Φύση - Νερό - online παζλ

Νερό

Το νερό (ὕδωρ στην αρχαία ελληνική γλώσσα, water στην αγγλική, eau στη γαλλική, aqua στη λατινική) ή οξειδάνιο κατά χημική ονοματολογία, είναι η περισσότερο διαδεδομένη ανόργανη χημική ένωση στην επιφάνεια της Γης, αφού καλύπτει το 70,9% του πλανήτη μας, στη φύση του οποίου, το νερό υπάρχει στην αέρια κατάσταση (οπότε ονομάζεται υδρατμός), στην υγρή κατάσταση και στη στερεή κατάσταση (οπότε ονομάζεται πάγος).Το νερό έχει βρεθεί και στην κατάσταση υγρού κρυστάλλου, κοντά σε υδρόφιλες επιφάνειες. Επίσης, θεωρείται ότι το μόριο του νερού είναι το τρίτο (3ο) σε αφθονία μόριο γενικά στο σύμπαν.Ο μοριακός τύπος του νερού είναι H2O.

Το (χημικά καθαρό) νερό, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος» (Standard Ambient Temperature and Pressure - SATP, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm), βρίσκεται σε μια δυναμική ισορροπία υγρού - αερίου, με κύρια φάση την υγρή. Είναι άγευστο και άοσμο, σχεδόν άχρωμο και διαυγές, αλλά εμφανίζει μια γαλάζια χροιά όταν βρίσκεται σε βαθιά στρώματα. Πολλές ουσίες διαλύονται στο νερό και γι' αυτό επονομάστηκε «παγκόσμιος διαλύτης» (universal solvent). Εξαιτίας, όμως, αυτής της τεράστιας ικανότητας διάλυσης που διαθέτει, εξαιρετικά σπάνια βρίσκεται στη φύση σε σχετικά καθαρή μορφή και κάποιες ιδιότητες των διαλυμάτων του ή και του φυσικού νερού δεν ταυτίζονται με τις αντίστοιχες της ίδιας της χημικά καθαρής ένωσης. Το καλύτερο παράδειγμα γι' αυτό είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού: Το φυσικό νερό είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού, ενώ το χημικά καθαρό νερό πρακτικά είναι μονωτής (δείτε παρακάτω για λεπτομέρειες).

Ωστόσο, υπάρχουν και σημαντικές ουσίες που είναι δυσδιάλυτες, αν όχι τελείως αδιάλυτες στο νερό, όπως για παράδειγμα λίπη, έλαια και άλλες μη πολικές ουσίες. Το νερό είναι η μόνη συνηθισμένη ουσία που βρίσκεται με φυσικό τρόπο και στις τρεις κανονικές καταστάσεις της ύλης και είναι απαραίτητο σε όλες τις γνωστές μορφές ζωής στον πλανήτη μας. Οι άνθρωποι και τα ζώα έχουν στο σώμα τους 55-78% νερό (κατά βάρος), ενώ φθάνει μέχρι και το 90% εκείνου των κυττάρων.

Το μόριο του νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου (Η) και ένα άτομο οξυγόνου (Ο), που συνδέονται μεταξύ τους με (πολωμένους) ομοιοπολικούς δεσμούς τύπου σ. Έχει μοριακό τύπο H2O, αλλά σε μερικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται επίσης και οι τύποι ΗΟΗ και ΟΗ2 (σπανιότερα). Η σχετική αναλογία μαζών του υδρογόνου και του οξυγόνου είναι 2.016:16.000, δηλαδή περίπου 1:8.. Χημικά, το νερό είναι μια πολύ σταθερή χημική ένωση, αλλά ταυτόχρονα και αρκετά δραστική.

Τα μόρια του νερού είναι πολύ πολικά και σχηματίζουν διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου, τόσο μεταξύ τους όσο και με μόρια (ορισμένων) τυχόν διαλυμένων σε αυτό ουσιών, όπως για παράδειγμα των αλκοολών. Επίσης, πολλές τυχόν διαλυμένες σε αυτό ηλεκτρολυτικές ενώσεις, όπως οξέα, βάσεις και άλατα, διίστανται πλήρως ή μερικώς, ενώ τα ιόντα που προκύπτουν επιδιαλυτώνονται, δηλαδή σχηματίζουν ένυδρα σύμπλοκα.

Συνέπεια της ύπαρξης δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού αποτελούν κάποιες εξαιρετικές ως μοναδικές ιδιότητες, όπως το γεγονός ότι στη στερεή κατάσταση έχει μικρότερη πυκνότητα σε σύγκριση με την υγρή αντίστοιχη, η σχετικά υψηλή θερμοκρασία βρασμού (100 ºC), σε σύγκριση με τη σχετικά μικρή μοριακή μάζα του (~18 amu), και η υψηλή του θερμοχωρητικότητα. Το νερό έχει αμφοτερική συμπεριφορά, δηλαδή παρουσιάζει ιδιότητες και οξέος και βάσης. Αυτοϊονίζεται μερικώς, διιστάμενο σε υδρογονοκατιόντα (H+) και υδροξυλανιόντα (OH-). Αυτό κανονικοποιεί τις συγκεντρώσεις αυτών των ιόντων στο νερό.

Το δημώδες όνομα «νερό» προέρχεται από τη βυζαντινή φράση «νεαρόν ὕδωρ» το οποίο σήμαινε τρεχούμενο νερό (= νερό που μόλις βγήκε από την πηγή), η οποία με τη σειρά της προέρχεται από την αρχαία ελληνική (και καθαρεύουσα) φράση νῆρον ὕδωρ για το νερό. Από την αρχαία ονομασία ὕδωρ έχουν προκύψει όλοι οι σχετικοί επιστημονικοί (και μη) όροι, μεταξύ των οποίων και χημικοί, που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα, όπως οι όροι ένυδρο άλας, υδρογόνο (= αυτό που γεννάει νερό), υδράργυρος (= υγρός άργυρος), υδατάνθρακας, ενυδάτωση, αφυδάτωση, υδρόλυση, υδάτινος, υδατοκαλλιέργεια, υδατογραφία, υδατοκομία, υδατοσφαίριση, υδρατμός, υδραυλική, υδροβιότοπος, υδροχόος κ.τ.λ..

Συνήθως με τη μορφή πάγου, το νερό υπάρχει και σε άλλα ουράνια σώματα του ηλιακού συστήματος, καθώς και έξω από αυτό.

Το 96,5% του νερού της Γης βρίσκεται στους ωκεανούς (και τις θάλασσες), 1,7% στα υπόλοιπα επιφανειακά νερά (λίμνες, ποτάμια, έλη, κ.τ.λ.), 1,7% στα παγοκαλύμματα και στις παγωμένες σπηλιές της Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας, 0,001% ως υγρασία της ατμόσφαιρας και σε σύννεφα.

Μόνο το 2,5% του νερού της Γης είναι «γλυκό» και το 98,8% του πόσιμου νερού βρίσκεται στα παγοκαλύμματα και στα υπόγεια ύδατα. Λιγότερο από 0,3% του γλυκού νερού της Γης βρίσκεται σε ποτάμια, λίμνες και στην ατμόσφαιρα, ενώ ακόμα μικρότερο ποσοστό (0,003%) περιέχεται στα σώματα των βιολογικών όντων και σε ανθρώπινης παραγωγής προϊόντα.

Το νερό υπάρχει σ' όλους τους (γνωστούς) ζωντανούς οργανισμούς, ζωικούς και φυτικούς. Στις τροφές υπάρχει σε μεγάλο ποσοστό. Το γάλα π.χ. περιέχει 87%, οι πατάτες 78 %, τα αβγά 74 %, τα λαχανικά και τα φρούτα μέχρι 93 % νερό. Στο ανθρώπινο σώμα το νερό περιέχεται σε ποσότητα 70% και στο αίμα 90 %. Μερικές φορές προσκολλάται σε διάφορες χημικές ουσίες και σχηματίζει μ' αυτές ένυδρες ενώσεις, συνήθως κρυσταλλικές, όπως είναι ο ένυδρος θειικός χαλκός, ο γύψος, το θειικό ασβέστιο κ.ά. Το νερό αυτό ονομάζεται «κρυσταλλικό νερό». Άλλοτε πάλι το νερό ενώνεται σταθερά με τα μόρια των χημικών ενώσεων και σχηματίζεται νέα χημική ένωση. Έτσι π.χ. το τριοξείδιο του θείου και το πεντοξείδιο του φωσφόρου ενώνονται με το νερό και δίνουν νέες χημικές ενώσεις, το θειικό οξύ και το φωσφορικό οξύ, αντίστοιχα. Το νερό αυτό ονομάζεται «χημικό» και δεν είναι δυνατό να απομακρυνθεί με απλή θέρμανση όπως το κρυσταλλικό νερό.

Το νερό στη Γη κινείται συνεχόμενα μέσω του «κύκλου του νερού» (μια φυσική ανακύκλωση) που περιλαμβάνει την εξάτμιση (κυρίως των θαλασσών), τη μεταφορά της υγρασίας, τη συμπύκνωση, την κατακρήμνιση (με βροχή, χιόνι, χαλάζι, κ.ά. Δείτε λεπτομέρειες παρακάτω) και την αποστράγγιση με την οποία το μεγαλύτερο ποσοστό επιστρέφει στις θάλασσες. Η εξάτμιση και η μεταφορά υγρασίας συνεισφέρουν στις κατακρημνίσεις πάνω από την ξηρά.

Το ασφαλές πόσιμο νερό είναι ζωτικής σημασίας για τους ανθρώπους και τις άλλες μορφές ζωής. Η πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό έχει βελτιωθεί τις τελευταίες δεκαετίες σχεδόν σε ολόκληρο τον κόσμο, αλλά 1.000.000.000 άνθρωποι ακόμη δεν έχουν πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό και πάνω από 2.500.000.000 έχουν ανεπαρκή πρόσβαση σε αποχέτευση. Υπάρχει μια καθαρή σχέση μεταξύ της πρόσβασης σε ασφαλές πόσιμο νερό και στο ΑΕΠ ανά κάτοικο της κάθε περιοχής. Ωστόσο, κάποιοι παρατηρητές έχουν εκτιμήσει ότι ως το 2025 περισσότερο από το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού θα είναι αντιμέτωπο με προβλήματα που θα τους κάνουν ευάλωτους εξαιτίας της (χαμηλής) ποιότητας του πόσιμου νερού στο οποίο θα έχουν πρόσβαση. Μια (σχετικά) πρόσφατη αναφορά (Νοέμβριος 2009) προτείνει ότι μέχρι το 2030 σε κάποιες περιοχές του αναπτυσσόμενου κόσμου η ζήτηση νερού θα ξεπεράσει την προσφορά κατά 50%. Το νερό παίζει ένα σημαντικό ρόλο στην παγκόσμια οικονομία, αφού λειτουργεί ως ένας διαλύτης για μια ευρεία ποικιλία χημικών ουσιών, αλλά και στις εγκαταστάσεις βιομηχανικής ψύξης και για στις μεταφορές άλλων ουσιών. Το 70% του γλυκού νερού που χρησιμοποιείται από τους ανθρώπους πηγαίνει στην αγροτική παραγωγή.

Εξαιτίας της ζωτικής του φύσης, η σημασία του για κάθε οικονομία είναι αναντικατάστατη. Εξαιτίας δε της άνισης κατανομής του στη Γη, το νερό, η διαχείρισή του αποτελεί θέμα με ισχυρές γεωπολιτικές, γεωοικονομικές και γεωστρατηγικές προεκτάσεις.

Το νερό μέχρι το 18ο αιώνα θεωρούνταν ως στοιχείο. Πρώτος ο πατέρας της νεότερης χημείας Λαβουαζιέ απέδειξε ότι είναι ένωση του υδρογόνου και του οξυγόνου.

Από το 1992, η 22η Μαρτίου κάθε έτους έχει καθιερωθεί από τη Γενική Συνέλευση του Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών ως η παγκόσμια μέρα για το νερό.