CÁC DỊ THƯỜNG CỦA NƯỚC LÀ GÌ? - HÓA HỌC - 2026

Tính chất dị thường của nước là những đặc tính phân biệt và định vị là chất lỏng quan trọng nhất và đặc biệt nhất. Về mặt vật lý và hóa học, nước cho thấy sự khác biệt rất lớn so với các chất lỏng khác, thậm chí vượt quá sự mong đợi và tính toán lý thuyết. Có lẽ nó đơn giản, đồng thời phức tạp như chính cuộc sống vậy.

Nếu carbon là nền tảng của sự sống thì nước tương ứng với chất lỏng của nó. Nếu nó không phải là duy nhất và không thể so sánh được, một sản phẩm của sự dị thường của nó, thì các liên kết carbon tạo nên ma trận sinh học sẽ không có giá trị sử dụng; nhận thức về cuộc sống sẽ sụp đổ, đại dương sẽ đóng băng hoàn toàn, và những đám mây sẽ không lơ lửng trên bầu trời.

Các tảng băng trôi và các tảng băng nổi trên mặt nước là một ví dụ thường bị bỏ qua về một trong những hiện tượng dị thường của nước. Nguồn: Pexels.

Hơi nước nhẹ hơn nhiều so với các khí khác, và sự tương tác của nó với khí quyển dẫn đến hình thành các đám mây; chất lỏng đặc hơn đáng kể so với chất khí, và sự khác biệt về tỷ trọng này có vẻ nổi bật so với các hợp chất khác; và chất rắn, một cách bất thường, có tỷ trọng thấp hơn nhiều so với chất lỏng.

Một ví dụ về trường hợp thứ hai được quan sát thấy trong thực tế là các tảng băng trôi và băng trôi trong nước lỏng, một sản phẩm có tỷ trọng thấp hơn của nó.

Nhiệt dung riêng

Các bãi biển, một ví dụ tự nhiên khác, nơi nhiệt lượng riêng bất thường của nước được quan sát vĩ mô. Nguồn: Pixabay.

Nước phản đối gay gắt việc tăng nhiệt độ trước nguồn nhiệt. Do đó, nguồn phải cung cấp đủ nhiệt để buộc nước tăng nhiệt độ thêm một độ C. nghĩa là, nhiệt riêng của nó cao, cao hơn bất kỳ hợp chất thông thường nào và có giá trị 4,186 J / g · ºC.

Những lời giải thích có thể xảy ra cho nhiệt riêng dị thường của nó là do các phân tử nước hình thành nhiều liên kết hydro một cách không trật tự, và nhiệt bị tiêu tán để làm tăng dao động của các cầu như vậy; nếu không, các phân tử nước sẽ không dao động ở tần số cao hơn, điều này dẫn đến sự tăng nhiệt độ.

Mặt khác, một khi các phân tử đã được kích thích nhiệt, chúng cần thời gian để thiết lập lại trạng thái ban đầu của các liên kết hydro của chúng; điều này cũng giống như nói rằng cần có thời gian để hạ nhiệt trong điều kiện bình thường, hoạt động như một bình chứa nhiệt.

Ví dụ: các bãi biển hiển thị cả hai hành vi trong các mùa khác nhau trong năm. Vào mùa đông chúng ấm hơn không khí xung quanh và vào mùa hè mát hơn. Vì lý do đó, trời sẽ nắng, nhưng khi bạn bơi ở biển thì cảm giác mát mẻ hơn.

Nhiệt hóa hơi tiềm ẩn

Nước có nhiệt bốc hơi entanpi hoặc tiềm ẩn rất cao (2257 kJ / kg). Sự bất thường này kết hợp với nhiệt lượng riêng của nó: nó hoạt động như một bình chứa và điều chỉnh nhiệt.

Các phân tử của nó phải hấp thụ đủ nhiệt để truyền vào pha khí, và nhiệt thu được từ môi trường xung quanh chúng; đặc biệt là trên bề mặt mà chúng được gắn vào.

Ví dụ, bề mặt này có thể là da của chúng ta. Khi cơ thể vận động, cơ thể sẽ tiết ra mồ hôi, thành phần chủ yếu là nước (lớn hơn 90%). Mồ hôi hấp thụ nhiệt từ da để hóa hơi, do đó mang lại cảm giác mát mẻ. Điều tương tự cũng xảy ra với đất, sau khi bốc hơi độ ẩm, nhiệt độ của nó sẽ giảm và cảm thấy lạnh hơn.

Hằng số điện môi

Phân tử nước cực kỳ phân cực. Điều này được phản ánh trong hằng số điện môi của nó (78,4 ở 25ºC), cao hơn so với các chất lỏng khác. Do tính phân cực cao, nó có khả năng hòa tan một số lượng lớn các hợp chất ion và phân cực. Đó là vì lý do này mà nó được coi là dung môi phổ quát.

Khuếch tán

Sự khuếch tán của nước qua một đường ống. Nguồn: Pxhere.

Một trong những điểm bất thường gây tò mò của nước lỏng là nó khuếch tán nhanh hơn nhiều so với ước tính qua một lỗ bị giảm kích thước. Chất lỏng thường tăng tốc độ khi chúng chảy qua các đường ống hoặc kênh hẹp hơn; nhưng nước tăng tốc mạnh và dữ dội hơn.

Về mặt vĩ mô, điều này có thể được quan sát bằng cách thay đổi diện tích mặt cắt ngang của các đường ống mà nước lưu thông qua đó. Và về mặt nanomet, điều tương tự cũng có thể được thực hiện nhưng sử dụng ống nano cacbon, theo các nghiên cứu tính toán, giúp làm rõ mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử và động lực học của nước.

Tỉ trọng

Lúc đầu, người ta đã đề cập rằng nước đá có tỷ trọng thấp hơn nước. Ngoài ra, nó đạt giá trị tối đa khoảng 4ºC. Khi nước nguội dưới nhiệt độ này, tỷ trọng bắt đầu giảm và nước lạnh hơn tăng lên; và cuối cùng, gần đến 0ºC, mật độ giảm xuống một giá trị nhỏ nhất, của băng.

Một trong những hậu quả chính của việc này không chỉ là các tảng băng trôi có thể nổi; mà còn, nó tạo điều kiện cho cuộc sống. Nếu lớp băng dày đặc hơn, nó sẽ chìm xuống và làm lạnh độ sâu đến mức đóng băng. Sau đó, các vùng biển sẽ nguội dần từ dưới lên, chỉ để lại một lớp màng nước cho động vật biển.

Ngoài ra, khi nước thấm vào các hốc của đá và nhiệt độ giảm xuống, nó sẽ nở ra khi đóng băng, thúc đẩy quá trình xói mòn và hình thái bên ngoài và bên trong của đá.

Nước nhẹ và nước nặng

Khi băng trôi, bề mặt của các hồ và sông đóng băng, trong khi cá có thể tiếp tục sống ở độ sâu, nơi oxy hòa tan tốt và nhiệt độ trên hoặc dưới 4ºC.

Mặt khác, trên thực tế, nước lỏng không được coi là đồng nhất một cách lý tưởng, mà bao gồm các tập hợp cấu trúc với mật độ khác nhau. Ở bề mặt, nước nhẹ nhất nằm trong khi ở dưới đáy, đặc nhất.

Tuy nhiên, những "chuyển đổi" lỏng sang chất lỏng như vậy chỉ đáng chú ý trong nước siêu lạnh và trong mô phỏng với áp suất cao.

Mở rộng băng

Một bất thường đặc trưng khác của nước là nước đá giảm nhiệt độ tan chảy khi áp suất tăng; nghĩa là ở áp suất cao hơn, băng tan ở nhiệt độ thấp hơn (dưới 0ºC). Nó giống như thể băng, thay vì co lại, nở ra do áp lực.

Hành vi này trái ngược với các chất rắn khác: áp suất lên chúng càng cao và do đó sự co lại của chúng, chúng sẽ đòi hỏi nhiệt độ hoặc nhiệt cao hơn để nóng chảy và do đó có thể tách các phân tử hoặc ion của chúng.

Cũng cần nhắc lại rằng nước đá là một trong những chất rắn trơn trượt nhất trong tự nhiên.

Sức căng bề mặt

Côn trùng đi trên mặt nước. Nguồn: Pixabay.

Cuối cùng, mặc dù chỉ có một vài điểm bất thường đã được đề cập (trong số khoảng 69 điểm đã được biết đến và nhiều điểm khác được phát hiện), nước có sức căng bề mặt cao bất thường.

Nhiều loài côn trùng tận dụng đặc tính này để có thể đi trên mặt nước (ảnh trên). Điều này là do trọng lượng của nó không tác dụng đủ lực để phá vỡ sức căng bề mặt của nước, mà các phân tử của nó, thay vì giãn nở, co lại, ngăn diện tích hoặc bề mặt tăng lên.

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Trẻ em & Khoa học. (2004). Sự bất thường của Nước. Phục hồi từ: vias.org
3. Chaplin Martin. (2019). Tính chất dị thường của nước. Cấu trúc nước và khoa học. Được khôi phục từ: 1.lsbu.ac.uk
4. ChimiSpiega. (Ngày 2 tháng 2 năm 2014). Nước: trường hợp kỳ quặc xung quanh chúng ta. Chimicare. Được khôi phục từ: chimicare.org
5. Nilsson, A., & Pettersson, LG (2015). Nguồn gốc cấu trúc của các tính chất dị thường của nước lỏng. Nature Communications, 6, 8998. doi: 10.1038 / ncomms9998
6. IIEH. (Ngày 2 tháng 7 năm 2014). Các dị thường về nước. Tiến hóa và Môi trường: Viện nghiên cứu về sự tiến hóa của con người được khôi phục từ: iieh.com
7. Pivetta Marcos. (2013). Mặt nước kỳ lạ. Nghiên cứu FAPESP. Được phục hồi từ: Revestapesquisa.fapesp.br