasoista huolimatta runsaasti, mikä johtunee valuma-alueen metsävaltaisuudesta. Veden fosforipitoisuudet ovat olleet keskimäärin lievästi rehevöityneen järven tasoa kuten ovat olleet myös veden typpipitoisuudet. Humuskuorma yhdessä fosforin kanssa ovat pääasialliset syyt sille, että järven pohjalla ja etenkin sen syvänteissä on todettu happitalouden ongelmia. Tavella on esiintynyt happikatoa, mutta kesällä se on ilmennyt happipitoisuuden vähenemisenä. Happikato on syypää sisäiseen kuormitukseen, joka vahvistaa happikatoa edelleen. Järvellä on esiintynyt joskus leväongelmaa. Järvi soveltuu virkistyskäyttöön tyydyttävästi. Hydroksidi
Hydroksidi-ioni on vedyn ja hapen muodostama anioni, OH, jonka varaus on -1. Hydroksideiksi sanotaan myös ioniyhdisteitä, joissa tämä ioni on anionina. Hiilihappo
Vaikka hiilihappo on heikko happo, se on happamampi kuin esimerkiksi muurahaishappo tai etikkahappo. Koska yhdiste kuitenkin esiintyy vain tasapainokonsentraatiossa hiilidioksidin vesiliuoksessa, sitä ei saa niin väkeväksi kuin muita karboksyylihappoja, joten käytännössä hiilihappoliuokset eivät ole kovin happamia. Hiilihapolla on kahdenlaisia suoloja, vetykarbonaatteja ja karbonaatteja. Vetykarbonaatit ovat lievästi happamia, karbonaatit emäksisiä. Happipitoisuus (limnologia)
Happi voi esiintyä vesistössä luonnollisella tavalla myös ylikylläisenä. Kasvilevät yhteyttävät kesällä voimakkaammin kuin muulloin ja tuottavat veteen happea. Kun tuotanto on vilkasta, kasvaa hapen määrä vedessä kylläiseen rajaan asti, vaikka muu elollinen toiminta samalla kuluttaa sitä. Yöllä järven veden happipitoisuus jää lähelle maksimiarvoaan, mutta aamupäivällä aurinko lämmittää veden pari kolme astetta lämpöisemmäksi. Silloin kylläisyysraja laskee lämpötilan takia, mutta happipitoisuus säilyy edelleen samana. Ylikylläisessä liuoksessa happi poistuu vedestä diffuusion avulla luonnollisella tavalla hitaasti. Mittauksissa saadaan silloin liian suuria arvoja ja kylläisyysaste ylittää 100 %. Epämetalli
Typpi palaa vasta erittäin kuumassa, mutta useat muut epämetallit syttyvät ja jauhemuodossa saattavat palaa jopa räjähtämällä. Syntyvät oksidit ovat kaasuja (hiili, rikki, typpi) tai kiinteitä aineita. Epämetallioksidien vesiliuokset ovat happamia ja ne syövyttävät metalleja. Typpihappo, fosforihappo ja rikkihappo ovat vahvoja happoja, seleenihappo on keskivahva ja hiilihappo taas on heikko happo. (Divetyoksidi eli vesi on neutraali ja voi toimia niin happona kuin emäksenäkin.) Happi
Happi on elämän kannalta tärkeä alkuaine. Happikaasu on monille eliöille elinehto. Happi muodostaa vedyn kanssa vettä, joka on välttämätöntä tuntemamme elämän muodostumiselle. Elämän syntyhistoriassa otsonikerroksen muodostuminen oli tärkeä vaihe, joka mahdollisti elämän levittäytymisen maalle, koska ilman otsonikerroksen suojaa eliöt altistuisivat liialliselle ultraviolettisäteilylle. Liuos
Kaasuista esimerkiksi happea esiintyy liuenneena luonnon­vesissä. Myös hiilidioksidi liukenee veteen, mutta ilmiö on tällöin hieman monimutkaisempi, koska tapahtuu kemiallinen reaktio, jossa syntyy pieniä määriä hiilihappoa ja sen happoluonteen vuoksi edelleen oksonium- ja vetykarbonaatti-ioneja. Hiili­happoisessa vedessä ja esimerkiksi virvoitusjuomissa olevat näkyvät kuplat eivät kuitenkaan ole liuennutta kaasua, vaan niissä oleva hiili­dioksidi on jo erottunut liuoksesta omaksi
kaasumaiseksi faasikseen. Liuenneut kaasu itse ei ole näkyvää, koska se on liuennut molekyyli­tasolla. Maan ulkopuolinen elämä
Hiilen, vedyn ja hapen yhdisteitä olevat hiilihydraatit, kuten sokeri, voivat toimia elämälle välttämättömän kemiallisen energian lähteenä ja synnyttää erilaisia elämän rakenneosia, kuten riboosia DNA- ja RNA-molekyyleissa sekä kasvien selluloosaa. Kasvit saavat energiaa muuntamalla valoenergiaa kemialliseksi energiaksi yhteyttämällä. Nykytiedon mukaan hiili on elämälle välttämätöntä sekä pelkistyneinä metaanin johdannaisina että osittain hapettuneina hiilen oksideina. Typpeä tarvitaan puolestaan kaikissa proteiineissa pelkistyneenä ammoniakin johdannaisena, rikkiä joissain välttämättömissä proteiineissa rikkivetynä ja fosforia fosfaateiksi hapettuneina geneettisessä materiaalissa ja energiansiirrossa. Liuottimena toimiva vesi välittää riittävästi happea biokemiallisten aineiden rakenneosiksi. Happi
Suomenkielinen nimitys "happi" esiintyi ensi kerran Julius Krohnin vuonna 1862 julkaisemassa teoksessa "Kemiallisia tiedesanoja". Hieman aiemmin kehitettyä uudissanaa "happo" oli käytetty hapen tai oksidin merkityksessä jo 1840-luvulla. Molemmat on johdettu vanhasta suomen kielen sanasta "hapan"; vastaavasti ruotsin kielessä happea tarkoittava sana "syre" on johdos hapanta tarkoittavasta sanasta "sur". Anoksia
Happikadossa veteen liuennutta happea on periaatteessa 0 %. Happikadosta puhutaan myös hypoksiatilanteissa, joissa happea on liian vähän. Useimmat kalat eivät voi elää, jos happea on 30 % kyllästystilasta tai vähemmän. "Terveessä" vesiekosysteemissä happea on 80 % sen enimmäismäärästä tai enemmän. Happihappo
Suurin osa hapoista kuuluu happi­happoihin. Lavoisier otaksuikin 1700-luvulla, että happea on kaikissa hapoissa ja että se on syynä niiden happamuuteen. Tästä syystä hän antoikin kyseiselle alku­aineelle nimen "oxygenium", joka johtuu "hapon muodostajaa" tarkoittavista kreikan­kielisistä sanoista, ja samaan asiaan viittaa myös hapen suomen­kielinen nimi. Myöhemmin Humphry Davy kuitenkin osoitti, että esimerkiksi suolahappo ei sisällä happea, vaan se on vetykloridin (HCl) vesi­liuos. Tällaisia happoja, jotka eivät sisällä happea, nimitetään "vetyhapoiksi. Heikko happo
Heikon hapon määritelmä riippuu ainoastaan hapon kemiasta, eikä liuoksen väkevyydestä. Toisin sanoen heikkoa happoa väkevöittämällä ei saa vahvaa happoa tai vahvaa happoa laimentamalla heikkoa happoa. Monet orgaaniset hapot, kuten erilaiset karboksyylihapot, ovat heikkoja happoja. Heikko happo voi kuitenkin olla syövyttävä aine siinä missä vahvakin. Happi
Happi on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on O (), järjestysluku 8 ja atomimassa IUPACin standardin mukaisesti [15,99903;15,99977] amu. Esiintyessään vapaana alkuaineena se on tavallisissa lämpötiloissa kaasuna, ja sitä on Maan ilmakehässä noin 21 %. Luonnossa sitä on runsaasti myös yhdisteinä kuten vetenä, joka on vedyn ja hapen yhdiste, sekä lukuisina maa- ja kallioperän mineraaleina, jotka ovat erilaisia muiden alkuaineiden ja hapen muodostamia yhdisteitä. Se on yleisin alkuaine maankuoressa, jossa sitä on noin 47 %. Ilmakehä
Noin 4,5 miljardia vuotta sitten maapallon alkuilmakehä koostui lähinnä vesihöyrystä, hiilidioksidista, vedystä ja typestä. Happea ei vielä tällöin ollut lainkaan. Hapen määrä ilmakehässä alkoi lisääntyä vasta, kun noin 3,5 miljardia vuotta sitten ensimmäiset happea tuottavat bakteerit syntyivät. Niillä oli kyky pilkkoa vettä vedyksi ja hapeksi, eivätkä ne vielä tarvinneet happea omiin elintoimintoihinsa, joten happea alkoi vapautua. Pikkuhiljaa hapen määrä ilmakehässä kasvoi ja vapaan vedyn määrä väheni. Kehitys oli hidasta: vielä noin kaksi miljardia vuotta sitten ilmakehän happipitoisuus oli vain noin sadasosa nykyisestä ja 700 miljoonaa vuottakin sitten vain kymmenesosa. Hapen lisääntyminen aloitti myös otsonikerroksen syntymisprosessin. Hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä oli vielä kambrikaudella 15-kertainen nykyiseen verrattuna. Nykyisen happipitoisuutensa ilmakehä saavutti noin 360 miljoonaa vuotta sitten, ja samalla hiilidioksidipitoisuus oli laskenut lähelle nykytasoa. Happi
Puhdasta happea erotti salpietarista Olaus Borrichius vuonna 1678, vuosisataa aiemmin saman menetelmän oli kuvannut Sendivogius, joka oli myös esittänyt että tätä "elämää ruokkivaa" ainetta löytyy ilmasta. Jo 1600-luvulla tiedettiin, että salpietarista irtoaa kuumennettaessa jotakin kaasua, mutta vanha käsitys, jonka mukaan ilma olisi alku­aine, vaikeutti pitkään tämän kaasun tunnistamista. Suolijärvi (Tampere)
Järven vedenlaatua esitellään käyttämällä vuosien 2007, 2008, 2009 ja 2010 (loppukesien ja -talvien) tutkimustuloksia. Järven pintavesi on ollut lievästi sameaa (keskimäärin 1,2 FNU), veden näkösyvyys on ollut keskimäärin 3,3 metriä ja vedenväri on ruskea (väriluku 15–40 mg(Pt)/l, keskiarvolla 29 mg(Pt)/l). Veden sähkönjohtavuus on keskimmäärin 10,3 mS/m, mikä on suomalaisessa järvessä normaalia korkeampi taso. Humuksen liukeneminen järven valumisvesiin on pääasiallinen syypää vedenväriin ja se myös muuttaa veden lievästi happamaksi. Järven pintaveden happamuustaso on ollut keskimäärin pH 7,0. Talvella happamuustaso on pH 6,8, mutta kesällä se kohoaa arvoon pH 7,3. Veden puskurikyky happamoitumista vastaan on hyvä (keskimäärin 0,25 mmol/l). Silloin järvi ei ole välittömässä vaarassa happamoitua. Järven vesi lämpötilakerrostuu selvästi talvisin ja kesäisin. Silloin järven pohjan lähellä alusvedessä voi olla hyvinkin erilaiset olosuhteet kuin päällysvedessä. Alusveden happamuustaso on talvella pH 6,6 ja kesällä pH 6,8. Päällysveden happipitoisuus on ollut kesäisin 7,7 mg/l, jolloin hapen kylläisyys on ollut 74%. Talvisin se on ollut 8,6 mg/l (kylläisyys 86%). Alusveteen ei lämpötilakerrostumisen vuoksi tule kovin paljon happitäydennystä pinnalta. Siellä on kesäisin ollut happipitoisuus 0,2 mg/l (kylläisyys 12%) ja talvisin 1,5 mg/l (kylläisyys 12%). Näiden arvojen perusteella voidaan järven happitilanne kokonaisuudessaan luokitella välttäväksi. Kun hapen määrä vähenee alusvedessä pohjan lähellä, aiheutuu siitä haitallisia seurauksia. Hapen vähennyttyä liian pieneksi, on se aiheuttanut paikallisesti sisäistä kuormitusta. Sisäisessä kuormutuksessa pohjan sedimentistä liukenee takaisin veteen ravintoaineita ja metalleja, joiden pitoisuudet kasvavat alusvedessä. Päällysvedessä fosforipitoisuudet ovat olleet keskimäärin 9 µg/l. Kesäisin pitoisuudet ovat olleet keskimäärin 11 µg/l ja talvisin 8 µg/l. Alusvedessä pohjan lähellä fosforipitoisuudet ovat olleet kesällä 23 µg/l ja talvella 15 µg/l. Suurimmillaan on talvella pitoisuus ollut 21 µg/l. Typpipitoisuudet ovat olleet päällisvedessä keskimäärin 428 µg/l (vaihteluvälillä 320–560 µg/l), kun taas alusveden typpipitoisuudet ovat vaihdelleet 620–1320 µg/l. Näiden tulosten perusteella järvi voidaan ravinteidensä puolesta luokitella lievästi rehevöityneeksi järveksi. Happamuus
Vesimolekyyli voi myös itse luovuttaa vetyionin toiselle vesimolekyylille, jolloin siitä tulee hydroksidi-ioni (OH) ja toisesta tulee oksoniumioni:
Vesi voi siten toimia sekä happona että emäksenä, joten vettä kutsutaan siksi amfolyytiksi. Tätä itseensä kohdistuvaa reaktiota kutsutaan autoprotolyysiksi. Puhtaan veden autoprotolyysissä muodostama normaali oksoniumionin konsentraatio (merkitään [HO]) on noin [HO] = 1,0 · 10 mol/l. Vesiliuosta, jolla on tämä konsentraatio, kutsutaan "neutraaliksi". Reaktioyhtälö
Happojen liuoksissa esiintyy oksoniumioneja (HO) ja emästen liuoksissa hydroksidi-ioneja (OH). Vahvana happona esimerkiksi vetykloridi (suolahappo) ei esiinny vesiliuoksessa HCl-molekyyleinä, vaan se reagoi veden kanssa seuraavasti: Happihappo
Kuumennettaessa monista happi­hapoista lohkeaa vettä, jolloin syntyy hapon anhydridi. Tällaiset anhydridit ovat yleensä epä­metallien oksideja, esimerkiksi hiilidioksidi CO on hiili­hapon HCO ja rikkitrioksidi SO rikki­hapon HSO anhydridi. Veden kanssa nämä anhydridit reagoivat muodostaen happi­happoja. Vesi
Kiinteässä olomuodossa vesi on jäätä ja kaasuna vesihöyryä. Vesi voi esiintyä kolmessa olomuodossaan erityisessä kolmoispisteessä (273,16 K; 6 mbar), joka toimii myös celsius- ja kelvin-asteikkojen määritelmänä. Vesi on myös ainoa aine, joka esiintyy Maan luonnonoloissa kolmessa olomuodossa.
Vesimolekyyli on poolinen, koska molekyylin happiatomilla on suurempi elektronegatiivisuus, sen puoli molekyylistä saa negatiivisen osittaisvarauksen. Tämä johtaa molekyylien välisiin vetysidoksiin, jotka aiheuttavat vedelle sen suhteellisen korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. Vedessä vetysidoksen vastaanottajana ja luovuttajana on happi. Vesimolekyyli pystyy muodostamaan happiatomista neljä tetraedrisesti suuntautuvaa vetysidosta. Huoneenlämpöinen ja normaalissa paineessa nestemäinen vesi on kuitenkin jatkuvassa liikkeessä ja muodostaa muiden vesimolekyylien kanssa keskimäärin vain 3,4 vetysidosta. Jäässä molekyylit ovat paikallaan ja muodostavat täydet neljä vetysidosta. Vedelle on vastikään löydetty uusi, neljäs olomuoto. Hyvin ahtaissa oloissa vesi ottaa kuusikulmaisen muodon, jossa vetyatomit ympäröivät happea kuudelta eri suunnalta. Tämän "kuusikulmaisen veden" kuvaillaan muistuttavan kaasua, muttei sitä kuitenkaan täysin ole. Puhdas vesi ei johda sähköä mainittavasti, mutta veteen liuenneet aineet (erityisesti metalli-ionit) parantavat veden johtavuutta huomattavasti. Valo läpäisee veden hyvin, eikä vesikasvien yhteyttäminen ilman tätä ominaisuutta onnistuisikaan. Elossapitojärjestelmä
Ihminen voi hengittää, jos hapen osapaine on 0,13–0,33 kertaa merenpinnan tasolla oleva paine, eli 13–33 kPa. Neuvostoliiton avaruuspuvuissa ja Yhdysvaltain Apollo-aluksissa on käytetty 30 kPa happea. Normaalissa ulkoilmassa on hiilidioksidia 0,03 % eli luokkaa 300 ppm ja tunkkaisessa ilmassa voi olla jopa 1 %. Avaruusaluksessa saa olla korkeintaan 0,5–1 % hiilidioksidia. Suomessa sisäilmaston huonoin laatuluokitus S3 antaa ilman CO2-pitoisuudelle maksimirajaksi 1 200 ppm eli 2 200 mg/m. Happi
Myöhemmin hapen löysi myös Carl Wilhelm Scheele vuonna 1772, joka valmisti sitä kuumentamalla elohopeaoksidia, mutta tätä löytöä ei heti tunnustettu. Itsenäisesti sen löysi Joseph Priestley vuonna 1774. Kansainvälisen nimen "oxygenium" antoi Antoine Lavoisier 1774. Nimi merkitsee "happoja muodostavaa" ja johtuu siitä, että Lavoisier arveli sen olevan oleellisena osana kaikissa hapoissa. Myöhemmin on kuitenkin osoittautunut, että esimerkiksi fluorivety tai suolahappo eli vety­kloridi ei sisällä happea. Lavoisier selvitti myös hapen merkityksen palamisessa ja osoitti täten aikaisemmin yleisesti hyväksytyn flogiston­teorian vääräksi. Happipitoisuus (limnologia)
Kylläisyysaste lasketaan niin, että samalla kun mitataan veden happipitoisuutta formula_4, otetaan siitä myös sen lämpötila. Kyseiselle lämpötilalle etsitään taulukosta kylläinen pitoisuus formula_5. Kylläisyysaste lasketaan nyt
Normaaleja kylläisyysarvoja ovat 14,25 mg/l (1 °C vesi), 11,15 mg/l (10 °C) ja 9,0 mg/l (20 °C). Esimerkiksi talvella, jolloin järven veden lämpötila on noin 0,5–1,0 °C, liukenee veteen 12–13 mg/l happea ja veden kylläisyysasteeksi tulee 80–90 %. Kesällä veden lämpötilan ollessa 18–20 °C, liukenee happea 8 mg/l ja kylläisyysaste on silloin sama kuin talvella. Vaihtoehtoinen biokemia
Pii-happiketjut eli silikonit ovat vakaampia ja niitä on ehdotettu rikkihappopitoiseen maailmaan. Silti ne ovat epävakaampia kuin hiiliyhdisteet vedessä. Piin hapettuminen tuottaa piidioksidia, minkä aiheuttaisi piiperustaiselle elämälle vaikeuksia happipitoisessa ympäristössä, koska piidioksidi ei liukene lainkaan nestemäiseen veteen. Hiili on tähtienvälisessä pölyssä huomattavasti piitä yleisempi yhdisteiden osa. Toistaiseksi tunnetaan 84 hiileen perustuvaa tähtienvälisessä aineessa esiintyvää yhdistettä, kun 4 yhdistettä perustuu hiileen ja piihin ja ainoastaan 4 pelkkään piihin. Lisäksi hiili on kymmenen kertaa piitä yleisempää maailmankaikkeudessa, mikä viittaa siihen, että hiilen merkitys elämän perusosana on olennaisen tärkeä mahdollista maan ulkopuolista elämää ajatellen. Ylä-Majavesi
Järven vedenlaatua on tutkittu talvella 2010. Se sijaitsee metsävaltaisella ja osittain soistuneella valuma-alueella. Vesi on ruskean väristä ja vedessä on runsaasti humusta. Tämä on tyypillistä suoalueella sijaitseville järville. Vesi on kirkasta ja lisäksi myös hapanta. Veden happamuustaso ei alittanut tutkimusaikana kertaakaan pH-arvoa 6,0. Järven puskurikyky happamoitumista vastaan oli vain välttävä, joten vuodenajat ja sääolot vaikuttivat veden happamuuteen. Järvessä oli vähän ravinteita ja sitä luonnehdittiin karuksi järveksi. Typpipitoisuus oli järvityypille luontaisella tasolla ja fosforipitoisuus oli talvella kohtalaisen alhainen. Kesällä järveä ei tutkittu, mutta sen fosforipitoisuus saattaa kohota hieman kesällä muiden lähijärvien tapaan. Fosforin osalta sen ravinnetaso ylittäisi silloin lievästi rehevöityneen järven tason. Happitilanne oli talvella tyydyttävä. Pintaveden happipitoisuus oli melko hyvä, mutta pohjalla happipitoisuus laski arvoon 2,1 milligrammaa litrassa vettä (mg/l). Humusta oli vedessä paljon, mikä kulutti happea nopeasti. Koko vesimassassa todettiin yleisesti happivajetta. Pintaveden hapen kylläisyysaste oli 51 % ja pohjalla se oli 16 %. Veden nopea vaihtuminen järvessä auttoi happitilannetta omalta osaltaan. Järvi soveltui virkistyskäyttöön melko hyvin, mutta vedenlaatua heikensivät humuksen suuri pitoisuus ja veden happamuus. Anoksia
Anoksia eli happikato on tila, jossa happea on niin vähän, että korkeammat elämänmuodot eivät pärjää. Tätä aiheuttaa esimerkiksi Itämeressä enimmäkseen vesien rehevöityminen. Rehevöitymisen johdosta myös hajottajat lisääntyvät vesistöissä, jonka johdosta ne myös käyttävät suuren osan veden happimäärästä. Happea ei jää tarpeeksi muun muassa kaloille. Rehevöityminen aiheuttaa myös veden sakeutumista, joka haittaa kalojen näkökenttää. Happo
Pienen kokonsa ja varauksensa vuoksi protoni ei voi kuitenkaan esiintyä liuoksissa vapaana, minkä vuoksi happo voi luovuttaa protonin vain, jos läsnä on aine, joka voi ottaa sen vastaan, siis emäs. Vesiliuoksessa hapon luovuttama protoni sitoutuu vesimolekyylin muodostaen oksoniumionin HO. Tällöin vesi toimii siis emäksenä. Oksoniumioni on voimakas happo, ja se tekee liuoksen happamaksi. Brønsted–Lowryn teorian mukaisia happo-emäsreaktioita tapahtuu kuitenkin myös muissa kuin vesiliuoksissa ja silloinkin syntyy ioneja ja näistä edelleen ioniyhdisteitä eli suoloja. Vedenkäsittely
Alkalointi nostaa veden pH-arvoa. Suomen pohjavedet ovat yleisesti happamia (pH alle 7), joten alkalointi on tarpeellista veden syövyttävyyden eli korroosion vähentämiseksi. Alkalointi voidaan tehdä ilmastamalla, kemikaalin lisäyksellä tai kalkkikivisuodatuksella. Sopivaan käsittelymenetelmään vaikuttaa raakaveden laatu. Ilmastamalla poistetaan vedestä happamuutta aiheuttava hiilidioksidi, jolloin pH nousee. Alkalointikemikaaleilla ja kalkkikivisuodatuksella puolestaan sidotaan hiilidioksidi veteen bikarbonaatiksi (=alkaliteetti). Käytössä olevia kemikaaleja ovat lipeä (natriumhydroksidi), sooda (natriumkarbonaatti) ja kalkki (kalsiumhydroksidi). Kalkkikivialkaloinnissa vesi suodattuu kalkkikivikerroksen (kalsiumkarbonaatti) läpi. Kalkkiveden käyttö ja kalkkikivisuodatus nostavat lisäksi veden kalsiumin määrää ja siten myös veden kovuutta. Suola
Varsinkin aikaisemmin olikin tapana määritellä suola aineeksi, jota syntyy veden ohella hapon ja emäksen reagoidessa keskenään. Tämän mukaisesti puhutaan myös eri happojen suoloista; esimerkiksi sulfaatit ovat rikkihapon ja nitraatit typpihapon suoloja. Natriumkloridi, jota puhekielessä sanotaan lyhyesti suolaksi, on suolahapon suola. Pirttijärvi (Ylöjärvi)
Järven vedenlaatua on tutkittu vuonna 1990. Sen vesi on ruskeaa ja se sisältää runsaasti humusta. Tämä selittyy valuma-alueella olevilla suo- ja metsäalueilla, joiden valumavedet ovat myös happamia. Veden happamuustaso on lähellä arvoa 6,0 ja alusvedessä on mitattu alle 6,0 olevia arvoja. Rapujen kannalta happamuuden pH-arvo tulisi pysyä yli kuuden. Järven puskurikyky happamuutta vastaan on vain välttävä, joten valuma-alueen happamuustaso säätelee vahvasti järven happamuutta. Vedessä on paljon ravinteita ja järven ranninnetaso on noussut voimmakkaasti järven luontaisen tason yläpuolelle. Fosforipitoisuus oli pintavedessä 43 µg/l ja typpipitoisuus 870 µg/l. Fosforipitoisuudet ovat rehevien järvien tasolla, mutta pitoisuus on jo erittäin rehevien järvien tason (50 µg/l) tuntumassa. Typpipitoisuus oli 1,5-kertainen luontaiseen tasoon nähden. Yläjuoksulla olevassa Majajärvessä ravinnetasot ovat pienemmät, vaikka sen ympäristö on samanalinen kuin Pirttijärvessä. Syypäänä ravinnetason kohoamiseen voidaan pitää järven vapaa-ajan asutusta. Vaikka talvella 1990 happitilanne oli hyvä, voitiin todeta alusvesissä happikatoa. Hapen määrän väheneminen voimistui talven kuluessa ja oli enää tyydyttävä. Pirttijärvi soveltuu virkistyskäyttöön tyydyttävästi. Happamuus
Happamuus ja emäksisyys (myös "alkalisuus") ovat kemiassa vanhoja käsitteitä, jotka perustuivat ensiksi kemistin makuaistimukseen. Happojen ja emästen olemuksesta syntyi monia teorioita, mutta vasta ruotsalaisen Svante Arrheniuksen (1859–1927) käyttämä vetyionin käsite toi ilmiölle modernin näkökulman. Hänen mukaansa ”happo luovuttaa vetyioneita ja emäs hydroksidi-ioneita”. Arrhenius rajoitti emäkset vain hydroksidi-ionin kantaviksi ioniyhdisteiksi. Nykyaikaisen happo-emäs-teorian ottivat toisistaan tietämättä käyttöönsä vuonna 1923 tanskalainen Johannes Brønsted (1879–1947) ja englantilainen Thomas Lowry (1874–1936). Nykyään Brønsted–Lowry-periaatteena tunnetussa teoriassa esitettiin, että ”hapot ovat vetyionien (eli protonien) luovuttajia ja emäkset niiden vastaanottajia”. Vety
Vakiintuneen käytännön mukaan vety sijoitetaan jaksollisessa järjestelmässä ensimmäiseen eli alkalimetallien sarakkeeseen. Vety kuitenkin poikkeaa monella tavalla muista ryhmään kuuluvista alkuaineista: esimerkiksi se ei reagoi veden kanssa kuten litium, natrium tai kalium, ja sitä pidetään yleensä epämetallina. Kemialliselta kannalta vedyllä kuitenkin on myös metallimaisia ominaisuuksia kuten positiivinen hapetusluku. Joskus vety on sijoitettu halogeeneihin eli 17. ryhmään, koska vedyn rakenne on lähellä halogeenien rakennetta eli yhden elektronin päässä täydestä elektronikuoresta. IUPAC suosittelee nykyään vedyn sijoitettavaksi niin, että se on ensimmäisen jakson alkuaineena jaksollisen järjestelmän ylimmällä rivillä, taulukon keskellä niin ettei se kuulu mihinkään pääryhmistä. 
Vedyn tavallisin hapetusluku on +I, mutta muutamat metallit voivat yhtyä vedyn kanssa hydrideiksi, joissa sen hapetusluku on poikkeuksellisesti −I. Vedyn ionisoitumisenergia on noin 1 310 kJ/mol, siis paljon suurempi kuin varsinaisilla alkalimetalleilla, joilla se on noin 400–500 kJ/mol. Tässä suhteessa vety muistuttaa enemmänkin halogeeneja. Myös vedyn elektronegatiivisuus on paljon suurempi kuin varsinaisten alkalimetallien. Lemmetty (Vesilahti)
Järven vedenlaatua on tutkittu vuosina 1978, 1989 ja 2002. Vedenväri on olematon, johtuen valuma-alueella olevan humuksen pienestä määrästä. Samalla kun vesi on kirkasta, saavutetaan näkösyvyydeksi 2,1–3,8 metriä. Veden happamuustaso on neutraali ja se on jopa kohonnut happosateiden vähennyttyä. Järven puskurikyky happamoitumista vastaan on tyydyttävä. Korkeiden kallioiden antama tuulensuoja ja järven syvyys yhdessä aiheuttavat sen, että lämpötilakerrostuminen ei aina purkaudu täysin kevään ja syksyn täyskierron aikana. Vaikka järven happitilanne on hyvä, saattaa alusveteen jäädä vanhaa vettä ja happikato pohjan lähellä voi johtua siitä. Hapettomuudesta johtuva sisäinen kuormitus ei kuitenkaan ehdi käynnistymään kuin nimeksi. Järven ravinnepitoisuudet ovat luonnontilaisen järven tasolla ja järvi luokitellaan karuksi järveksi. Järven virkistysluokka on erinomainen ja veden laatuluokka on myös erinomainen. Järven tila on pysynyt melko vakaana. Ojajärvi (Ikaalinen)
Järven vedenlaatua on tutkittu ainakin neljä kertaa vuosina 1978–1992. Mittauspiste sijaitsee selän eteläpuolella keskellä olevan syvänteen kohdalla. Niiden mukaan järvi on humuksinen ja karu järvi, jonka vesi on hapanta. Päällysvedessä liuenneen hapen määrä vaihtelee 5,2–9,2 mg/l (milligramma litrassa) ja hapen kylläisyysaste on noin 38%–91%. Humuksen määrä aiheuttaa alusvedessä happikatoa etenkin talvella. Hapettomuus ei kuitenkaan liuota pohjasta ravinteita, koska järven kokonaistypen pitoisuus vaihtelee 440–580 μg/l (mikrogrammaa litrassa) ja kokonaisfosfori 9–27 μg/l. Veden happamuustaso eli pH vaihtelee järvessä 5,2–5,7 välillä. Pinnalla veden näkösyvyys on 1,2–1,6 metriä. Sameusluku on 0,5–1,2 FNU. Tammiarkkuhauta
Tutkijat selittivät havaintonsa seuraavasti. Normaalisti ilman diffuusio kuljettaa turpeen ilmahuokoisiin lisää happea entisen hapen reagoidessa turpeen ainesosiin. Turpeessa oleva vesi estää ilman diffuusion, mutta vedessä oleva happi jatkaa tätä samaa prosessia, mutta ilmassa olevaa happea hitaammin. Jos hautakummussa oleva vesi ei pääse virtaamaan sen läpi tuoden pinnasta hapekasta vettä tilalle, jää kostea turve lopuksi hapettomaan tilaan. Tutkija selvittivät, että juuri näin oli joissakin hautakummuissa tapahtunut. Tilanne jäi onnekkaasti pysyväksi, koska turpeessa oli paljon rautaa ja mangaania. Sekä raudalla että magnaanilla on hapekkaassa ympäristössä yhdisteissään eri hapetusluvut kuin hapettomissa oloissa. Lisäksi rauta ja mangaani ovat hapettomissa ja happamissa oloissa vesiliukoisia ioneja, kun taas hapellisissa oloissa ne ovat lähes veteen liukenemattomia. Kun vesi muuttuu hautakummussa hapettomaksi, liukenee rauta ja mangaani happamassa vedessä ja liikkuu diffuusion vaikutuksesta vesimassan sisällä. Kun metallit kohtaavat hautakummun sivuilla, päällä ja myös pohjalla hapekkaita alueita, muuttuvat niiden hapetusluvut veteen liukenemattomaan arvoihinsa ja metallit kiinnittyvät uudelleen turpeen ainesosiin. Kun rautaa ja mangaania kertyy riittävästi, muodostuu rajavyöhykkeelle tiivis, kova ja näkyvä kuorimainen kerros, joka tiivistää hautakummun entisestään. Rautakuori sulkee kosteuden sisäänsä niin, ettei se kuivu enää koskaan. Ruojärvi (Parkano)
Järvi on runsashumuksinen ja lievästi rehevöitynyt järvi, jonka vesi on hapanta. Järveä on tutkittu viimeksi vuosina 2000, 2014 ja 2015, joiden tuloksia tässä referoidaan. Mittauspiste sijaitsee selän keskellä olevan syvänteen kohdalla. Päällysvedessä liuenneen hapen määrä vaihtelee 9,5–10,6 mg/l (milligramma litrassa) ja hapen kylläisyysaste on noin 80%–90%. Humuksen suuri määrä aiheuttaa alusvedessä happikatoa, kun järvi on loppukesästä lämpötilakerrostunut. Hapettomuus liuottaa pohjasta ravinteita, jolloin esimerkiksi kokonaistypen pitoisuus nousee lähelle 800 μg/l (mikrogrammaa litrassa) ja kokonaisfosforin jopa 50–70 μg/l. Pintaveden kokonaistyppi pysyttelee aina välillä 400–700 μg/l ja kokonaisfosfori 15–25 μg/l. Veden happamuustaso eli pH on pintavedessä 5,5–6,3 ja alusvedessä 5,2–6,0. Pinnalla veden näkösyvyys on 0,8–1,6 metriä. Sameusluku päällysvedessä on 1,0–1,8 FNU ja alusvedessä 1,6–19 FNU. Karhujärvi (Parkano)
Järven vedenlaatua on tutkittu ainakin kerran tammikuussa 1994. Päällysvedessä liuenneen hapen määrä oli 5,4–8,0 mg/l (milligramma litrassa) ja hapen kylläisyysaste on noin 41%–56%. Humuksen määrä aiheuttaa alusvedessä happikatoa etenkin talvella. Mittauksessa happea oli alusvedessä 0 mg/l eli se oli hapeton. Hapettomuus liuottaa pohjasta ravinteita veteen. Kokonaistypen pitoisuus vaihteli päällysveden 530–590 μg/l ja oli alusvedessä 900 μg/l (mikrogrammaa litrassa). Kokonaisfosfori oli vastaavasti 22–37 μg/l ja alusvedessä 100 μg/l. Veden happamuustaso eli pH vaihteli järvessä 5,0–5,5 välillä. Pinnalla veden näkösyvyys on 0,8 metriä. Sameusluku oli päällysvede 0,5–0,7 FNU, mutta alusvedessä 5,1 FNU. Oksidi
Ionisidokselliset metallioksidit ovat emäksisiä oksideja, joskin vain harvat niistä liukenevat veteen.Alkalimetallien ja maa-alkalimetallien oksidit kuitenkin liukenevat, ja koska oksidi-ioni on erittäin vahva emäs, se reagoi liuoksessa välittömästi veden kanssa muodostaen hydroksidi-ioneja, OH. Reaktio tapahtuu seuraavasti: Tähän reaktioon perustuu esimerkiksi poltetun kalkin sammuttaminen, jonka reaktioyhtälö voidaan esittää myös seuraavasti: Emäksisiä oksideja ovat monet sellaisetkin metallioksidit, jotka eivät liukene veteen. Ne kuitenkin reagoivat helposti happamissa liuoksissa olevien vetyionien kanssa, jolloin liuokseen syntyy metallikationeja. Esimerkiksi kuparioksidi reagoi vetyionin kanssa seuraavasti:Monet epämetallien oksidit voivat reagoida veden kanssa, jolloin syntyy happoja. Tällä tavoin syntyviä happoja sanotaan "happi­hapoiksi", ja oksidit ovat niiden anhydrideja. Esimerkiksi hiilidioksidi on hiilihapon, rikkitrioksidi rikkihapon ja fosforipentoksidi fosforihapon anhydridi, ja veden kanssa ne reagoivat seuraavasti:Oksidin happamuutta tai emäksisyyttä onkin pidetty yhtenä kriteerinä, jonka perusteella alkuaineet jaetaan metalleihin ja epämetalleihin. Paleoklimatologia
Jää on veden kiinteä olomuoto, ja vesimolekyylissä on kaksi vety- ja yksi happiatomi (kaava: HO). Veden hapessa esiintyy yleisempinä kahta isotooppia, joita merkitään esimerkiksi O (painoltaan kevyempi) ja O (raskaampi). Isotooppia O esiintyy keskimmäärin 0,20 % hapen määrästä, kun taas isotooppia O on 99,76 %. Kairausnäytteissä hapen isotooppien osuudet kuitenkin vaihtelevat. Isotooppien määrän vaihteluita ilmoitetaan suhdelukuna δ (luetaan: delta-O18), joka lasketaan lausekkeella: Ainesjärvi
Ainesjärven vedenlaatua on tutkittu vuosina 1977, 1981, 1990, 1993, 2000 ja 2013. Ainesjärven veden happamuudentaso ei ole laskenut kovin alhaiseksi ja sitä voidaan luonnehtia lähinnä hapahkoksi järveksi. Humuksen runsaan määrän vuoksi puskurikyky happamoitumista vastaan on ainaostaa välttävä tai heikko. Tämän vuoksi sadevesien vaikutus järven pH-arvoihin ovat suuret. Järven fosforipitoisuudet ovat vaihdelleet alhaisesta aina lievästi rehevöityneeseen tasoon. Typpipitoisuus on pysytellyt lähellä luonnon normaalitasoa, mutta hetkittäin se on sen ylittänytkin. Järven rehevyyden tasossa on pitkällä aikavälillä lievä nouseva trendi. Happitilanne on vaihdellut erinomaisesta tyydyttävään. Kesällä 1977 happitilanne oli erinomainen, vaikka tutkimuksessa huomattiin järvessä lämpötilan muodostama kerrostuneisuus. Samoina vuosina oli järvessä happea koko talven, vaikka alusveteen jäi happea vähemmän. Mitään suurta happivajetta ei siis esiintynyt. Vuonna 2013 oli happitilanne talvella heikoin kaikista tutkimusvuosista. Silloin oli happi kulunut pohjan läheltä vähiin, vaikka aivan hapettomaksi ei syvin vesikerros muodostunut. Huolestuttavaa kuitenkin oli, että sedimentissä oli käynnistynyt ravinteiden takaisin liukeneminen ja sisäinen kuormitus oli siten käynnistynyt. Pohjan lähellä vesi oli sameaa ja sen rautapitoisuudet, mangaanipitoisuudet ja muut ravinnepitoisuudet olivat kohonneet. Ainesjärvi soveltuu virkistyskäyttöön tyydyttävästi. Oligotrofinen järvi
Typpitalouden laatu riippuu veden happipitoisuudesta. Kun happea on vedessä riittävästi, esiintyy vedessä paljon nitraattia, mutta hapettomassa tilassa typpi esiintyy useammin ammoniumina. Jos happea on kohtalaisesti, typpi esiintyy usein nitriittinä. Kun järven vesi on lämpötilakerrostunut ja järven päällysveden happitilanne on hyvä, esiintyy päällysvedessä paljon nitraattia. Kun alusvedessä on vähän happea, siellä taas esintyy paljon ammoniumia. Näiden välissä olevassa harppauskerroksessa voi esiintyä enemmän nitriittiä kuin edellä mainittuja. Tietyissä tilanteissa typpiyhdisteet voivat myös denitrifikoitua eli muuttua typpikaasuksi, joka haihtuu vedestä takaisin ilmaan. Elinkelpoinen planeetta
Liiallisessa happimäärässä materiaalit syttyvät itsestään, toisaalta liian vähäisessä happipitoisuudessa jotkin eläimet eivät voisi hengittää. Jos happea on ilmakehässä noin 35%, tulipalot ovat yhtä yleisiä ja tuhoisia kuin puhtaassa hapessa. Vetysidos
Erityisen voimakas vetysidos on vedessä, koska vesi­molekyylissä on toisaalta kaksi vety­atomia, toisaalta happi­atomilla kaksi vapaata elektroni­paria, jotka voivat vetysidoksella liittyä viereisten molekyylien vety­atomiin. Sitä vastoin vety­fluoridissa on vain yksi vetyatomi, ammoniakissa taas typellä vain yksi vapaa elektroni­pari, minkä vuoksi vety­sidos on näissä aineissa heikompi. Korentijärvi
Järven vedenlaatua on tutkittu loppukesällä vuonna 1995 sekä talvella vuosina 1978, 1986 ja 2007. Vedenväri on ruskeaa johtuen siihen liuenneen humuksen runsaasta määrästä. Veden happamuustaso on lievästi hapan, mutta puskurikyky happamoitumista vastaan on välttävä tai hyvä. Vaaraa järven happamoitumisesta ei vielä ole. Talvella on vesi jääkannen alla on vähähappista tai joskus täysin hapetonta. Veteen liuennut humus kuluttaa happea hajotessaan eikä sitä tule uutta tilalle valuma-alueen ojista. Vuonna 1986 happi oli kulunut vähiin jo helmikuussa, koska veden hapen kylläisyysaste oli enää 29 %. Talvella 2007 happitilanne oli vieläkin huonompi, sillä koko vesimassa oli hapetonta. Kesäisin tilanne on kuitenkin hyvä, sillä matala vesi hapettuu tehokkaasti ja vielä vaihtuukin nopeasti. Talvella hapen vähyys käynnistää sisäisen kuormituksen. Kesällä vesi on kuitenkin ravinteikasta muutenkin. Veden fosforipitoisuus oli 1970-luvulla lievästi rehevän järven tasolla, mutta se on kohonnut ja on nykyään rehevän järven tasolla. Järven vedenlaatu on välttävä. Rikkihappo
Rikkihappo voi imeä itseensä vettä myös kiinteistä orgaanisista yhdisteistä hajottamalla niitä. Esimerkiksi hiilihydraatit koostuvat hiilestä, hapesta ja vedystä. Paperi koostuu pääasiassa selluloosasta, joka on hiilihydraatti. Kun paperin päälle kaadetaan väkevää rikkihappoa, paperi mustuu. Rikkihappo hajottaa paperin selluloosaa ja ryöstää siltä veden alkuaineet, vedyn ja hapen. Jäljelle jää hiili, joka antaa paperille mustan värin. Elinkelpoinen planeetta
Happi on välttämätön eläimille, mutta kasveille ja monille mikrobeille se on pikemminkin haitallista. Kun elämä maapallolla syntyi, ei ilmakehässä ollut vapaata happea. Kun fotosynteesiin kykenevät syanobakteerit ja kasvit ilmestyivät maapallolle, alkoi ilmakehän happipitoisuus kasvaa, jolloin happea käyttävät kuluttajat, kuten eläimet, pääsivät kehittymään.
Typpi estää liian nopeaa hapettumista ja hiilidioksidi on kasvien yhteyttämiselle välttämätön. Hapen isotoopit
Isotooppien O-18 ja O-16 suhdetta on usein käytetty paleoklimatologiassa maapallon muinaisten ilmaston­muutosten selvittämiseen. Nykyisin Maan ilmakehässä olevista happiatomeista noin 99,756 % on -, 0,039 % O- ja 0,205 % O-atomeja. Koska kuitenkin ne vesimolekyylit (HO), joissa oleva happi­atomi on hapen kevyintä isotooppia, haihtuvat hieman herkemmin kuin ne, joissa sen paikalla on jompikumpi raskaammista isotoopeista, hapen raskainta isotooppia O on sadeveden ja sen vuoksi myös järvi- ja jokivesien sekä napajäätiköiden hapessa hieman vähemmän (0,1981 %) kuin ilman (0,205 %) tai meriveden hapessa (0,1995 %). Kun ero isotooppien haihtuvaisuuden välillä riippuu myös veden lämpötilasta, tämä tekee mahdolliseksi päätellä vanhojen jää­kerrostumien perusteella, onko maapallon ilmasto muinaisina aikoina ollut nykyistä lämpimämpi tai viileämpi. Paleo­klimato­logiassa puhutaankin happi-isotooppivaiheista, ajan­jaksoista, jolloin muodostuneen jään happi-isotooppi­koostumus on nykyisin muodostuvasta poikkeava. Vesi
Ihminen on noin 62-prosenttisesti vettä, ja jo muutaman prosentin nestehukka heikentää työkykyä merkittävästi. Kahdenkymmenen prosentin vajaus johtaa kuolemaan. Koska vettä poistuu ihmisessä monella tavalla, ihminen tarvitsee elääkseen jatkuvasti merkittäviä määriä vettä.
Ihminen kuolee ensimmäisenä hapenpuutteeseen (minuuteissa), sitten vedenpuutteeseen (vuorokausia) ja ravinnonpuutteeseen vasta viikkojen tai kuukausien jälkeen. Humusjärvi
Humuksen väriaineet ovat monesti happamia . Veden happamuustaso eli pH laskee silloin neutraalin arvon 7 alapuolelle. Esimerkiksi happamassa vedessä rauta liukenee veteen paremmin ja tummentaa edelleen veden väriä. Happamuusasteen laskiessa alle pH 6, heikkenevät esimerkiksi jokiravun elimahdollisuudet, ja kun se laskee alle pH 5, selviävät esimerkiksi hauki ja ahven muita kaloja paremmin. Hiilihappo
Kuplittamalla hiilidioksidia veteen tai virvoitusjuomaan syntyy tasapainotila, jossa veteen on liuennut hiilidioksidia ja hiilihappoa. Heikkona happona se protolysoituu osittain vetykarbonaatiksi ja vetyioneiksi ja edelleen osittain karbonaatiksi. Hiilihappo tunnettiin pitkään vain vesiliuoksena, jossa se on melko pysymätön yhdiste ja hajoaa veden katalysoimalla dekarboksylaatiolla hiilidioksidiksi ja vedeksi. Lämpö nopeuttaa hajoamista. Uudempien tutkimusten mukaan hiilihappo puhtaana on kuitenkin melko vakaa yhdiste ja on teoreettisesti laskettu, että vedettömänä se säilyy jopa 180 000 vuotta, mutta jo yksikin vesimolekyyli riittää käynnistämään hajoamisen. Liuoksessa on tasapainotilassa hiilihappoa vain 0,003 prosenttia hiilidioksidin määrästä. Happo
Alun perin hapoilla tarkoitettiin aineita, jotka maistuvat happamalta.. Jo varhain niillä todettiin olevan muitakin yhteisiä ominaisuuksia: ne syövyttävät useita metalleja ja muuttavat eräiden väriaineiden, indikaattorien värin, mutta menettävät nämä ominaisuutensa reagoidessaan vesiliuoksissa liukkailta tuntuvien aineiden, emästen kanssa. Vuonna 1663 Boyle määrittelikin hapon aineeksi, joka maistuu happamalta ja muuttaa lakmuksen punaiseksi. Happihappo
Sama alkuaine voi kuitenkin muodostaa vedyn ja hapen kanssa useitakin happoja. Tällöin hapon suomen­kielisessä nimessä käytetään happo-sanan sijasta sana "hapoke" sillä hapolla, jonka molekyylissä on yksi happi­atomi vähemmän kuin varsinaisella hapolla ja joka useimmiten on samalla heikompi happo. Niinpä esimerkiksi rikki­happo on HSO ja rikki­hapoke HSO, samoin vastaavasti typpi­happo HNO ja typpi­hapoke HNO. Muissa kielissä nimet muodostetaan eri tavoin. Esimerkiksi englannin kielessä nämä erotetaan toisistaan käyttämällä alkuaineen nimessä johdinta "-ic" tai "ous"; niinpä rikki­happo on "sulfuric acid" ja rikki­hapoke "sulfurous acid". Jos happoja, jotka eroavat toisistaan happi­atomien lukumäärän perusteella, on enemmänkin, nimen alkuun lisätään eräissä tapauksissa vielä etuliite "per-" tai "hypo-". Etuliitettä "per-" käytetään kuitenkin vain ryhmän 7 alkuaineiden ja halogeenien muodostamien happojen nimissä. Esimerkiksi kloorin muodostamat happi­hapot ovat seuraavat:Niiden anionien ja niiden muodostamien suolojen nimissä, jotka saadaan poistamalla haposta vety­ionit, vastaa pääte "-iitti" sitä happoa, jonka nimessä on sana hapoke, ja "-aatti" sitä happoa, jonka nimessä on sana happo. Niinpä esimerkiksi sulfiitti-ioni on SO ja sulfaatti-ioni SO. Etuliitteitä hypo- ja per- käytetään myös anionien ja suolojen nimissä, esimerkiksi perkloraatti-ioni on ClO. Happi
Happimolekyyli (O) muodostuu kahden happiatomin liitoksesta, ja esiintyy kaasumaisena huoneenlämpötilassa. Happi on tärkeä ainesosa ilmakehässä, jossa sitä on 21 %. Nestehappi ja kiinteä happi ovat vaaleansinisiä, ja molemmat ovat hyvin paramagneettisia aineita. Köyliönjärvi
Järven savikkoalueelta valuu ojia myöten järveen peltojen ravinteet. Fosforia mitattiin aikaisemmin noin 50 mikrogrammaa (μg) litrassa, mutta sen määrä vedessä on kasvanut kaiken aikaa. Nykyään sen taso on noin 150 μg litrassa, vaikka sen arvo vaihtelee voimakkaasti. Typen määrä on kasvanut 1960-luvun 800 μg:sta nykyiseen 1 200–1 600 μg:aan litraa kohti. Veden happamuusaste (pH) vaihtelee voimakkaasti, mikä johtuu levien yhteyttämisestä. Vielä 1960-luvulla happamuusaste oli seitsemän, mutta nykyään se on noussut kahdeksaan. Veden happipitoisuus vaihtelee järven eri syvyyksissä ja eri tilanteiden mukaan. Kerrostuneessa vedessä pohjavesien happi vähenee tai katoaa kokonaan kasvinosien ja planktonin mädäntymisen takia. Kun tuulet sekoittavat järven vedet helposti, paranee happitilanne väliaikaisesti. Hapeton pohjamuta muodostaa metaania, joka kuplii mudan joukossa ja pöyhii sitä noustessaan pinnalle. Tällöin vapautuu mudan joukosta lisää ravinteita veteen. Typpipitoisuus (limnologia)
Typpipitoisuus on vesistöjen tutkimuksessa yksi luonnonveden ominaisuutta ilmaiseva suure, jolla pyritään selvittämään vesistön eliöiden ravintotilannetta. Typpi on yleinen alkuaine ilmakehässä, missä se esiintyy kaksiatomisena kaasumolekyylinä (N). Useimmat eliöt eivät kykene hyödyntämään typpeä kaasuna, vaan ne käyttävät ravintonaan muita typen yhdisteitä. Yleisempiä vesistössä esiintyviä yhdistetä ovat nitraatit (NO), nitriitit (NO), ammoniakki (NH) ja sen ioniyhdisteet ammoniumit (NH). Monet eliöiden kudoksien aminohapot ja proteiinit sisältävät myös typpeä. Typen määrää luonnossa seurataan ihmisen luontoa voimakkaasti kuormittavan toiminnan vuoksi. Typpipitoisuudella tarkoitetaan eri tyypeä sisältävien yhdisteiden liuennutta määrää litrassa vettä. Happamuus
Happo-emäs-reaktiossa happo luovuttaa emäkselle vetyionin, mikä on happo-emäs-reaktioiden perusajatus. Reaktioihin osallistuvia aineita kutsutaan protolyyteiksi ja itse reaktiota protolyysiksi. Kun veteen liuotetaan esimerkiksi rikkihappoa (HSO), rikkihaposta irtoaa kaksi vetyionia, jotka tarttuvat kahteen vesimolekyyliin muodostaen niistä oksoniumionit. Reaktiossa rikkihappo on luovuttava happo ja vesi vastaanottava emäs. Koska rikkihappo protolysoituu kokonaan veteen, kutsutaan rikkihappoa vahvaksi hapoksi. Ne hapot, jotka protolysoituvat vain osittain veteen, ovat heikkoja happoja. Happo voi luovuttaa yhden vedyn, jolloin se on yksiarvoinen- eli monoproottinen happo, tai useita vetyjä, jolloin se on kaksi- tai kolme- tai moniarvoinen eli polyproottinen happo. Vety
Vetyä esiintyy myös lähes jokaisessa orgaanisessa yhdisteessä. Hiilivedyissä on vain hiili- ja vetyatomeja. Muissakin orgaanisissa yhdisteissä osa vetyatomeista on sitoutunut yleensä suoraan hiiliatomiin, mutta osa esimerkiksi happiatomiin, kuten alkoholeissa ja karboksyylihapoissa, tai typpiatomiin kuten amiineissa. Monimutkaisempia hiiltä, vetyä ja muitakin alkuaineita sisältäviä orgaanisia yhdisteitä ovat esimerkiksi sellaiset biologisesti tärkeät aineet kuin proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit sekä myös DNA. Särkijärvi (Ylöjärvi, Luode)
Vedenlaatua on tutkittu ainakin vuosina 1997–2007. Vesi on hyvin humuspitoista ja melko hapanta. Veden happamuustaso eli pH on vaihdellut tutkimusten mukaan 4,6–5,4. Alusvedessä on esiintynyt aika ajoin hapettomuutta. Kriittisimmät ajankohdat ovat loppu talvi ja -loppukesä. Pintavesissä on talvellakin ollut riittävästi happea kaloille. Hapen kuluttaa vedessä olevien ravinteiden määrä. Päällysvedessä forsforin pitoisuudet ovat vaihdelleet 2000-luvun alussa 20–40 µg/l (mikrogrammaa litrassa) ja alusvedessä jopa 87–120 µg/l. Vaikka pitoisuudet olivatkin koholla, pysyi levätuotanto tuona aikana kurissa. Syytä kohonneille pitoisuuksille ei osata kertoa. Järven virkistysarvon arvosana on huonoimmillaa ollut välttävä, mutta ravinteiden määrät ovat kuitenkin ollet laskemassa. Todellinen arvosana voi nykyään nousta hyvän puolellekin. Savu
Kun orgaaninen aine palaa korkeassa lämpötilassa ja happea on runsaasti, syntyy vain vähän näkyvää savua. Se koostuu pää­asiassa samoista palamattomista aineksista, joita on myös tuhkassa, sekä vesihöyrystä ympäröivässä viileämmässä ilmassa tiivistyvistä pienistä vesi­pisaroista. Mikäli palava aine ei sisällä muita alkuaineita kuin hiiltä ja vetyä sekä mahdollisesti jonkin verran happea, sen täydellisessä palamisessa siitä syntyykin ainoastaan hiilidioksidia ja vesihöyryä, molemmat kaasumaisessa muodossa. Lisäksi syntyy yleensä jonkin verran myös typen oksideja, vaikka palava aine ei sisältäisikään typpeä, sillä myös ilman typpi ja happi reagoivat korkeassa lämpötilassa keskenään. Rikkihappo
Vetyionit (eli positiiviset yhden protonin vety-ytimet) eivät viihdy yksin vedessä vaan liittyvät heti vesimolekyyleihin. Tällöin muodostuu positiivisia oksoniumioneja, HO. Oksoniumionien suuri konsentraatio liuoksessa aiheuttaa happamuuden. Typen kierto luonnossa
Jos meren pohjasedimentissä on tarpeeksi happea, näin käy myös meressä. Itämeren syvillä alueilla on happikatoa, ja siellä veteen jää ammoniumtyppeä, joka voi ruokkia leväkukintoja. Alkaliteetti (limnologia)
Neutraalin vesiliuoksen happamuustaso eli pH on 7. Emäksinen liuoksen pH-arvo on yli 7 ja happaman alle 7. Luonnonvesissä sen arvo vaihtelee pH 7 molemmilla puolilla. Emäksinen liuos kykenee neutraloimaan siihen lisättyjä happoja ja siten sen alkaliteetti on vahva. Kuitenkin myös hapan liuos voi sisältää emästä, joka osallistuu lisättyjen happojen neutraloimiseen. Vasta kun nämä emäkset ovat neutraloituneet liuoksesta, ei sillä ole enää alkaliteettia jäljellä. Luonnonvesissä ei ole enää alkaliteettia, kun liuoksen pH on noin 4,3–4,5. Siksi liuoksen titrauksessa tutkitaan liuoksen käyttäytyistä tähän pH-arvoon asti. Palaminen
Kun aine palaa, muodostuu oksideja. Esimerkiksi vedyn palaessa syntyy divetyoksidia eli vettä (HO), korkean lämpötilan vuoksi kuitenkin höyrynä. Vesi soveltuu tämän takia palojen sammuttamiseen, sillä se on täydellisen palamisen lopputulos eikä voi enää syttyä. Toisaalta esimerkiksi hiilimonoksidi eli häkä (CO) on vain osaksi palanutta hiiltä ja se palaa herkästi edelleen, jolloin syntyy hiilidioksidia (CO). Hiilen palaessa syntyvä hiilimonoksidi kuitenkin leviää sellaisenaan ympäröivään ilmaan, jos happea ei ole riittävästi sen palamiseen. Divetymonoksidihuijaus
Huijaus perustui siihen, että divetymonoksidi on kemiallinen nimi vedelle (käytetään myös nimitystä divetyoksidi). Vesimolekyylin kemiallinen kaava on HO, jolloin kaksi vetyatomia liittyy happiatomiin. Etuliite "di" tarkoittaa kahta ja "mono" tarkoittaa yhtä. Kemian perusteet osaava tietää tämän kaiken ja hänen pitäisi osata tulkita, että "divetymonoksidi" tarkoittaa "kaksi vetyä, yksi happi". Vesi on amfolyytti, eli se voi toimia sekä happona että emäksenä. Lehmijärvi (Ylöjärvi, Viljakkala)
Järven vedenlaatua on tutkittu talvella vuonna 2013. Veden väri on hyvin ruskeaa ja se sisältää humusta. Veden happamuudentaso oli tutkimusajankohtana hapahko, mutta järven puskurikyky happamoitumista vastaan on tyydyttävä. Koska järven ympärillä ei viljellä maata, on ravinnekuormitus pientä. Ainoa uhka ovat haja-asutuksesta tulevat pistekuormitukset. Veden ravinnepitoisuudet ovat järven tyyppi huomioiden normaalit tai ne ovat lievästi kohollaan. Typpipitoisuudet ovat normaaleja. Veden happitilanne on tyydyttävä tai jopa välttävä. Pintavesien tilanne oli parempi kuin alusvesien. Pintavesissä hapen kylläisyysaste oli kuitenkin 45 % ja pohjan lähellä happi oli kulunut vähiin. Kesällä tilanne on todennäköisesti parempi, mutta järven suojainen sijainti estää veden lämpötilakerrosten perusteellisen sekoittumisen tuulisilla säillä. Vaikka pohjan happitilanne oli huono, ei silloin havaittu merkkejä ravinteiden liukenemisesta takaisin veteen. Lehmijärven vedenlaatu on kokonaisuudessaan tyydyttävä. Happo
Nykyisin yleisesti käytetyn Brønsted–Lowryn teorian mukaan happo on yhdiste, joka pystyy luovuttamaan protonin eli vetyionin H, ja emäs on vastaavasti yhdiste, joka pystyy vastaanottamaan vetyionin. Brønsted–Lowry-happoon täytyy siten sisältyä vähintään yksi vetyatomi, ja Brønsted–Lowry-emäkseen täytyy sisältyä sellaisen elektronipari, johon protoni voi liittyä. Kyseinen elektronipari voi olla vapaa elektronipari tai π-sidoksen elektronipari. Yleisestä Brønsted–Lowry-haposta käytetään merkintää H-A, emäksestä :B. Vetyä sekä vapaita elektronipareja tai π-sidoksia sisältävät aineet kuten HO ja CHOH voivat toimia reaktiosta riippuen happona tai emäksenä. Happamuus
Jos litraan vettä tiputetaan pieni määrä etikkahappoa (CHCOOH, heikko happo), jonka konsentraatioksi tulee 0,1 mol/l, protolysoituu siitä [HO] = 1,3 · 10 mol/l suuruinen oksoniumin konsentraatio. Tämä on liuoksen happamuuden määrä, joka muutetaan nykyään pH-asteikolla arvoksi pH 2,90. Jos puhtaaseen veteen lisätään etikkahappoa niin paljon, että sen konsentraatio on 0,05 mol/l, tulee happamuudeksi [HO] = 9,4 · 10 mol/l eli pH 3,00. Koipijärvi (Lempäälä)
Järven vedenlaatua esitellään käyttämällä vuosien 2012, 2013, 2014, 2015 ja 2016 (loppukesien ja -talvien) tutkimustuloksia. Järven pintavesi on ollut lievästi sameaa (keskimäärin 1,6 FNU), veden näkösyvyys on ollut keskimäärin 2,2 metriä ja vedenväri on ruskea (väriluku 27–59 mg(Pt)/l, keskiarvolla 38 mg(Pt)/l). Veden sähkönjohtavuus on keskimmäärin 11,4 mS/m, mikä on suomalaisessa järvessä normaalia korkeampi taso. Humuksen liukeneminen järven valumisvesiin on pääasiallinen syypää vedenväriin ja se myös muuttaa veden lievästi happamaksi. Järven pintaveden happamuustaso on ollut kuitenkin keskimäärin pH 7,0. Talvella happamuustaso on pH 6,8, mutta kesällä se kohoaa arvoon pH 7,3. Veden puskurikyky happamoitumista vastaan on hyvä (keskimäärin 0,24 mmol/l). Silloin järvi ei ole välittömässä vaarassa happamoitua. Järven vesi lämpötilakerrostuu lievästi talvisin ja kesäisin. Silloin järven pohjan lähellä alusvedessä voi olla hieman erilaiset olosuhteet kuin päällysvedessä. Alusveden happamuustaso on talvella pH 6,6 ja kesällä pH 6,7. Päällysveden happipitoisuus on ollut kesäisin 8,2 mg/l, jolloin hapen kylläisyys on ollut 81%. Talvisin se on ollut 10,8 mg/l (kylläisyys 89%). Alusveteen ei lämpötilakerrostumisen vuoksi tule kovin paljon happitäydennystä pinnalta. Siellä on kesäisin ollut happipitoisuus 0,6 mg/l (kylläisyys 26%) ja talvisin 3,4 mg/l (kylläisyys 26%). Näiden arvojen perusteella voidaan järven happitilanne kokonaisuudessaan luokitella tyydyttäväksi. Kun hapen määrä vähenee alusvedessä pohjan lähellä, aiheutuu siitä haitallisia seurauksia. Hapen vähennyttyä kriittiselle tasolle, on siitä voinut aiheutua sisäistä kuormitusta. Sisäisessä kuormutuksessa pohjan sedimentistä liukenee takaisin veteen ravintoaineita ja metalleja, joiden pitoisuudet kasvavat alusvedessä. Päällysvedessä fosforipitoisuudet ovat olleet keskimäärin 12 µg/l. Kesäisin pitoisuudet ovat olleet keskimäärin 18 µg/l ja talvisin 8 µg/l. Alusvedessä pohjan lähellä fosforipitoisuudet ovat olleet kesällä 21 µg/l ja talvella 13 µg/l. Typpipitoisuudet ovat olleet päällisvedessä keskimäärin 500 µg/l (vaihteluvälillä 350–620 µg/l), kun taas alusveden typpipitoisuudet ovat vaihdelleet 420–1400 µg/l. Näiden tulosten perusteella järvi voidaan ravinteidensä puolesta luokitella lievästi rehevöityneeksi järveksi. Vedenlaatu
Luonnonveden biodiversiteetti on hyvin riippuvainen veden happipitoisuudesta, sillä hapettomissa olosuhteissa elää vain anaerobista eliöstöä kun muuten siinä elää aerobista eliöstöä. Veteen liuenneet mineraalit ja ravinteet käyttäytyvät eri lailla hapekkaassa vedessä kuin hapettomassa. Juomavesi maistuu hapettomana toisenlaiselta kuin hapetettuna. Maapallon veden alkuperä
Maan vesi saattaa olla peräisin sekä asteroideista että komeetoista. Komeettojen isotooppikoostumus selittää vain puolet Maan vedestä. Hartley 2 -komeetalla on sama D/H-isotooppisuhde kuin Maan valtamerissä, mutta Rosetta-luotaimen tutkimalla komeetalla on deuteriumia suhteessa vetyyn kolme kertaa niin paljon kuin Maan merissä. Monilla muilla komeetoilla kuten Halley, Hyakutake, Hale–Bopp, ja 67P/Churyumov–Gerasimenko on vesissään deuteriumia suhteessa kevyeen vetyyn kaksi kertaa niin paljon kuin Maan vesissä. Happipitoisuus (limnologia)
Ensimmäisen mittaustavan kehitti 1800-luvulla James Alfred Wanklyn, jossa hapekkaasta vedestä keitettyä vesihöyryä johdettiin elohopeanäytteen yli. Hapen määrä selvisi elohopean jatkotutkimuksissa. Paremman tavan kehitti Ludwig Wilhelm Winkler eli Lajos Winkler vuonna 1888. Tätä kemiallista menetelmää käytetään vielä tänäkin päivänä. Siinä kaksiarvoinen mangaanidikloridi (formula_1) sekoitetaan hapekkaaseen veteen, jolloin emäksisissä oloissa kloridi saostuu valkoisena mangaanidihydroksidina (formula_2) astian pohjalle. Vedessä oleva happi kuitenkin hapettaa hydroksidin mangaani(IV)oksidihydroksidiksi (formula_3), jonka väri on ruskea. Ruskean eri vaaleusasteet merkitsevät hapen eri pitoisuuksia. Värit on määritelty tarkkojen hapetus-pelkistysreaktioiden tuloksia tutkimalla. Mangaanioksidihydroksidin määrän voi määrittää hapetus-pelkistystirauksellakin. Happo
Jotkut hapot ovat hapettimia, esim. typpihappo, vaikka hapettimen ei tarvitse olla happo tai toisinpäin. Suolahappo on esimerkki haposta, joka ei ole hapetin. Varsinaisten ionisten pelkistimien kanssa hapot voivat kuitenkin pelkistyä ja muodostaa vetyä (H), esim. natriumborohydridi reagoi happoliuoksessa vedyksi ja boorihapoksi. Happamuus (limnologia)
Veden happamuus (pH 7 eli neutraali) perustuu veden luontaiseen autoprotolyysiin, jossa vesi sekä luovuttaa että vastaanottaa vetyionin. Vastaanottavat vesimolekyylit muuttuvat silloin oksoniumioneiksi (HO, happo) ja luovuttavat molekyylit hydoksidi-ioneiksi (OH, emäs). Kun vesi yksinään aiheuttaa kyseiset ionit, syntyy vedessä happo-emäs-tilanne, jota kutsutaan neutraaliksi. Veden oksoniumionin konsentraatio eli pitoisuus on silloin yhtä suuri kuin hydroksidi-ionin konsentraatio eli 1,0008·10 moolia litrassa vettä (mol/l). Kun tämä konsentraatio muutetaan logaritmiselle pH-asteikolle, saadaan happamuudeksi pH 7, joka on siis neutraalin liuoksen pH-arvo. Neptunium
Neptuniumilla on useita hapetusasteita. Hapetusasteella +III neptunium on vesiliuoksessa violettia ja hapetuasteella +IV kellertävän vihreää, +V (NpO) on happoliuoksissa vihreää ja emäksisissä liuoksissa keltaista, +VI (NpO) vaaleanpunaista ja +VII vihreää. Tärkeimmät hapetusasteet ovat +IV ja +V. Hapettavassa ympäristössä neptunium on dioksokationina NpO, joka on veteen liukenevaa. Neptunium muodostaa oksidit NpO, NpO ja NpO. Korkeissa pH:issa neptunium muodostaa hydroksidin NpOOH:n, joka ei liukene veteen. Natriumhydroksidi
Natriumhydroksidi (NaOH), arkikielessä lipeä tai natronlipeä, on natrium- (Na) ja hydroksidi-ioneista (OH) koostuva vahva emäs, joka liuetessaan veteen vapauttaa lämpöä eli reagoi eksotermisesti. Natriumhydroksidi on puhtaana läpikuultavan valkea, vetistyvä (ilman kosteuteen osittain liukeneva), hajuton kiinteä aine. Aine absorboi ilmasta hiilidioksidia ja vettä. Huoneenlämpötilassa 50-prosenttinen natriumhydroksidin vesiliuos on neste, mutta väkevämmät vesiliuokset ovat joko erittäin viskooseja nesteitä tai kiinteitä. Natriumhydroksidi ja sen vesiliuokset eivät ole syttyviä eivätkä ylläpidä palamista. Vahvat hapot reagoivat natriumhydroksidin kanssa kiivaasti. Aine syövyttää metalleja kuten sinkkiä, magnesiumia ja alumiinia vapauttaen syttyvää vetykaasua. Iidesjärvi
Vesi ei ole hapanta vaan pikemminkin emäksistä. Koko 2000-luvun aikana pintaveden happamuustaso ei ole laskenut avovesikaudella pH-arvoa 8 alemmaksi. Veden puskurikyky happamoitumista vastaan on myös hyvä. Sen mitattu arvo on ollut 0,8–1,1 moolia litrassa vettä (mol/l). Hapenvähyys ja emäksisyys aiheuttavat yhdessä ravinteiden liukenemisen takaisin vedeen pohjan sedimenteistä. Tätä kutsutaan sisäiseksi kuormitukseksi ja juuri se on pääsyy järven rehevöityneeseen tilaan. Rehevöityminen aiheuttaa Iidesjärvessä runsasta kasvillisuutta, joka kerää ravinteita tehokkaasti itseensä, mutta vapauttaa sitä takaisin veteen lahotessaan talvella. Lahoaminen kuluttaa talvella myös veteen liuennutta happea. Kesäisin rehevöitynyt vesi sametuttaa sitä, kun humus ja levät lisääntyvät. Vapautuneet ravinteet laskevat Viinikanojaa myöten Pyhäjärveen. Iidesjärven vedessä on 10 kertaa enemmän fosforia kuin Pyhäjärvessä. Vedenlaatu on välttävä. Happi
Avaruudessa happea esiintyy Maan lähiavaruudessa suhteellisen runsaasti myös atomaarisena (O). Atomaarinen happi on aina 900 km korkeille satelliittien kiertoradoille asti ongelma, koska se reagoidessaan satelliitin pintamateriaalien kanssa muuttaa niiden säteily- ja absorbointi-ominaisuuksia, ja sitä kautta satelliitin lämpötilaa.