ΝΕΡΟΗ ονομασία του

Και τα παράδοξά του

Από τους μαθητές του ΣΤ1 3ου ΔΣ Πόλεως Ρόδου

2012-13

Ονομασία του νερού

Το λεγόμενο νερό, στην ελληνική δημοτική γλώσσα, ή ύδωρ στην καθαρεύουσα ή οξιδάνιο κατά χημική ονοματολογία, είναι η περισσότερο διαδεδομένη χημική ένωση στην επιφάνεια της Γης, καλύπτοντας το 70,9% της επιφάνειας του πλανήτη.

Το όνομα νερό προέρχεται από τη βυζαντινή φράση νεαρόν ύδωρ το οποίο σήμαινε τρεχούμενο ύδωρ (που μόλις βγήκε από την πηγή), η οποία με τη σειρά της προέρχεται από την αρχαία ελληνική φράση νήρον ύδωρ για το νερό. Από την αρχαία ονομασία ύδωρ έχουν προκύψει όλοι οι σχετικοί επιστημονικοί όροι, μεταξύ των οποίων και χημικοί, που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα, όπως υδρογόνο (αυτό που γεννάει νερό), ενυδάτωση, αφυδάτωση και υδρόλυση, υδάτινος, υδατοκαλλιέργεια, υδατογραφία, υδατοκομία, υδατοσφαίριση, υδρατμός, υδραυλική, κ.λ.π.

ΝΕΡΟ

Ιδιότητες του νερού

Από όλα τα μόρια, το νερό είναι χωρίς αμφιβολία το πιο συνηθισμένο και το πιο πολύτιμο, το πιο απλό και το πιο περίπλοκο ταυτόχρονα. Οι μορφές του είναι πολλές (υγρή, στερεή, αέρια) και οι ρόλοι του επίσης πολλοί (πόσιμο υγρό, διαλύτης, παράγοντας ή προϊόν του μεταβολισμού, μεταφορέας ουσιών, κ.ά.).Το νερό μέχρι το 18ο αιώνα εθεωρείτο απλό σώμα. Το 1781, ο Άγγλος χημικός και θεολόγος Priestley πραγματοποίησε τη σύνθεση του. Στη συνέχεια, οι χημικοί Lavoisier και Cavendish προσδιόρισαν ότι το νερό αποτελείται από υδρογόνο και οξυγόνο. Το 1805, ο Gay Lussac μαζί με τον Von Humboldt καθόρισαν ότι το νερό συντίθεται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου, προσδιορίζοντας έτσι τον ακριβή μοριακό του τύπο (H2O).

Οι χημικές ιδιότητες του νερού σχετίζονται από τη μια με τη διπολική φύση του και τη μη γραμμική δομή του και από την άλλη με τις δυνατότητες συνδυασμού του με άλλα στοιχειώδη μόρια. Ίσως όμως οι πιο αξιοσημείωτες ιδιότητες του είναι οι θερμικές, γιατί το καθιστούν σημαντικό συντελεστή μεταφοράς ενέργειας. Οι μεγάλες ποσότητες ενέργειας που χρειάζεται για να μετατραπεί ο πάγος σε νερό, για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό, και για να εξατμιστεί κάνουν το νερό έναν πολύ σημαντικό παράγοντα στην άμβλυνση μεγάλων θερμοκρασιακών αλλαγών που επιφέρουν οι διακυμάνσεις της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας. Για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτά τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, ας υποθέσουμε ότι η θερμοκρασία εξάτμισης του νερού μειώνεται. Τότε, η μετάβαση από τη μια εποχή στην άλλη θα γίνεται πιο απότομα, τα ωκεανικού και εύκρατου τύπου κλίματα θα εξασθενίσουν ή θα εξαφανιστούν προς όφελος των ηπειρωτικού τύπου κλιμάτων με έντονες εποχιακές διακυμάνσεις.

Αντίθετα με τις άλλες ενώσεις, όταν το νερό βρίσκεται σε στερεή κατάσταση, με τη μορφή πάγου, έχει μικρότερη πυκνότητα άρα και μικρότερο βάρος απ’ ότι σε υγρή κατάσταση. Το νερό όταν μεταβάλλεται σε πάγο διαστέλλεται και επομένως επιπλέει αντί να βυθίζεται. Αν ο πάγος ήταν βαρύτερος από το νερό, θα βυθιζόταν και νέος πάγος θα σχηματιζόταν στην επιφάνεια, που με τη σειρά του θα βυθιζόταν κι αυτός. Έτσι, μια λίμνη πάνω σε ένα βουνό θα μεταμορφωνόταν πολύ σύντομα σε συμπαγή παγωμένη μάζα, όπου καμιά μορφή ζωής δεν θα μπορούσε να επιβιώσει. Αντίθετα, χάρη σ' αυτή την ελαφριά διόγκωση, ο πάγος παραμένει στην επιφάνεια του νερού και σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα κάτω από το οποίο το νερό διατηρεί μία θερμοκρασία περίπου 4° C, ικανοποιητική για να κρατήσει στη ζωή υδρόβια φυτά και ζώα. Η διόγκωση του νερού όταν μετατρέπεται σε πάγο συμβάλλει επίσης στην αποσάθρωση (βλ. Έδαφος) των βράχων. Επιπλέον, τα λιμναία και ορισμένα αβαθή θαλάσσια νερά υφίστανται εποχιακή ανάδευση γιατί η πυκνότητα τους αποκτά τη μέγιστη τιμή στους 4° C, ανάδευση που διευκολύνει τη διασπορά των θρεπτικών στοιχείων σ' όλη τη μάζα του νερού.

Το νερό, παρόλο που αντιπροσωπεύει ένα πολύ μικρό μέρος της ύλης που υπάρχει στο σύμπαν, δεν είναι απολύτως σπάνιο. Το συναντάμε υπό μορφή ατμού ή πάγου στην ατμόσφαιρα ορισμένων άστρων, στα μοριακά νεφελώματα, σε αρκετούς παγωμένους δορυφόρους, σε κομήτες και πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. Αυτό όμως που είναι μοναδικό, είναι η ύπαρξη του νερού στην υγρή μορφή του: η Γη είναι η μόνη γνωστή περιοχή που το νερό υπάρχει ως υγρό.

Παράδοξα του νερού

1. Το ζεστό νερό παγώνει πιο γρήγορα από το κρύο

Πάρτε δυο κάδους, γεμίστε τον έναν με ζεστό και τον άλλο με κρύο νερό και τοποθετήστε τους στον καταψύκτη. Θα παρατηρήσετε ότι το ζεστό νερό θα παγώσει πριν από το κρύο. Όμως αυτό δεν είναι κάπως αλλόκοτο; Το ζεστό νερό πριν ψυχθεί θα πρέπει να φτάσει την θερμοκρασία του κρύου νερού, ενώ το κρύο νερό δεν χρειάζεται να περάσει από αυτό το στάδιο και μπορεί να ψυχθεί αμέσως. Όμως, ποια εξήγηση δίνουν οι επιστήμονες στο φαινόμενο; Τελικά αποδείχτηκε ότι κανείς δεν γνωρίζει πραγματικά την αιτία του φαινομένου, ενώ υπάρχουν αρκετές πιθανές εξηγήσεις, που συμπεριλαμβάνουν διαφορές στην ψύξη, την εξάτμιση, τη δημιουργία πάγου, την αγωγή θερμότητας και τη διάλυση αερίων μεταξύ κρύου και ζεστού νερού.

2. Το φαινόμενο της Υπέρψυξης

Όλοι γνωρίζουμε ότι όταν το νερό παγώνει στους 0 °C (32 °F) δημιουργείται πάγος, εκτός από μερικές περιπτώσεις που κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει. Στην πραγματικότητα, μπορούμε να καταψύξουμε καθαρό νερό κάτω από το σημείο ψύξης, χωρίς αυτό ποτέ να γίνει πάγος. Το νερό, εάν ψυχθεί με τον σωστό ρυθμό, μπορεί να παραμείνει υγρό μέχρι και σχεδόν σε -38°C! Ακόμα και τότε, είναι δυνατό να αποφευχθεί η μετατροπή του νερού σε πάγο, την κρυστάλλινη δηλαδή μορφή του νερού.Το ίδιο μπορεί να συμβεί αντίστοιχα με νερό που υπερ – θερμαίνεται και μπορεί να παραμένει υγρό ακόμα σε θερμοκρασίες πολύ μεγαλύτερες από αυτές του σημείου βρασμού.

3. Οι φάσεις του νερού

Πόσες φάσεις του νερού υπάρχουν; Εάν απαντήσατε τρείς (υγρή, αέρια και στερεή) τότε μάλλον κάνετε λάθος. Υπάρχουν τουλάχιστον πέντε διαφορετικές φάσεις υγρού νερού και 14 διαφορετικές φάσεις πάγου. Όπως και με την υπέρψυξη, αποδεικνύεται πως οτιδήποτε και να κάνουμε, στους -38°C ακόμα και το πιο καθαρό νερό σταδιακά μετατρέπεται σε πάγο. Όμως, τι συμβαίνει όταν συνεχίζουμε να μειώνουμε τη θερμοκρασία; Στους -120°C κάτι παράξενο αρχίζει να συμβαίνει: το νερό παρουσιάζει αυξημένο ιξώδες και γίνεται πηχτό όπως το μέλι.

4. Κβαντικές ιδιότητες

Σε μοριακό επίπεδο, το νερό παρουσιάζει ακόμα περισσότερες παραξενιές. Το 1995, ένα πείραμα διασποράς νετρονίων είχε ένα περίεργο αποτέλεσμα. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι όταν τα νετρόνια στόχευαν προς τα μόρια του νερού, παρατηρήθηκαν έως και 25% λιγότερα πρωτόνια από αυτά που αναμένονταν. Με λίγα λόγια, σε χιλιοστά του δευτερολέπτου λαμβάνει χώρα ένα παράξενο κβαντικό φαινόμενο και η χημική φόρμουλα για το νερό δεν είναι H2O αλλά H1.5O!

5. Νερό: έχει μνήμη;

Πριν είκοσι έτη, το καλοκαίρι του 1988, ο κόσμος της επιστήμης συγκλονίστηκε από μια από τις πιο αμφισβητούμενες ερευνητικές εργασίες που δημοσιεύθηκαν σε περιοδικό. Σύμφωνα με τον Jacques Benveniste, έναν χαρισματικό Γάλλο επιστήμονα, το καθαρό νερό θα μπορούσε να θυμηθεί τι περιείχε προηγουμένως.Ο Benveniste διέλυσε μια ουσία που προκαλεί μια αλλεργική αντίδραση, την αραίωσε επανειλημμένως έως ότου πρακτικά δεν υπήρχε τίποτα μέσα στο νερό. Έπειτα παρατήρησε ότι το καθαρό νερό κατόρθωσε να προκαλέσει αλλεργική αντίδραση όταν προστέθηκε σε ζωντανά κύτταρα.Πιο πρόσφατα, μια ομάδα επιστημόνων από το πανεπιστήμιο του Τορόντο στον Καναδά και το Ινστιτούτο Max Born στην Γερμανία, που μελετούσε την υδάτινη δυναμική χρησιμοποιώντας πολυδιάστατη, μη γραμμική, υπέρυθρη φασματοσκοπία, ανακάλυψε ότι το νερό διαθέτει μνήμη, με τη μορφή δεσμών υδρογόνου ανάμεσα στα μόρια του νερού.

Πηγές: Pathfinder news: http://news.pathfinder.gr/periscopio/weird-water.htmlWikipedia: http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9D%CE%B5%CF%81%CF%8CΠύλη παιδαγωγικού υλικού: http://www.env-edu.gr/Chapters.aspx?id=100