Zwemwaterchemie

In de jaren '70 kregen we de exacte vakken wiskunde, natuurkunde, scheikunde en biologie op school. Die vakken benoemen ze nu anders of ze zijn gekoppeld tot bijvoorbeeld NaSk. Ik gebruik nog de oude benamingen en geef hierna een korte definitie:

  • wiskunde: het berekenen van objecten met meer dan twee afstanden, ook wel dimensies genoemd;
  • natuurkunde: het tijdelijk veranderen van een stof;
  • scheikunde: het permanent veranderen van een stof, ook wel anorganisch verbinden genoemd;
  • biologie: het permanent veranderen van een stof met behulp van koolstof, ook wel organisch verbinden genoemd.

In de zwemwaterchemie hebben we te maken met natuurkunde, scheikunde en biologie. Het vak wiskunde komt pas in beeld zodra we zogeheten moleculaire berekeningen gaan maken, maar dat bespaar ik de lezer voor hier en nu. En het is mijnsinziens ook overbodig om zwemwaterchemie te begrijpen. Doe maar gewoon, dan doe je al gek genoeg.

Ik start met natuurkunde. Daarbij denkt bijna iedereen aan bomen en planten waarschijnlijk. Jammer, niet geschoten is altijd mis. Bij natuurkunde veranderen we een stof tijdelijk in iets anders. Dus als het vriest hebben we ijs, tussen de 0 en 100 graden hebben we water en boven de 100 graden hebben we stoom. Water kent dus drie verschijningsvormen. En wij kunnen de temperatuur beïnvloeden. Dat is natuurkunde!

Scheikunde is veel leuker. Je mengt ijzervijlsel met zwavel en steekt dat in de brand. De cokes die dan overblijven overgiet je met zoutzuur. En dan krijg je een stinklucht waar de rioolwaterzuivering jaloers op wordt. Je kunt het kopen in druppelvorm bij winkels voor feestartikelen. Dat is scheikunde!

En dan de biologie: Je haalt een mals stuk vlees bij de slager en legt dat buiten in de zon. Binnen zeer korte tijd verandert dat stuk vlees in een bewegende massa. Eet smakelijk.

Atoomtheorie

Nu wordt het spannend. Wat is een atoom? Vergelijk een atoom met onze aarde en de maan. Zie de afbeelding hierna:

De kluwe rode en groene balletjes in het midden stellen de aarde voor. Die bestaat uit rotsen, zand, water en nog veel meer. De kern van een atoom ook. Maar voor hier beschouwen we die kern net als de aarde, een massieve bal met zwaartekracht, een magnetische kracht.

Het gele balletje is de maan, eveneens met zwaartekracht, bij een atoom noemen we dat een elektron. De zwaartekracht, ofwel de magnetische kracht, zorgt ervoor dat de aarde en maan op evengrote afstand tot elkaar blijven. Bij atomen werkt dat hetzelfde. De positieve aantrekkingskracht van de twee rode bolletjes in de kern trekken het gele negatieve bolletje van het elektron aan. Alleen klopt er dan wiskundig iets niet. Er zijn twee rode bolletjes en slechts één gele. Er zouden twee gele bolletjes moeten zijn om de boel in balans te krijgen. Dat kan ook, maar dan ontstaat er een andere stof, een ander atoom:

Het atoom helium heeft twee gele en twee rode bolletjes. Ofwel, er cirkelen twee elektronen om deze atoomkern. Hiermee is dit atoom neutraal, het heeft geen aantrekkingskracht meer, geen magnetische of elektrische lading. In tegenstelling tot het atoom waterstof dat een geel balletje mist. Daardoor is waterstof wel elektrisch geladen, het heeft een magnetisch veld en elektrische lading. Helium niet, het is elektrisch neutraal. Daarom noemen we Helium een edel element of atoom. Evenals Neon en Argon.

Een atoom zal hoogst zelden als vrijgezel leven. Ze hebben bijna allen de neiging een partner te zoeken. Dat komt door die elektrische lading, de aantrekkingskracht ofwel het magnetisme. In de natuur zien we dus bijna altijd huwelijken tussen atomen. We noemen die koppels moleculen.

Hierna is staat een voorbeeld van een molecuul waar wij in de zwemwaterchemie veel mee te maken hebben, het molecuul water:

Het molecuul water bestaat uit 1 atoom zuurstof en 2 atomen waterstof. Deze zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Dit huwelijk kon ontstaan door de optelsom van het aantal rode bolletjes in de kern en gele bolletjes, de elektronen. Opgeteld bevinden zich 8 rode boletjes in de kern en acht gele bolletjes (hier blauw) die daaromheen cirkelen. Het molecuul water is daarmee elektrisch neutraal, het is niet langer magnetisch. De voorgaande afbeelding zou je kunnen waarnemen onder een microscoop. Hierna volgt een rekenkundige afbeelding met daarin benoemd de aantallen:

Het hiervoor afgebeelde watermolecuul vormt onze basis van de conventionele zwemwaterbehandeling. Daarbij desinfecteren we dat water met chloor. Maar wat is chloor? Wat is de chemische samenstelling? En is dit wel het sterkste desinfectiemiddel?

Chloor komt in de natuur niet voor als atoom, alleen als molecuul. Bijna altijd is het chlooratoom verbonden met een natriumatoom tot keukenzout. Tot het molecuul NatriumChloride (NaCl). En een enkele keer tot chloorgas (CL2). We noemen dit zout. Gewoon keukenzout zoals je dat kunt kopen in de supermarkt voor consumptie. Laat je niet om de tuin leiden. Er bestaat maar één soort zout. Alle andere aangeprezen soorten zoals zeezout en mijnzout zijn vervuild met andere elementen.

Volgens de principes van de chemie is het onmogelijk een huwelijk tussen twee, of meerdere, atomen tot één molecuul ongedaan te maken, te verbreken. Dat klopt volgens de scheikunde. Maar via de natuurkunde is splitsing wel mogelijk. Met behulp van een enorm hoge elektrische spanning die sterker is dan het magnetische effect tussen de atomen. We noemen dit principe elektrolyse.