Nước

Article

May 23, 2022

Nước là một hợp chất hóa học có công thức phân tử H2O, trong đó hai nguyên tử hydro được liên kết với nguyên tử oxy bằng liên kết cộng hóa trị có cực. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường, nó xuất hiện như một hệ thống hai pha, bao gồm một chất lỏng không màu và không vị (được gọi là "nước" theo nghĩa chặt chẽ) và một hơi không màu (được gọi là hơi nước). Nó xảy ra ở trạng thái rắn (được gọi là băng) trong trường hợp nhiệt độ bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ đóng băng. Vì nước là một dung môi tuyệt vời, nước tự nhiên chứa nhiều chất hòa tan khác, và chính vì lý do này mà với thuật ngữ "nước" thường có nghĩa là cả hợp chất hóa học tinh khiết có công thức H2O và hỗn hợp (chất lỏng) được tạo thành bởi nó, với các chất khác hòa tan trong đó. Nước trong tự nhiên là một trong những thành phần chính của hệ sinh thái và là cơ sở của tất cả các dạng sống đã biết, bao gồm cả con người; nó cũng là do nguồn gốc của sự sống trên hành tinh của chúng ta và nó cũng không thể thiếu trong sử dụng dân dụng, nông nghiệp và công nghiệp; Con người đã nhận ra tầm quan trọng của nó từ thời cổ đại, xác định nó là một trong những yếu tố cấu thành chính của vũ trụ và gán cho nó một giá trị biểu tượng sâu sắc, có thể được tìm thấy trong các tôn giáo chính. Trên hành tinh Trái đất, nước bao phủ 71% bề mặt hành tinh và là thành phần chính cấu tạo nên cơ thể con người.

Từ nguyên

Thuật ngữ "nước" bắt nguồn từ tiếng Latin aqua, từ akʷā gốc Ý, lần lượt từ một gốc Ấn-Âu h₂ékʷeh₂ với các kết nối trong khu vực Germanic (proto-Germanic ahwō) và trong ngôn ngữ Lusitanian. Thuật ngữ trong tiếng Hy Lạp cổ đại: ὕδωρ, ὕδατος, hýdōr, hýdatos có liên quan đến watōr Proto-Germanic (từ một gốc Ấn-Âu wódr̥) mà từ đó người Đức và nước Anh đi xuống; từ cùng một gốc Ấn-Âu là unda trong tiếng Latinh ("làn sóng" trong tiếng Ý).

Vật lý và hóa học của nước

Những khám phá khoa học đầu tiên

Niềm tin rằng nước là một nguyên tố nguyên thủy và không thể phân chia được kéo dài cho đến những thập kỷ cuối của thế kỷ 18, khi các nhà khoa học Lavoisier và Cavendish phát hiện ra rằng chất này thực sự được tạo thành từ hai thành phần: hydro và oxy. Năm 1742, Anders Celsius định nghĩa thang nhiệt độ lấy tên ông, đặt điểm nóng chảy của nước (ở áp suất khí quyển bình thường) là 100 độ và điểm sôi là 0 độ; Tuy nhiên, vào năm 1745, Linnaeus đã đảo ngược nó, đạt đến quy mô như chúng ta biết ngày nay. Sự phân hủy nước đầu tiên thành hydro và oxy (các thành phần cơ bản của nó) được thực hiện vào năm 1800 bởi nhà hóa học người Anh William Nicholson, thông qua quá trình điện phân. Thực tế, nước bị phân ly một phần thành các ion H + và OH-, các ion này di chuyển về hai cực của tế bào điện phân, tại đây diễn ra các phản ứng sau: cực dương (+): 4 OH- → O2 + 2 H2O + 4 e- cực âm (-): 2 H + + 2 e− → H2 oxi và hiđro được tạo ra ở dạng bọt khí trên bề mặt điện cực, từ đó có thể thu được chúng. Gilbert Newton Lewis đã phân lập được mẫu nước nặng tinh khiết đầu tiên (trong đó hydro được thay thế bằng đồng vị deuterium của nó) vào năm 1933. Năm 2007, nhờ sử dụng siêu máy tính và cơ học lượng tử, một mô hình số của nước đã được phát triển, bắt đầu từ các nguyên lý cơ lượng tử của các phân tử, ngoại suy hành vi của nó trong một cách chính xác.

Các dạng vật chất của nước

Nước có nhiều dạng trong tự nhiên. Ở trạng thái rắn nó được gọi là nước đá, ở trạng thái khí nó được gọi là hơi nước. Hai dạng rắn khác cũng được biết đến, đó là đá thủy tinh và dạng rắn vô định hình, không tinh thể