પાણી

પૃથ્વી ઉપરનું સૌથી વધુ અગત્યનું અને જીવન-આવશ્યક પ્રવાહી. હિન્દુ માન્યતા પ્રમાણે પાણી પંચમહાભૂતો પૈકીનું એક તત્વ છે. ભારતીય પુરાણો મુજબ સૌપ્રથમ જળ ઉત્પન્ન થયું અને તેમાંથી આખી સૃષ્ટિ ઉદભવી.

પૃથ્વી પર આવેલાં મહાસાગરો (oceans), સમુદ્રો (seas), નદીઓ, સરોવરો, બરફ, ભૂગર્ભજળ (~4,000 મી. ઊંડાઈ સુધીનું) વગેરેમાં સમાયેલા પાણીને પૃથ્વીનું જલાવરણ કહે છે. પૃથ્વીની સપાટીની તથા તેનાથી લગભગ 4,000 મી.ની ઊંડાઈ સુધીની આશરે 74 % જેટલી (વધુ ચોકસાઈથી કહીએ તો   ભાગ) જગ્યા આ આવરણ રોકે છે. આ પાણીનું કદ લગભગ 140 કરોડ ઘકિમી. જેટલું તથા વજન 1.4 x 10¹⁸ ટન જેટલું છે. તેનો 97 % જેટલો ભાગ 2.83 x 10¹⁸ ઘમી. અથવા 2.83 x 10²¹ લિટર (~10²¹ કિગ્રા.) અથવા 10²⁰ ઘનફૂટ મહાસાગરો અને સમુદ્રોમાં છે. પૃથ્વી ઉપરના પાણીના લગભગ 3 % જેટલું જ પાણી ચોખ્ખું (fresh) છે. તેનો  ભાગ (3 x 10¹⁹ કિગ્રા.) હિમનદ તથા હિમછત્ર રૂપે ઠરી ગયેલો છે. ઘનસ્વરૂપે રહેલું આ પાણી એટલું બધું છે કે તે પીગળી પૃથ્વી પરની બધી નદીઓમાં વહેવા માંડે તો લગભગ 1,000 વર્ષ સુધી વહી શકે.

સરોવરો અને અંત:સમુદ્રો (inland seas) લગભગ 2 x 10¹⁷ કિગ્રા. જ્યારે  ભૂગર્ભજળ (~4,000 મી. ઊંડે સુધી) લગભગ 8 x 10¹⁹ કિગ્રા. જેટલો પાણીનો જથ્થો ધરાવે છે. આની સામે વાતાવરણમાં રહેલ પાણીનો જથ્થો લગભગ 10¹⁶ કિગ્રા. જેટલો છે. પાણીની આ વિપુલતાને લીધે માનવી તેની અગત્ય અંગે બેદરકાર રહ્યો છે. પૃથ્વી ઉપરનું પાણી હવામાનને નિયંત્રિત કરે છે તથા ઉદ્યોગોને ચલાવવામાં મદદરૂપ થાય છે.

માનવીનો પાણી સાથે  સંબંધ : ખોરાક વિના માનવી લગભગ 60 દિવસ જીવી શકે, પરંતુ પાણી વિના 90 કલાક જીવવું પણ અસહ્ય થઈ પડે છે. ખોરાકની ભૂખ કરતાં તરસનું દુ:ખ વધુ કષ્ટદાયી હોય છે; કારણ કે માનવી જો એકબે દિવસ પાણી ન પીએ તો તેના શરીરમાંના અબજો કોષો પાણી વિના વલખે છે. તરસની પરિસ્થિતિમાં શરીરનો પ્રત્યેક કોષ અકુદરતી રીતે વર્તે છે. પરિણામે મગજ ઉપર તેની અસર થાય છે. અને કોઈ વાર હિસ્ટીરિયા શરૂ થાય છે. પ્રાણીમાત્રના શરીરમાંનું 20 % પાણી દૂર થતાં તે મરણ પામે છે.

માનવશરીરમાં પાણીનું પ્રમાણ સામાન્ય રીતે 65 %થી 70 % જેટલું એટલે કે 75 કિગ્રા. વજનવાળા માનવશરીરમાં 50 કિગ્રા. (લગભગ 11થી 12 ગૅલન) પાણી હોય છે. આની સરખામણીમાં હાથીના શરીરમાં લગભગ 70 %, બટાકામાં લગભગ 80 % તથા ટમેટામાં 95 % પાણી હોય છે.

માનવશરીર રોજના 2.5થી 3 લિટર જેટલું પાણી તેનાં મૂત્રાશય, ચામડી, ફેફસાં, આંતરડાં વગેરે મારફતે ગુમાવે છે. શરીરમાંથી પાણી દૂર કરવા માટેનો મુખ્ય અવયવ મૂત્રપિંડ છે, જે 24 કલાકમાં લગભગ દોઢ લિટર પાણી પેશાબ રૂપે દૂર કરે છે. રોજના લગભગ 1.2 લિટર પાણી પરસેવા રૂપે, 100થી 200 મિલી. ફેફસાં મારફતે તથા 100થી 150 મિલી. આંતરડાં મારફતે દૂર થાય છે. માનવશરીરમાંના અવયવોમાં પાણીનું પ્રમાણ નીચે મુજબ હોય છે :

મૂત્રપિંડ (kidney)	… 80 %થી 85 %
મગજ	… 79 %થી 80 %
સ્નાયુ-પેશીઓ	… 70 %થી 75 %
રક્ત-પેશીઓ	… 40 %થી 50 %
હાડ-પેશીઓ	… 30 %થી 50 %

સામાન્ય વપરાશના ખોરાકમાં પાણીનું પ્રમાણ નીચે મુજબ હોય છે :

ટમેટાં તથા કાકડી	95 %	બ્રેડ	35 %
તરબૂચ	92 %	માખણ	17 %
દૂધ	87 %	ઘઉં	11 %
બટાકા	78 %	ચરબી	0 %
ઈંડાં	70 %	મગફળી	9 %
માંસ	65 %થી 70 %

આમ, પાણી જીવંત પ્રાણીમાંનો (સૌથી) મુખ્ય ઘટક છે. વનસ્પતિમાં લગભગ 95 % પાણી હોય છે.

પાણીના શરીરક્રિયાત્મક ગુણધર્મો : પાણીના એવા કેટલાયે ભૌતિક ગુણધર્મો છે, જેને લીધે માનવશરીર ઉપર તેની નોંધપાત્ર અસર થાય છે. આ ગુણધર્મોમાં પાણીની દ્રાવક તરીકેની ક્ષમતા, તેની ઊંચી વિ. ઉષ્મા, બાષ્પીભવનની ઊંચી ગુપ્ત ઉષ્મા, ઊંચી સંવાહકતા તથા ગલનની ઉષ્મા(heat of fusion)ને ગણાવી શકાય. પાણીની ગલન – ઉષ્મા 80 કૅલરી અથવા 335 જૂ/ગ્રા. હોય છે (1 ગ્રા. બરફને 1 ગ્રા. પાણીમાં ફેરવવા માટે જોઈતી ઉષ્મા). આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ દાઝેલાંની સારવારમાં વપરાતા બરફ-છત્ર(ice-cap)માં કરવામાં આવે છે. શરીરના વધુ ક્રિયાશીલ અવયવોમાં પાણીનું પ્રમાણ વધુ તથા ઓછા ક્રિયાશીલ અવયવોમાં તેનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે (સ્નાયુઓની પેશીઓમાં 70 % પાણી, જ્યારે મેદસ્થ (adipose) પેશીમાં માત્ર 25 %). શરીરમાંના કોષ લોહી મારફતે પોષણ મેળવે છે. તેથી શરીરના સામાન્ય કાર્ય માટે તથા તેની રાસાયણિક-ભૌતિક કાર્યશક્તિ માટે  પાણી ખૂબ અગત્યનું છે. લોહી તથા લસિકા (lymph) પ્રવાહી સ્થિતિમાં હોવાથી શરીરના બધા કોષોને તેમના મારફતે પોષણ મળી શકે છે તથા નકામાં દ્રવ્યો દૂર થઈ શકે છે.

શરીરનું તાપમાન પાણીની ઊંચી સાપેક્ષ ઉષ્માક્ષમતા તથા બાષ્પન-ઉષ્માને કારણે જળવાઈ રહે છે. પ્રત્યેક ગ્રામ પાણી 1 કૅલરી (4.184 જૂલ) ઉષ્મા શોષે ત્યારે તેનું તાપમાન 1^o સે. વધે છે. તેથી પાણીની સાપેક્ષ ઉષ્મા-ક્ષમતા 1 કહેવાય. આ ગુણધર્મને લીધે જ શરીરનું તાપમાન ખૂબ વધી જતું નથી; કારણ કે લોહીમાં રહેલું પાણી શરીરની પેશીઓમાં થતી દહન-ક્રિયા (ઉપચયન-ક્રિયા) દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા શોષી લે છે અને આ ઉષ્માને શરીરના બધા અવયવોમાં લોહી મારફતે વહેંચી દે છે. આ લોહી શરીરની ઉપલી સપાટીએ (ચામડી તથા ફેફસાંમાં) પહોંચે ત્યારે તે ઠંડું પડે છે અને ફરીને તે પેશીઓમાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા શોષી લેવા કામે લાગે છે. આ ચક્ર ખૂબ ઝડપી હોય છે. શરીરમાં બધે પહોંચી વળવા તથા હૃદયમાં ફરી પ્રવેશવા માટે આ રીતે લોહીને માત્ર 23 સેકંડનો સમય લાગે છે. પાણીની બાષ્પન-ઉષ્મા (1 ગ્રામ પાણીને 100^o સે. તાપમાને 1 ગ્રામ વરાળમાં ફેરવવા જોઈતી ગરમી) 540 કૅલરી (2,260 જૂલ) પ્રતિગ્રામ છે. આને બાષ્પનની ગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat) કહે છે; કારણ કે આટલી ઉષ્મા વરાળમાં સમાયેલી હોય છે. આ કારણથી જ ગરમ પાણી કરતાં વરાળની દાહક અસર વિશેષ થાય છે.

શરીરના સ્નાયુઓમાં થતા દહન(ઉપચયન)થી ઉત્પન્ન થતી ગરમીના પ્રમાણ પર પરસેવાના પ્રમાણનો આધાર રહે છે. ખૂબ સખત પરિશ્રમ કરતી વેળાએ કે ખૂબ તાપ હોય ત્યારે શરીર લગભગ 3 લિ. જેટલું પાણી ગુમાવે છે. આથી કલ્પના કરો કે જો શરીરમાં પાણી ન હોત તથા પાણીનો ગુપ્ત-બાષ્પન-ઉષ્માંક આટલો ઊંચો ના હોત તો માનવ-શરીરમાં કેટલી ઉષ્મા એકઠી થઈ હોત ? વિદ્યુતના આંચકા લાગવાનું કારણ શરીરમાંના પાણીમાં ઓગળેલા ક્ષારોની વિદ્યુતવાહકતા છે.

પાણી દ્રાવક તરીકે : પાણીનો એક મોટો ગુણધર્મ એ છે કે તે ઘણા પદાર્થોને સંપૂર્ણત: કે અંશત: ઓગાળી શકે છે. આથી પાણીને સામાન્ય ભાષામાં ‘સાર્વત્રિક દ્રાવક’ (universal solvent) કહેવામાં આવે છે. કેટલાંય વાયુઓ, પ્રવાહીઓ તથા ઘન પદાર્થો તેમાં ઓગળીને દ્રાવણ બનાવે છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ સામાન્યત: દ્રાવણમાં થતી હોવાને લીધે આવાં દ્રાવણો અભ્યાસની દૃષ્ટિએ અગત્યનાં બને છે; ઉદાહરણ તરીકે ઘનસ્થિતિમાં જો મીઠું અને સિલ્વર નાઇટ્રેટ સ્ફટિકો મિશ્ર કરીએ તો તે બંને વચ્ચે પ્રક્રિયા નહિવત્ થાય છે; પરંતુ બંનેનાં જલીય દ્રાવણ મિશ્ર કરીએ તો પ્રક્રિયા તુરત સંપૂર્ણપણે થાય છે. આ જ રીતે વનસ્પતિ સામાન્ય રીતે પૃથ્વીમાંનાં ખનિજ તત્વો શોષી શકતી નથી; પરંતુ તેમના જલીય દ્રાવણમાંથી તે ઝડપથી શોષવા માંડે છે. સામાન્ય રીતે આયનશીલ પદાર્થો પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે.

વિવિધ માનકો (standards) તરીકે પાણી : પાણી અતિશય સ્થાયી સંયોજન હોવાથી તથા શુદ્ધ સ્વરૂપમાં સહેલાઈથી મેળવી શકાતું હોવાના કારણે તેના ગુણધર્મો માનક તરીકે વપરાય છે.

(અ) તાપમાનના ધોરણ (માનક) તરીકે : શુદ્ધ  પાણીનું ઠારબિંદુ 1 વાતાવરણ દબાણે 0^o સે. છે. પાણી તથા બરફનું મિશ્રણ બનાવીને તેને સહેલાઈથી 0^o તાપમાને લાંબા સમય સુધી રાખી શકાય છે; તેથી આ તાપમાન બીજા પદાર્થોના તાપમાનને સરખાવવા માટે એક આદર્શ ધોરણ તરીકે વાપરી શકાય. શુદ્ધ પાણીનું એક વાતાવરણ-દબાણે ઉત્કલનબિંદુ 100^o સે. છે અને આ તાપમાન સહેલાઈથી માપી શકાતું હોવાના કારણે બીજા પદાર્થોનાં ઉત્કલનબિંદુ માપવાના માનક તરીકે વપરાય છે.

(બ) કદના માનક તરીકે : 1 કિગ્રા. પાણીનું 4^o સે. તાપમાને જે કદ થાય તેને 1 લિ. કહેવાય. તેને કદના ધોરણ તરીકે સ્વીકારવામાં આવ્યું છે. આ રીતે 1 ગ્રામ પાણી 4^o સે. તાપમાને 1 મિલિ. કદ રોકે છે. આમ 4^o સે. તાપમાને પાણીનું વિશિષ્ટ ઘટત્વ 1ગ્રા./મિલિ. થશે; જે ઘનતાના અથવા ઘનત્વના માનક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

(ક) ઉષ્માના માનક તરીકે : 1 ગ્રા. પાણીનું તાપમાન 14.5^o સે.થી 15.5^o સે. સુધી લઈ જવા માટે જોઈતા ઉષ્માના જથ્થાને 1 કૅલરી કહે છે. અહીં 14.5^o સે. 15.5^o સે. એટલા માટે દર્શાવેલ છે કે તાપમાનના અન્ય ગાળામાં આ જથ્થાનું મૂલ્ય વત્તું-ઓછું હોય છે; દા.ત., 4^o સે.થી 5^o સે. માટે તે 1.0049 કૅલરી છે, જ્યારે 30^o સે.થી 31^o સે. માટે 0.9971 કૅલરી છે.

પાણીનાં પ્રાપ્તિસ્થાનો (sources of water) : પૃથ્વી ઉપર ઘન, પ્રવાહી કે વરાળ રૂપે રહેલ તેમજ મહાસાગરો, નદીઓ અને સરોવરોમાં તથા માનવી દ્વારા નિર્મિત બંધો તથા નહેરોમાં આવેલ પાણીને જળસ્રોતો તરીકે ગણાવી શકાય.

પૃથ્વી ઉપર રહેલાં પાણી તથા ભેજનું સતત પરિવહન (circulation) થતું રહે છે. તેને જળચક્ર (hydrological cycle) કહે છે. આ વિશિષ્ટતાને કારણે પાણીને પુન:પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવો કુદરતી સ્રોત કહી શકાય. આ જળચક્ર માટે સૌર વિકિરણ (solar radiation) આવશ્યક ઊર્જા પૂરી પાડે છે. પાણીનું બાષ્પીભવન અને પુન:વર્ષણ બહુ જ સ્વાભાવિક રીતે થાય છે. પૃથ્વીની સપાટી અસમાનપણે ગરમ થવાને લીધે વિવિધ તાપમાન તથા દબાણવાળા વાયુ-પ્રવાહો ઉત્પન્ન થતા રહે છે. આ ગરમ હવા દરિયામાંના ભેજને ખેંચી જાય છે. તે ઠંડો પડતાં વરસાદ થાય છે. જળચક્રની આકૃતિમાં આના વિવિધ પ્રકારો દર્શાવ્યા છે.

દરિયાના પાણીમાંથી મળતાં રસાયણો : દરિયાનું પાણી વજનના 3.5% જેટલા ક્ષારો દ્રાવણ-સ્વરૂપે ધરાવે છે. આમાં 77 %થી વધુ મીઠું તથા 10 % જેટલો મૅગ્નેશિયમ ક્લૉરાઇડ હોય છે. દરિયાના પાણીમાં લગભગ 50 મૂળતત્વો રહેલાં છે; જેમાંથી મીઠું, મૅગ્નેશિયમ ધાતુ, બ્રોમિન તથા આયોડિન ઉદ્યોગ માટે મેળવવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત મૅગ્નેશિયમ સલ્ફેટ, પોટૅશિયમ ક્લૉરાઇડ, કૅલ્શિયમ સલ્ફેટ, પોટૅશિયમ બ્રોમાઇડ, કૅલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ તથા પોટૅશિયમ આયોડાઇડ પણ આ પાણીમાં હોય છે. દરિયાના પાણીનું તેના કુલ કદના 5 ભાગ જેટલું બાષ્પાયન કરવાથી મોટા ભાગનું મીઠું તેમાંથી છૂટું પડે છે. બાકી રહેલા પ્રવાહીને તૂરું કે કડવું પ્રવાહી (bitter) કહે છે.

દરિયાના પાણીનું સંઘટન

(1.024 ઘટત્વવાળા પાણીમાં ગ્રા./લિ. પ્રમાણ)

NaCl	27.319	K2SO4	0.869
MgCl2	4.176	B2O3	0.029
MgBr2	0.076	SiO2	0.008
MgSO4	1.668	Fe તથા
CaSO4	1.268	Al(B2O3)	0.022
Ca(HCO3)	0.175
KCl	0.746
MgI2	0.0025

દરિયાના પાણીમાં રહેલા મુખ્ય આયનિક ઘટકો નીચે મુજબ હોય છે :

Na+	1.06%	Cl–	1.90%
Mg+2	0.13	SO4-2	0.26
Ca+2	0.04	HCO3-1	0.01
K+	0.04	B	0.0065
Sr+2	0.01		0.0001
			0.000005

એક ઘન માઈલ 4.168 ઘકિમી. દરિયાના પાણીમાંથી નીચે મુજબના જથ્થામાં તત્વો મળી આવે છે. આ તત્વો ક્ષાર/લવણ સ્વરૂપમાં હોય છે :

8,10,00,000	ટન	ક્લોરિન
4,30,00,000	ટન	સોડિયમ
56,00,000	ટન	મૅગ્નેશિયમ
64,00,000	ટન	ગંધક (સલ્ફર)
19,00,000	ટન	કૅલ્શિયમ
18,00,000	ટન	પોટૅશિયમ
3,08,000	ટન	બ્રોમીન
200	ટન	આયોડિન (0.05 ppm)
13	ટન	યુરેનિયમ (10 માઇક્રોગ્રામ/ટન)
26	કિગ્રા	સોનું
0.5	ગ્રામ	રેડિયમ (10-13 ગ્રા./લિ.)

એક ઘન માઈલ (4.168 ઘકિમી.) દરિયાના પાણીનું બાષ્પાયન કરવામાં આવે તો મળતા (ઘન) જથ્થાનું વજન 140 x 10⁶ ટન જેટલું થાય. આ રીતે દરિયો રસાયણો માટેનો અખૂટ ભંડાર છે તેમ કહી શકાય.

પાણીનું શુદ્ધીકરણ : નાગરિકોના વપરાશ માટેનું પાણી સ્ફટિક જેવું નિર્મળ, જીવાણુરહિત, શુદ્ધ ચળકતું અને અણગમતા સ્વાદ કે ગંધ વગરનું હોવું જોઈએ. સામાન્ય પાણી આ ગુણધર્મો ધરાવતું હોતું નથી; આથી પાણી એક જગ્યાએ એકઠું કર્યા બાદ તેને શુદ્ધીકરણ પ્લાન્ટમાં લઈ જવું જરૂરી બને છે. શહેરમાં પાણીના શુદ્ધીકરણ પ્લાન્ટમાં નીચે પ્રમાણેની ત્રણ પાયાની પ્રક્રિયાઓ પાણી પર કરવામાં આવે છે :

1. સ્કંદન અને નિ:સાદન (coagulation and settling)

2. ગાળણ (filtration)

3. જંતુનાશન (disinfection)

સ્કંદન અને નિ:સાદન : કુદરતી અશુદ્ધ પાણીને શુદ્ધીકરણ પ્લાન્ટમાં લાવ્યા પછી તેના ઉપર કેટલાંક રસાયણોની પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, જે તેમાં રહેલા કચરાનું સ્કંદન કરે છે. ઍલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ અથવા ફટકડી એક સસ્તું રસાયણ છે, જે પાણીમાં ઉમેરાવાથી તેમાંની કચરો, કાદવ વગેરે અશુદ્ધિઓનું સ્કંદન કરે છે. કચરો તળિયે બેસી જાય તે માટે પાણીને નિ:સાદન ટાંકામાં લઈ જવામાં આવે છે. આ રીતે મોટાભાગની અશુદ્ધિઓ દૂર કર્યા પછી તેના ઉપર ગાળણક્રિયા કરવામાં આવે છે.

ગાળણ : નિ:સાદન પામેલા પાણીને ગાળવામાં આવે છે. આ માટે પાણીને રેતી અથવા રેતી અને કોલસાના ભૂકાના અમુક ચોક્કસ જાડાઈના સ્તરમાં ઉપરથી નીચે તરફ ધીમે ધીમે પડવા દેવામાં આવે છે. આ રીતે પાણી જેમ જેમ નીચે પસાર થતું જાય છે તેમ તેમ ગળાતું જાય છે અને છેવટે નીચેની ટાંકીમાં એકઠું થાય ત્યારે તેમાંની મોટાભાગની બધી જ અદ્રાવ્ય અશુદ્ધિઓ દૂર થયેલી હોય છે.

જંતુનાશન : ગાળણક્રિયા પછી પાણીને મોટાં ટાંકાં કે જળાશયોમાં લઈ જવામાં આવે છે, જ્યાં તેમાં ક્લોરિન વાયુ પસાર કરવામાં આવે છે. કેટલીક વખત તેમાં ફ્લોરાઇડ ઉમેરવામાં આવે છે. આ રીતે જંતુનાશન થયા બાદ પાણીની યોગ્ય વિતરણવ્યવસ્થા કરવામાં આવે છે.

પાણીનો ખરાબ સ્વાદ તથા ગંધ દૂર કરવા માટે ખૂબ બારીક દાણાદાર સક્રિયિત કાર્બન (granulated activated carbon – GAC) વાપરવામાં આવે છે. કેટલીક વાર પાણીમાં રહેલા CO₂, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ અને અણગમતી ગંધ કે સ્વાદ નિપજાવતા વાયુઓ દૂર કરવા પાણીને નાનાં ફોરાં રૂપે હવાના પ્રવાહમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. તેને પાણીનું વાતન (aeration) કહે છે.

આ ઉપરાંત વપરાશ માટેનું પાણી સખત હોય તો તેને મૃદુ બનાવવા માટે મૃદૂકરણની વિવિધ રીતો વાપરવામાં આવે છે. આ માટે બે રીતો વિશેષ પ્રચલિત છે : (i) સખત પાણીની ચૂના તથા સોડાઍશ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કૅલ્શિયમ તથા મૅગ્નેશિયમને કાર્બોનેટ અને હાઇડ્રૉક્સાઇડ સ્વરૂપે દૂર કરાય છે અને છેવટે પાણીને ગાળી લેવામાં આવે છે. આ માટેની મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ નીચે પ્રમાણે છે :

લાઇમ સોડા પ્રવિધિ :

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ ↓ + H₂O

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCo_{3 ↓}  + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ ↓ + MgCO₃ + 2H₂O

MgCO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ ↓ + Mg(OH)₂ ↓

2NaHCO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ ↓ + Na₂CO₃ + 2H₂O

MgSO₄ + Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂ ↓ + CaSO₄

CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃ ↓ + Na₂SO₄

(ii) ભારે પાણીને છિદ્રાળુ કૅટાયન વિનિમય (cation exchange) રેઝિનમાંથી પસાર કરીને Ca⁺² તથા Mg⁺²ના આયનોનું Na⁺ આયન દ્વારા વિસ્થાપન કરવામાં આવે છે. આ માટે કુદરતી ઝિયોલાઇટ અને સંશ્લેષિત રેઝિનો વાપરવામાં આવે છે. આ રીતમાં આયન એક્સચેન્જ રેઝિનને અમુક સમય બાદ પુન:પૂરણ (re-charge) કરવામાં આવે છે.

શુદ્ધ પાણીનું વિતરણ : મેળવેલા શુદ્ધ પાણીને પંમ્પિંગ સ્ટેશને લઈ જવામાં આવે છે. ઘરો, હૉસ્પિટલો, ઉદ્યોગગૃહો વગેરે જગ્યાએ પૂરતા પ્રમાણમાં આવશ્યક દબાણે પાણી મળે તે માટે તેને ઊંચી ટાંકીઓમાં ચઢાવવામાં આવે છે અને મોટી પાઇપો દ્વારા તેને જુદા જુદા વિસ્તારમાં પહોંચાડવામાં આવે છે, જ્યાંથી છેવટે અડધા ઇંચના વ્યાસની પાઇપોમાં વિવિધ સ્થળે પહોંચાડાય છે.

વપરાયેલા પાણીનો નિકાલ : ઘરમાં વપરાશમાં લેવામાં આવેલા પાણીને અપશિષ્ટ પાણી (waste water) કહેવાય છે. આવા ગંદા પાણી તથા તેમાં ભળેલ અપશિષ્ટને વાહિતમળ (sewage) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ઉદ્યોગમાં ઍસિડ, આલ્કલી તેમજ ગ્રીઝી પદાર્થોને દૂર કરવા માટે પાણી વપરાય છે. આ રીતે મળેલા દૂષિત પાણીનું શુદ્ધીકરણ કરી પછી જ તેને આગળ જવા દેવું જોઈએ; કારણ કે ઉદ્યોગમાંથી આવતું આવું અશુદ્ધ પાણી પર્યાવરણ માટે ભારે નુકસાનકારક હોય છે. શહેરોમાં વાહિતમળને પ્રથમ ગટરોમાંથી પસાર થવા દેવામાં આવે છે; જ્યાંથી તે પાઇપો દ્વારા શુદ્ધીકરણ સંયંત્રો(plants)માં લઈ જવામાં આવે છે. ગટરનું ગંદું પાણી દુર્ગંધ મારતું હોય છે. તેમાં ઘણા નુકસાનકારક અને રોગ ફેલાવતા જીવાણુ હોય છે. ઉપરાંત તેમાં અદ્રાવ્ય અશુદ્ધિઓ પણ હોય છે. આ પાણી મોટેભાગે તટસ્થ pH (7થી 8 pH) દર્શાવતું નથી. આ સંયંત્રમાં તેનો ઉપચાર કરીને તેને ખેતીલાયક બનાવવામાં આવે છે. કેટલીક વાર આ પાણીને ફરી વાપરી શકાય તેટલું શુદ્ધ બનાવવામાં આવે છે.

દરિયામાંથી શુદ્ધ પાણી મેળવવાની રીતો : અગાઉ જણાવ્યા મુજબ પૃથ્વી પરના કુલ પાણીનું 92 % પાણી દરિયામાં હોય છે. ઓછી વસ્તીને લીધે જ્યારે પાણીનો વપરાશ ઓછો હતો ત્યારે દરિયાના પાણીનો ઉપયોગ કરવાનો કોઈ વિચાર નહોતો સૂઝ્યો; પણ હવે વસ્તીવધારાને કારણે તથા ઔદ્યોગિક વિકાસના કારણે પાણી મેળવવું દુર્લભ બન્યું હોવાથી દરિયાના પાણીનો ઉપયોગ કરવાનું આવશ્યક બન્યું છે.

દરિયાના પાણીમાં સામાન્ય મીઠાનું વિશેષ પ્રમાણ હોય છે. સામાન્ય રીતે જે પાણીમાં દર 100 કિગ્રા. પાણીમાં 0.5 કિગ્રા. મીઠું હોય તેવું પાણી પીવાના ઉપયોગમાં લઈ શકાય; પરંતુ દરિયાના પાણીમાં આશરે 3.5 % મીઠું હોય છે, જે માનવી પીએ તો તેનું મૃત્યુ થાય; કારણ કે આ મીઠું શરીરમાં દાખલ થાય ત્યારે તેને દૂર કરવા જતાં શરીરનું મોટાભાગનું પાણી દૂર થાય છે અને માનવશરીરનું નિર્જલીકરણ (dehydration) થવાથી તે જીવી શકતો નથી. દરિયાનું પાણી ખેતીના ઉપયોગમાં પણ લઈ શકાતું નથી; કારણ, તેનાથી બધી જ વનસ્પતિ નાશ પામે છે. ઉદ્યોગમાં આવા પાણીના ઉપયોગથી બધાં જ યંત્રો કટાઈ તથા ખવાઈ જાય છે.

દરિયાના પાણીનું મીઠું દૂર કરવા માટે ઘણા પ્રયોગો અને પ્રયત્નો થયા છે. અનેક પદ્ધતિઓ શોધાઈ છે; દા.ત., (1) નિસ્યંદન (distillation); (2) ઉત્ક્રમણીય પરાસરણ (reverse osmosis) તથા (3) વિદ્યુત-પારશ્લેષણ (electrodialysis). આ રીતો દ્વારા પીવાલાયક તથા સામાન્ય ઉપયોગ માટે વધુ પાણી મેળવવાની આશા બંધાઈ છે; પરંતુ પાણીનું પ્રદૂષણ, પૂરનિયંત્રણ, પાણી-વિતરણ વગેરે પ્રશ્નોનો નિકાલ તેનાથી આવે તેમ નથી.

નિસ્યંદન : આ સૌથી જૂની અને સામાન્ય પદ્ધતિ છે, જેના દ્વારા દરિયાના પાણીમાંથી શુદ્ધ પાણી મેળવી શકાય છે. મોટા ભાગનાં વહાણો પીવાલાયક પાણી આ પદ્ધતિથી મેળવતાં. દરિયાના પાણીને કીટલીમાં ઉકાળી તેની વરાળને પાઇપ દ્વારા ઠંડી બાટલીમાં દાખલ કરતાં તે ઠંડી પડી શુદ્ધ પાણીમાં ફેરવાય છે અને મીઠું કીટલીમાં રહી જાય છે. સૂર્ય દરરોજ લાખો ટન દરિયાઈ સપાટીના પાણીનું બાષ્પીભવન કરે છે; જે બાષ્પ ઠંડી પડી આકાશમાં વાદળાં રૂપે બંધાય છે અને શુદ્ધ પાણી પૃથ્વી પર પાછું આવે છે. સૈકાઓ સુધી લોકો કુદરતના આ બનાવને અનુસરી, સૂર્યની ગરમીનો ઉપયોગ કરી શુદ્ધ પાણી મેળવતા હતા. 2,000 વર્ષ પૂર્વે જુલિયસ સીઝરે ઇજિપ્તમાં નિસ્યંદનપદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પોતાના સૈનિકો માટે પીવાનું પાણી મેળવ્યું હતું. હાલમાં પણ ગેલાપેગાસ ટાપુના આદિવાસી લોકો સૂર્યની ગરમીનો ઉપયોગ કરી દરિયાના પાણીમાંથી શુદ્ધ પાણી મેળવે છે. એક છીછરા વાસણમાં દરિયાનું પાણી ભરી તેને ઘુમ્મટ આકારના પ્લાસ્ટિકથી અથવા કાચની ઢળતી ચાદરથી ઢાંકી દઈ સૂર્યના તાપમાં મૂકવામાં આવે છે. સૂર્યતાપની ગરમીથી જે બાષ્પ બને તે પ્લાસ્ટિકના ઘુમ્મટ  અથવા કાચની નીચેની સપાટી પર ઠંડું પડી શુદ્ધ પાણી સ્વરૂપે નીચે રાખેલા સાધનમાં એકઠું થાય છે; પરંતુ આ રીતે આખા દિવસમાં એક ચોમી. ક્ષેત્રફળમાં ફક્ત 5 લિ. પાણી મેળવી શકાતું હોવાથી આ રીત મોંઘી પડે છે. તેનો ઉપયોગ મર્યાદિત પ્રમાણમાં થાય છે. આવી સૌર નિસ્યંદક(સોલર સ્ટિલ)ની આકૃતિ નીચે દર્શાવી છે :

આ રીતમાં પાણીને અગાઉ શુદ્ધ કરવું જરૂરી છે. તે ઉપરાંત પોપડીકારક (scale-forming) રસાયણો આ સાધનની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે. વળી એક બહુસોપાનીય ફ્લૅશ-નિસ્યંદન (multistage flash distillation) પદ્ધતિ પણ વપરાશમાં છે, જેમાં પાણીના ગરમ થવાની તથા ઊકળવાની પ્રક્રિયા એકસાથે થાય છે. આવો એક પ્લાન્ટ આકૃતિ 4માં  બતાવ્યો છે :

દરિયાના પાણીમાંથી મીઠું દૂર કરી શુદ્ધ પાણી મેળવવાનો આવો મોટો પ્લાન્ટ કુવૈતમાં વપરાશમાં છે, જે અરબી સમુદ્રની ખાડીના પાણીમાંથી રોજના 60 લાખ ગૅલન શુદ્ધ પાણી મેળવે છે.

ઉત્ક્રમણીય પરાસરણ (reverse osmosis) : આ રીતમાં દરિયાનું પાણી અર્ધ-પારગમ્ય પડદામાંથી દબાણ હેઠળ પસાર કરવામાં આવે છે. તેને અતિગાળણ (hyperfiltration) પણ કહે છે. આ પ્લાન્ટ માટે મીઠાના પાણીને અગાઉ થોડીક પૂર્વમાવજત (pretreatment) આપવામાં આવે છે. ઔદ્યોગિક પાયે વપરાતી આ રીત દ્વારા ઍરિઝોનામાં યુમા નજીક કૉલોરાડો નદીની નજીકની ગીલા નદીમાંથી પ્રતિદિન 4 લાખ ટન શુદ્ધ પાણી મેળવવાનો પ્લાન્ટ ચાલુ કરાયો છે.

આ રીતમાં વીજળી ખૂબ ઓછી વપરાય છે. 1,000 લિ.  પાણી માટે માત્ર 6 kWh જેટલી જ વીજળી વપરાય છે.

વિદ્યુત-પારશ્લેષણ : ખારા પાણીમાંથી મીઠું પાણી મેળવવા માટે બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી મેમ્બ્રેન તકનીકનો ઉપયોગ શરૂ થયો છે. તેમાં વિદ્યુતીય બળોનો ઉપયોગ કરી ક્ષારમાંનાં આયનો(ધનાયન અને ઋણાયન)ને દૂર કરવામાં આવે છે. એક મોટા ચેમ્બરને મેમ્બ્રેન તરીકે ઓળખાતી પ્લાસ્ટિકની ચાદરો વડે અનેક ખંડોમાં વહેંચી નાખવામાં આવે છે. આ ચાદરો પૈકીની એક ધનાયનોને અને બીજી ઋણાયનોને પસાર થવા દે તેવી હોય છે. છેલ્લા ખંડો પૈકી એકમાં ધન વીજધ્રુવ અને બીજામાં ઋણ વીજધ્રુવ મૂકી વીજપ્રવાહ ચાલુ કરતાં ધનાયનો ઋણધ્રુવ તરફ અને ઋણાયનો ધનધ્રુવ તરફ જાય છે. આથી એકાંતરિત (alternate) ખંડોમાં ચોખ્ખું અને ખારું પાણી એકઠું થાય છે. ખારું પાણી બહાર ખેંચી લેવાથી મીઠું પાણી પ્રાપ્ત થાય છે.

વિશ્વ આરોગ્ય સંસ્થા દ્વારા પીવા યોગ્ય પાણીમાં જુદાં જુદાં દ્રવ્યોનું સ્વીકાર્ય પ્રમાણ (સાંદ્રતા) નીચેની સારણીમાં આપેલ છે :

પીવા યોગ્ય પાણીમાં જુદાં જુદાં દ્રવ્યોનું સ્વીકાર્ય પ્રમાણ

અ.નં.	દ્રવ્ય	સ્વીકાર્ય મહત્તમ પ્રમાણ
1.	રંજક દ્રવ્ય	5 એકમ
2.	ગંધકારી દ્રવ્ય	હોવું ન જોઈએ (હોય તો પાણી અસ્વીકાર્ય)
3.	સ્વાદકારી દ્રવ્ય	હોવું ન જોઈએ (હોય તો પાણી અસ્વીકાર્ય)
4.	pHનો ગાળો	7થી 8.5
5.	ઓગળેલ કુલ ઘનદ્રવ્ય (total dissolved solids)	500 (મિગ્રા./લિ.) (ppm)
6.	કુલ કઠિનતા (hardness)	2 મિ.તુલ્યાંક/લિટર (m. equivalent/l)
7.	આયર્ન (લોહ)	0.1 મિગ્રા./લિટર
8.	મૅન્ગેનીઝ	0.05 મિગ્રા./લિટર
9.	તાંબું	0.05 મિગ્રા./લિટર
10.	જસત	5.0 મિગ્રા./લિટર
11.	કૅલ્શિયમ	75.0 મિગ્રા./લિટર
12.	મૅગ્નેશિયમ	30.0 મિગ્રા./લિટર
13.	સલ્ફેટ	200.0 મિગ્રા./લિટર
14.	ક્લોરાઇડ	200.0 મિગ્રા./લિટર
15.	ફિનોલિક દ્રવ્ય	0.001 મિગ્રા./લિટર
16.	આર્સેનિક	0.05 મિગ્રા./લિટર
17.	કૅડમિયમ	0.005 મિગ્રા./લિટર
18.	સાઈનાઇડ	0.05 મિગ્રા./લિટર
19.	સીસું	0.05 મિગ્રા./લિટર
20.	પારો	0.001 મિગ્રા./લિટર
21.	સેલેનિયમ	0.01 મિગ્રા./લિટર

(નોંધ : ફ્લોરાઇડ 1.0 મિગ્રા./લિ.થી ઓછું હોવું જોઈએ.)

0 K તાપમાનથી તારાઓના (stellar) તાપમાન સુધીનો પાણીનો અવસ્થાક્રમ

10,00,00,000	K	પરમાણુ-કેન્દ્રો તૂટે છે.
1,00,00,000	K	વજનમાં હલકાં પરમાણુકેન્દ્રો એકબીજા સાથે સંયોજાઈ (fusion) ભારે કેન્દ્રો બનાવે છે.
10,00,000	K	બધા પરમાણુઓનું આયનીકરણ, મોટાભાગનાં કેન્દ્રો (nuclei) તરીકે જ બધું જ દ્રવ્ય વાયુમય ઇલેક્ટ્રૉન, કેન્દ્ર, આયનનું મિશ્રણ
10,000	K	બધા જ અણુઓનું પરમાણુમાં વિભાજન તથા પરમાણુઓ પણ આયનશીલ
5,000	K	પાણીના અણુઓનું પરમાણુમાં સંપૂર્ણ વિભાજન તથા ઇલેક્ટ્રૉન એટલા શક્તિવાળા હોય કે તેથી પરમાણુઓનું આયનીકરણ થવા માંડે છે.
2,000	K	પરમાણુઓ એટલી ઝડપથી સ્પંદન કરે છે કે જેથી ગણનાપાત્ર સંખ્યામાં અણુઓનું પરમાણુમાં વિભાજન થાય છે.
700	K	ગમે તે દબાણ હોય તોપણ બધા પાણીના અણુઓનું વાયુમાં રૂપાંતર. અણુઓમાંના પરમાણુઓનું અતિ ઝડપી સ્પંદન.
373	K	પાણીના અણુઓ બધી દિશામાં ઝડપથી ઘૂમે છે. (દબાણ ઉપર આધારિત વાયુ કે પ્રવાહી સ્થિતિમાં.)
273	K	સ્ફટિકમાંના પાણીના અણુઓ એટલી ઝડપથી સ્પંદન કરે છે કે મોટાભાગના ખંડન થઈને પ્રવાહી કે વાયુમાં રૂપાંતર પામે છે.
100	K	સ્ફટિકની ચોક્કસ સ્થિતિમાં પાણીના અણુઓનું સ્પંદન.
0	K	પાણીના અણુઓ વ્યવસ્થિત સ્ફટિકમાં ફેરવાય છે. અણુઓની ગતિ બહુ નજીવી હોય છે.

જ. પો. ત્રિવેદી