Καλύπτει το 70% της επιφάνειας της Γης και αποτελεί τη βάση της ζωής έτσι όπως τη γνωρίζουμε.
Το νερό αποτελεί επίσης το 65% του ανθρώπινου σώματος.
Το μόριο Η2Ο είναι ίσως ο πιο γνωστός χημικός τύπος.
Πρόκειται για μια απλούστατη χημική ένωση, κρύβει όμως πολύπλοκες ιδιότητες που δεν έχουμε ακόμα κατανοήσει.
Για παράδειγμα, το νερό είναι η μοναδική συνηθισμένη ουσία που όταν παγώνει διαστέλλεται, αντί να συστέλλεται.
Από υδρογόνο και οξυγόνο
Για αιώνες οι άνθρωποι πίστευαν ότι το νερό είναι ένα θεμελιώδες στοιχείο που δε διασπάται.
Ο Δημόκριτος θεωρούσε ότι υπήρχαν άτομα νερού, ενώ ο Θαλής ο Μιλήσιος υποστήριζε ότι όλη η ύλη έχει ως βάση το νερό, τον πάγο και τον ατμό.
Σύμφωνα με τον Αριστοτέλη, εκτός από το νερό υπήρχαν τρία ακόμα στοιχεία εξίσου σημαντικά: η γη, ο αέρας και η φωτιά.
Αυτή η άποψη κυριάρχησε σχεδόν επί δύο χιλιάδες χρόνια.
Ώσπου το 1781 ο ’γγλος Χένρι Κάβεντις παρατήρησε πως το νερό μπορούσε να παρασκευαστεί αν διοχετευόταν μια σπίθα σ´ ένα μείγμα δύο αερίων: του υδρογόνου και του οξυγόνου.
Λίγο αργότερα ο Γάλλος Αντουάν Λαβουαζιέ συμπέρανε πως το νερό είναι σύνθετο μόριο και για να το αποδείξει ακολούθησε την αντίστροφη πορεία: το διέσπασε σε οξυγόνο και υδρογόνο.
Κλέφτης ηλεκτρονίων
Σήμερα γνωρίζουμε ότι το νερό αποτελείται από μόρια που περιέχουν ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου.
Γιατί όμως αυτή η ένωση είναι σταθερή;
Για να το καταλάβουμε πρέπει να ξεκινήσουμε από το άτομο του οξυγόνου, το οποίο έχει μια εξωτερική στιβάδα με έξι ηλεκτρόνια.
Οι νόμοι της φυσικής την καθιστούν εξαιρετικά σταθερή μόνο αν τα ηλεκτρόνια γίνουν οχτώ, γι´ αυτό τα άτομα του οξυγόνου είναι πολύ δραστικά και ψάχνουν να κλέψουν ηλεκτρόνια από άλλα άτομα, όπως αυτά του υδρογόνου.
Τα μόρια του νερού έχουν μεταξύ άλλων και την ιδιότητα να μην απορροφούν το ορατό φως, γι´ αυτό το νερό είναι σχεδόν διαφανές.
Στην πραγματικότητα απορροφά τις μη ορατές συχνότητες του υπέρυθρου και σε πολύ λιγότερο βαθμό του ερυθρού, αφήνοντας να διαφύγουν οι συχνότητες του γαλάζιου.
Αντίθετα, το χρώμα της θάλασσας και των λιμνών καθορίζεται συνήθως από άλλους παράγοντες, όπως το γαλάζιο του ουρανού
Ουράνιο τόξο
Αν και είναι σχεδόν διαφανές, το νερό επιδρά πάνω στο φως.
Επιβραδύνει την ταχύτητά του κατά 1, 33 φορές και του αλλάζει διεύθυνση.
Ακριβώς αυτή η ιδιότητα, που ονομάζεται διάθλαση, εξηγεί γιατί τα κουπιά μιας βάρκας όταν είναι μισοβυθισμένα στο νερό μάς φαίνονται σαν σπασμένα.
Φυσικά, χάρη στη διάθλαση απολαμβάνουμε και το φαινόμενο του ουράνιου τόξου.
Οι ακτίνες του ήλιου εισέρχονται στα σταγονίδια του νερού που βρίσκονται στον αέρα και διαθλώνται.
Επειδή όμως το κάθε χρώμα διαθλάται διαφορετικά -αυτή η ιδιότητα ονομάζεται σκέδαση-, βλέπουμε στο ουράνιο τόξο τα χρώματα διαχωρισμένα το ένα δίπλα στο άλλο.
Τα μόρια του νερού, αν και στο σύνολό τους είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, εμφανίζουν κάποια πολικότητα.
Το οξυγόνο, πλούσιο σε ηλεκτρόνια, είναι ο αρνητικός πόλος, ενώ το υδρογόνο ο θετικός.
Όταν δύο μόρια νερού βρίσκονται κοντά το ένα στο άλλο, το οξυγόνο του ενός έλκεται από το υδρογόνο του άλλου.
Αυτές οι συνδέσεις μεταξύ των μορίων ονομάζονται δεσμοί ή γέφυρες υδρογόνου.
Χωρίς αυτούς το κάθε μόριο θα κινούνταν ελεύθερα και το νερό θα υπήρχε στη φύση μόνο υπό μορφή ατμού - κάτι ανάλογο συμβαίνει με το υδρόθειο, Η2S.
Αυτοί οι δεσμοί υδρογόνου ευθύνονται για τις χημικές ιδιότητες του νερού αλλά και για το φαινόμενο της επιφανειακής τάσης.
Πράγματι, η επιφάνεια του νερού φαίνεται σαν να είναι καλυμμένη από μια μεμβράνη ικανή να συγκρατεί πευκοβελόνες, φύλλα και έντομα.
Φυσικά, δεν υπάρχει καμιά μεμβράνη. Πρόκειται για απλή έλξη μεταξύ των μορίων.
Ένα ακόμα αξιοπερίεργο είναι το τριχοειδές φαινόμενο.
Χάρη σ αυτό το νερό μπορεί να "γαντζώνεται" σε επιφάνειες όπως εκείνη των στενών γυάλινων σωλήνων.
Αυτό συμβαίνει γιατί τα μόρια του νερού έλκονται από τα μόρια του γυαλιού.
Μόριο-πυραμίδα
Ας εξετάσουμε όμως για μια ακόμα φορά το μόριο Η2Ο στο σύνολό του.
Έχει σχήμα τέλειας πυραμίδας με τριγωνική βάση, στο κέντρο της οποίας βρίσκεται ένα άτομο οξυγόνου.
Οι τέσσερις κορυφές της καταλαμβάνονται από δύο άτομα υδρογόνου και δύο ζεύγη ηλεκτρονίων, από τα εναπομείναντα της εξωτερικής στιβάδας του οξυγόνου.
Παρ´ όλα αυτά, η δομή που δημιουργούν τα μόρια του νερού όταν συνδέονται μεταξύ τους παραμένει ακόμα μυστήριο.
Οι πιο αξιόπιστες υποθέσεις προέκυψαν μετά από αμέτρητους υπολογισμούς στον υπολογιστή.
Στο δίκτυο των δεσμών υδρογόνου κάθε μόριο φαίνεται ότι ενώνεται κατά μέσο όρο με άλλα τρία μόρια.
Μ αυτό τον τρόπο θα μπορούσαμε τουλάχιστον να καταλάβουμε άλλες δύο εκπληκτικές ιδιότητες του νερού: την απορρόφηση μεγάλου μέρους της θερμότητας με αμετάβλητη τη δική του θερμοκρασία και την πυκνότητά του, η οποία δεν αυξάνεται πάντα με την πτώση της θερμοκρασίας -αντίθετα, μειώνεται κάτω από τους 4 βαθμούς.
Πάγος που επιπλέει
Γιατί αυξάνεται ο όγκος του νερού όταν αυτό παγώνει;
Επειδή στον πάγο τα μόρια διατάσσονται με τάξη το ένα δίπλα στο άλλο, σχηματίζοντας ένα πλέγμα από εξάγωνα.
Έτσι εξοικονομείται ενέργεια, όμως στο εσωτερικό των εξαγώνων δημιουργούνται κενοί χώροι.
Αυτός είναι και ο λόγος που ο πάγος επιπλέει.
Όταν ο πάγος λιώσει, τα μόρια είναι και πάλι ελεύθερα να κινηθούν και να γεμίσουν τα κενά.
Αν δε συνέβαινε αυτό δε θα υπήρχαν ούτε τα παγόβουνα ούτε τα μεγάλα θαλάσσια ρεύματα.
Το κλίμα θα ήταν πολύ διαφορετικό κι εμείς δε θα υπήρχαμε.
Θα είχαμε βέβαια ένα πλεονέκτημα, που δε θα χρησίμευε σε κανένα: το χειμώνα δε θα έσπαζαν οι σωλήνες του νερού εξαιτίας του πάγου.
alitoteam
