Phân tử nước là gì? Tầm quan trọng của phân tử nước với con người

• Chia sẻ Zalo
• Chia sẻ Facebook
• Tiktok Vitamia
• Copy URL

Hành tinh Trái Đất của chúng ta chắc sẽ không tồn tại sự sống nếu không có nước. Các phân tử nước len lỏi khắp mọi nơi trên hành tinh xanh. Ngay cả trong từng tế bào của mọi loài sinh vật cũng đều có sự góp mặt của phân tử nước. Vậy phân tử nước là gì?

Phân tử nước là gì?

Phần tử nước là gì, đây hẳn là câu hỏi khá đơn giản với người yêu thích mộ môn vật lý và hóa học. Kiến thức về nước ai cũng đã từng học qua ở chương trình vật lý và hóa học tại các cấp học phổ thông. Thế nhưng có lẽ không phải ai cũng còn nhớ những phần kiến thức này.

Bạn cần nhớ lại một chút rằng nước là hợp được tạo thành từ liên kết giữa 2 nguyên tử hydro và 1 nguyên tử oxy. Như vậy công thức chung mỗi phân tử sẽ có ký hiệu là H2O. Mỗi phân tử nước luôn có khối lượng mol xấp xỉ 18g/mol. Trên lý thuyết, nước luôn có nhiệt độ nóng chảy ở mức 0 độ C và nhiệt độ sôi ở mức 100 độ C.

Các trạng thái vật lý của phân tử nước

Trong tự nhiên nước luôn thường tồn tại ở 3 trạng thái cơ bản. Bao gồm thể lỏng, thể khí và thể hơi.

Phân tử nước ở trạng thái lỏng

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường, nước luôn tồn tại ở trạng thái lỏng. Tổng lượng nước trên Trái Đất hiện ước đạt khoảng 1.38 tỷ km3. Nhưng trong 1.38 tỷ km3 này thì nước mặn đã chiếm đến 97%, nước ngọt chỉ chiếm 3%.

Trong cơ thể của mỗi chúng nước ở trạng thái lỏng cũng đã chiếm đến 70%. Nhờ có nước mà mọi hoạt động trao đổi chất trong cơ thể mới diễn ra bình thường.

Phân tử ở trạng thái rắn

Nhiệt độ đông đặc của nước là 0 độ C. Có nghĩa khi nhiệt độ bắt đầu xuống dưới 0 độ C nước bắt đầu bị đóng băng. Lúc này nước từ trạng thái lỏng sẽ chuyển sang trạng thái rắn.

Trên Trái Đất nước ở trạng thái rắn chủ yếu tập trung ở 2 cực. Lượng nước đóng băng ở 2 cực có vai trò điều hòa khí hậu, ảnh hưởng đến hoạt động của dòng hải lưu trên các đại dương.

Phân tử nước ở trạng thái khí

Khi gặp nhiệt cao nước sẽ bắt đầu bốc hơi. Trong tự nhiên nước bốc hơi sẽ ngưng tụ tạo thành các đám mây. Trong không khí, nước cũng chủ yếu tồn tại ở dạng hơi nước. Nhờ đó sinh vật mới có điều kiện sinh sôi, nảy nở.

Ba trạng thái rắn, lỏng và khí tạo thành một vòng tuần hoàn của nước. Nhờ có vòng tuần hoàn của nước mà sử dụng sống trên Trái Đất mới có thể duy trì sự sống.

Những tính chất lý hóa của nước

Mỗi phân tử sẽ được liên kết từ 2 nguyên tử hydro và 1 nguyên tử oxy. Cho đến tận ngày nay, một vài tính chất của nước vẫn là một bí ẩn với giới khoa học. Nhưng bên cạnh đó, phần lớn tính chất lý hóa của nước hầu như đã được khám phá.

Nhiệt độ sôi, nhiệt độ đóng băng và khối lượng riêng của nước

Mỗi phân tử nước được cấu thành từ liên kết hydro. Vậy nên nhiệt độ sôi của nước cũng tương đối cao, vào khoảng 100 độ C. Tuy nhiên nhiệt độ sôi cũng có thể thấp hơn tùy vào độ tinh khiết của nước. Ngược lại nước từ thể lỏng bắt đầu chuyển sang thể rắn khi nhiệt môi trường ở 0 độ C.

Ở điều kiện bình thường nước đạt khối lượng riêng lớn nhất ít khi môi trường đạt nhiệt độ 4 độ C. Khi đổ khối lượng riêng của nước sẽ đạt khoảng 1g/cm3. Sau nước lại tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ môi trường xuống dưới 4 độ C.

Tính chất lưỡng cực của nước

Nước được xếp vào dạng hợp chất có tính lưỡng cực và là một loại dung môi tuyệt vời. Theo đó nhiều hợp chất có tính ion mạnh như rượu, muối hay axit đều bị nước hòa tan dễ dàng. Nhờ tính chất hòa tan này mà nước là dung môi quan trọng trong nhiều phản ứng trong tự nhiên.

Tính dẫn điện của nước

Nhiều nước cho rằng nước có tính dẫn điện những trên lý thuyết, nước tinh khiết lại không có tính dẫn điện. Sở dĩ trong thực tế nước có khả năng dẫn điện là bởi nước đã bị pha tạp với nhiều chất khác. Ở đây chủ yếu là muối. Kết quả sinh ra các ion dạng tự do cho phép dòng điện chạy qua.

Nước là hợp chất lưỡng tính

Nghiên cứu trên cơ sở hóa học đã chỉ ra rằng nước là một hợp đồng lưỡng tính. Hiểu đơn giản khi nước tác dụng với oxit axit hay oxit bazơ thì sau phản ứng một axit hoặc bazơ tương ứng sẽ hình thành. Khi nước ở trạng thái trung tính với pH = 7.0 lượng ion OH- và H+ luôn ở mức cân bằng.

Trong môi trường công nghiệp và phòng thí sinh nước được sản xuất như thế nào?

Bên cạnh nguồn nước sẵn có trong tự nhiên, ngày nay con người có thể tự sản xuất nước nhờ vào một số công nghệ đặc biệt.

Sản xuất nước trên quy mô công nghiệp

Trên quy mô công nghiệp, người ta có thể sản xuất nước theo nhiều phương pháp. Chẳng hạn như hóa lỏng thông qua phương pháp làm tan băng, tách nước từ nước biển,… Ngoài ra nước còn được sản xuất dựa vào sự kết hợp giữa công nghệ chưng cất, hóa hơi với phương pháp ngưng tụ.

Sản xuất nước trong phòng thí nghiệm

Trong điều phòng thí nghiệm, người ta có thể cho khí CO2 tác dụng với một bazơ. Nhằm cho ra đời muối và nước. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn nhược điểm là lượng nước tạo thành còn ở mức rất thấp.

Ngoài ra trong phòng thí nghiệm, nước còn có thể được tạo thành bằng phương pháp cho hydro tác dụng với oxy. Thế nhưng để phản này có thể xảy ra cũng sẽ kéo theo không ít nguy hiểm. Bởi khi phản đạt tỷ lệ 2 : 1 giữa hydro và oxy thì đây cũng là lúc nguy cơ xảy ra nổ cao nhất.

Cơ thể sẽ ra sao nếu thiếu nước?

Phần lớn cơ thể của mỗi người đều được cấu thành từ nước. Trong mọi phản ứng chuyển hóa, trao đổi chất diễn ra trong cơ thể để đều có sự tham gia của các phân tử nước. Vậy nên, nếu không được bổ sung đầy đủ nước bạn sẽ phải đối mặt với nhiều nguy cơ đe dọa đến sức khỏe.

Trường hợp thiếu nước ở mức độ nhẹ

Thiếu nước ở mức độ nhẹ chưa thể đe dọa đến tính mạng, tuy nhiên lại gây ra không ít sự khó chịu và là nguy cơ tiềm ẩn của nhiều bệnh tật, biến chứng nguy hiểm về sức khỏe. Lúc này, bạn thường cảm thấy mệt mỏi, khó tập trung làm việc, thường xuyên xuất hiện các cơn đau đầu. Biểu hiện bên ngoài dễ gặp nhất là làn da bị khô. Các nếp nhăn cũng từ đó mà xuất hiện nhiều hơn.

Trường hợp mất nước ở mức độ nặng

Cơ thể cần sử dụng ít nhất từ 1,5 đến 2 lít nước/ngày. Đặc biệt nếu phải tham gia các hoạt động thể lực cường độ cao, bạn cần phải bổ sung nước nhiều hơn. Cơ thể sẽ gặp nguy hiểm khi bị suy giảm 10% nước, khi nước suy giảm đến 20% có nghĩa cơ thể có nguy cơ tử vong.

Mất nước ở mức độ nặng sẽ kéo theo nhiều biến chứng vô cùng nguy hiểm. Khi đó bạn có nguy cơ rơi vào tình trạng hôn mê, rối loạn nhịp tim, huyết áp xuống thấp đột ngột,..

Những thay đổi của cơ thể khi bị thiếu nước

Nước tham gia vào tất cả các hoạt động trao đổi chất của cơ thể. Do đó khi không được cung cấp đủ nước, chức năng của nhiều hệ cơ quan cũng không thể nào thực hiện bình thường.

Quá trình trao đổi chất chậm lại

Nhờ có quá trình trao đổi chất mà dưỡng chất và khí oxy mới có thể xâm nhập vào từng tế bào. Do đó khi cơ thể thiếu nước cũng đồng nghĩa chu trình trao đổi chất sẽ bị chậm lại. Đồng thời chức năng loại bỏ độc tố cũng vì thế mà bị ảnh hưởng. Khi bổ sung đủ nước, hiệu suất trao đổi chất sẽ tăng lên 30%. Hiệu suất lao động, làm việc cũng từ đó mà có sự cải thiện đáng kể.

Thân nhiệt tăng

Một trong những vai trò chủ yếu của nước là điều thân nhiệt. Trong trường thiếu nước, bạn sẽ thường cảm thấy cơ thể bị tăng nhiệt. Dấu hiệu này cho biết bạn cần bổ sung nước.

Nhanh đói

Thiếu nước ở cấp độ nhẹ, cơ thể thường có xu hướng nhanh đói hơn. Điều này làm bạn phải ăn nhiều hơn để xoa dịu cơn đói. Đây là một trong những nguyên làm tăng nguy cơ tăng cân. Vậy nên, cho dù đang trong thời kỳ giảm cân, bạn vẫn phải uống đủ 2 lít nước/ngày.

Rối loạn đường tiêu hóa

Bổ sung chất xơ là cách ai cũng biết để cải thiện chức năng của đường tiêu hóa. Thế nhưng chỉ mỗi chất xơ không thôi vẫn chưa đủ mà bạn còn phải uống đủ nước. Vai trò của nước là giúp chất dinh dưỡng chuyển hóa nhanh hơn, đẩy lùi chứng táo bón, cải thiện hoạt động của đường tiêu hóa.

Làm tăng đường huyết

Nước có vai trò làm loãng lượng đường. Do đó, khi không uống đủ nước, lượng đường trong máu cũng vì thế mà tăng lên. Lượng đường huyết tăng đặc biệt nguy hiểm với người mắc tiểu đường tuýp 2.

Chức năng tim suy giảm

Trong tim lượng nước chiếm đến 73%, mà chức năng chính của tim là thực hiện co bóp méo, bơm đẩy máu đến các cơ quan trong cơ thể. Trong trường hợp bị thiếu hụt nước chức năng tim lập tức bị suy giảm. Điều này có nghĩa tốc độ đưa máu đến những hệ cơ quan khác cũng vì thế mà chậm lại.

Gây rối loạn điện giải

Chất điện giải tham gia trực tiếp vào quá trình thực hiện điều phối chức năng của nhiều hệ cơ quan. Chất điện giải bao gồm một số khoáng chất quen thuộc như canxi, magie, kali, natri,.. Chúng có nhiều trong nước ion kiềm hoặc một thực phẩm khác. Khi bạn để tình trạng cơ thể thiếu nước trong thời gian dài, các chất điện này sẽ tăng hoặc giảm gây ra không ít biến chứng nguy hiểm cho sức khỏe.

Như vậy sau bài viết này, bạn có lẽ cũng đã hiểu rõ hơn về khái niệm phân tử nước là gì. Trong mọi tế bào của cơ thể chúng ta đều có sự tham gia cấu thành của phân tử nước. Nước chính là sợi dây liên kết sự sống của tất cả sinh vật, không có nước cũng đồng nghĩa sự sống không thể tồn tại.