Chất Hóa Học - H2O - nước

Nước là một hợp chất liên quan trực tiếp và rộng rãi đến sự sống trên Trái Đất, là cơ sở của sự sống đối với mọi sinh vật. Đối với thế giới vô sinh, nước là một thành phần tham gia rộng rãi vào các phản ứng hóa học, nước là dung môi và là môi trường tàng trữ các điều kiện để thúc đẩy hay kìm hãm các quá trình hóa học. Đối với con người nước là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất.

Nước là một hợp chất liên quan trực tiếp và rộng rãi đến sự sống trên Trái Đất, là cơ sở của sự sống đối với mọi sinh vật

1. Tài nguyên nước và chu trình nước toàn cầu

Trái Đất có khoảng 361 triệu km² diện tích các đại dương (71% diện tích bề mặt Trái Đất). Trữ lượng tài nguyên nước có khoảng 1,5 tỉ km³, trong đó nước nội địa chỉ chiếm 91 triệu km³ (6,1%), còn 93,9% nước biển và đại dương. Tài nguyên nước ngọt chiếm 28,25 triệu km³ (1,88 % thủy quyển), nhưng phần lớn lại ở dạng đóng băng ở hai cực Trái Đất. Lượng nước thực tế con người có thể sử dụng được 4,2 triệu km³ (0,28%) thủy quyển.

Các nguồn nước trong tự nhiên không ngừng vận động và chuyển trạng thái (lỏng, khí, rắn) tạo nên vòng tuần hoàn nước trong sinh quyển: Nước bốc hơi, ngưng tụ và mưa. Nước vận chuyển trong các quyển, hòa tan và mang theo nhiều chất dinh dưỡng, chất khoáng và một số chất cần thiết cho đời sống của động và thực vật.

Chu trình tuần hoàn của nước

Nước ao, hồ, sông và đại dương... nhờ năng lượng Mặt Trời bốc hơi vào khí quyển, hơi nước ngưng tụ lại rồi mưa rơi xuống bề mặt Trái Đất. Nước chu chuyển trong phạm vi toàn cầu, tạo nên các cân bằng nước và tham gia vào quá trình điều hòa khí hậu Trái Đất. Hơi nước thoát từ các loài thực vật làm tăng độ ẩm của không khí. Một phần nước mưa thấm qua đất thành nước ngầm, nước ngầm và nước bề mặt đều hướng ra biển để tuần hoàn trở lại, đó là chu trình nước. Tuy nhiên, lượng nước ngọt và nước mưa trên hành tinh phân bố không đều. Hiện nay, hàng trăm trên toàn thế giới mới sử dụng khoảng 4.000 km³ nước ngọt, chiếm khoảng 40% lượng nước ngọt có thể khai thác được.

2.  Vai trò của nước

Nước ngọt là tài nguyên có thể tái tạo được, nhưng sử dụng phải cân bằng giữa nguồn nước dự trữ và tái tạo. Sử dụng cần phải hợp lý nếu muốn cho sự sống tiếp diễn lâu dài, vì hết nước thì cuộc sống của động - thực vật sẽ không tồn tại.

Trong Vũ trụ bao la chỉ có Trái Đất là có nước ở dạng lỏng, vì vậy giá trị của nước sau nhiều thập kỷ xem xét đã được đánh giá "Như dòng máu nuôi cơ thể con người dưới một danh từ là máu sinh học của Trái Đất, do vậy nước quý hơn vàng" 

Điều kiện hình thành đời sống thực vật phải có nước, nước chính là biểu hiện nơi muôn loài có thể sống được, đó là giá trị đích thực của nước.

Môi trường nước không tồn tại cô lập với các môi trường khác, nó luôn tiếp xúc trực tiếp với không khí, đất và sinh quyển. Phản ứng hóa học trong môi trường nước có rất nhiều nét đặc thù khi so sánh với cùng phản ứng đó trong phòng thí nghiệm hay trong sản xuất công nghiệp. Nguyên nhân của sự khác biệt đó là tính không cân bằng nhiệt động của hệ do tính "mở" tiếp xúc trực tiếp với khí quyển, thạch quyển, sinh quyển và số tạp chất trong nước cực kỳ đa dạng. giữa chúng luôn có quá trình trao đổi chất, năng lượng (nhiệt, quang, cơ năng), xảy ra sôi động giữa bề mặt phân cách pha. Ngay trong lòng nước cũng xảy ra các quá trình xa lạ với quy luật cân bằng hóa học - quá trình giảm entropi, sự hình thành và phát triển của các vi sinh vật.

a. Đời sống con người

Nước rất cần thiết cho hoạt động sống của con người cũng như các sinh vật. Con người có thể không ăn trong nhiều ngày mà vẫn sống, nhưng sẽ bị chết chỉ sau ít ngày (khoảng 3 ngày) nhịn khát, vì cơ thể người có khoảng 65 - 86% nước, nếu mất 12% nước cơ thể sẽ bị hôn mê và có thể chết.

Để hoạt động bình thường, cơ thể cần từ một đến bảy lít nước mỗi ngày để tránh mất nước; số lượng chính xác phụ thuộc vào mức độ hoạt động, nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố khác. Hầu hết lượng này được tiêu hóa qua các loại thực phẩm hoặc đồ uống khác ngoài việc uống nước lọc. Theo Hiệp hội Dinh dưỡng Anh khuyên rằng, đối với một người khỏe mạnh thì cần khoảng 2,5 lít tổng lượng nước mỗi ngày là mức tối thiểu để duy trì lượng nước thích hợp. 

Mỗi ngày trung bình mỗi người cần khoảng 2,5 đến 4 lít nước để cung cấp cho cơ thể. Khi cơ thể mất từ 10 đến 20 % lượng nước có thể trong cơ thể, động vật có thể chết.

Thận khỏe mạnh có thể bài tiết từ 0,8 lít đến 1 lít nước mỗi giờ, nhưng căng thẳng như tập thể dục có thể làm giảm lượng nước này. Mọi người có thể uống nhiều nước hơn mức cần thiết trong khi tập thể dục, khiến họ có nguy cơ bị nhiễm độcnước có thể gây tử vong. 

Cụ thể, lượng nước cần thiết dành cho từng loại đối tượng như sau:

- Đàn ông tiêu thụ khoảng 3 lít, phụ nữ là 2,2 lít

- Phụ nữ mang thai cần 2,4 lít và phụ nữ đang cho con bú cần uống khoảng 3 lít bởi vì một lượng lớn chất lỏng bị mất trong quá trình cho con bú. 

Khoảng 20 % lượng nước nạp vào là từ thức ăn, trong khi phần còn lại đến hơi thở. Khi gắng sức và tiếp xúc với nhiệt, lượng nước mất đi sẽ tăng lên và nhu cầu chất lỏng hàng ngày cũng có thể tăng lên. 

b. Công nghiệp và nông nghiệp

Nhu cầu nước cho sản xuất công nghiệp và nhất là nông nghiệp rất lớn. Để khai thác một tấn dầu mỏ cần phải có 10m³ nước, muốn chế tạo một tấn sợi tổng hợp cần có 5600 m³ nước, một trung tâm nhiệt điện hiện đại với công suất 1 triệu kW cần đến 1,2 - 1,6 tỉ m³ nước trong một năm.

Tóm lại, nước có một vai trò quan trọng không thể thiếu được cho sự sống tồn tại trên Trái Đất, là máu sinh học của Trái Đất nhưng nước cũng là nguồn gây tử vong cho một người, cho nhiều người và cả một cộng đồng rộng lớn. Vì vậy, nói đến nước là nói tới việc bảo vệ rừng, trồng rừng, phát triển rừng để tái tạo lại nguồn nước, hạn chế cường độ dòng lũ lụt, để sử dụng nguồn nước làm thủy điện, để cung cấp nước sạch. Phải sử dụng hợp lý nước sinh hoạt và sản xuất đi đôi với việc chống ô nhiễm nguồn nước đã khai thác sử dụng, phải xử lý nước thải sản xuất và sinh hoạt.

3. Sự thật thú vị 

- Khoảng 97% nước của Trái Đất là nước mặn (biển, đại dương), có hàm lượng muối cao, không thích hợp cho nhu cầu sinh hoạt của con người. Khoảng 2% nước thuộc dạng băng đá nằm ở hai cực Trái Đất. Chỉ có 1% nước của Trái Đất kể trên được con người sử dụng, trong đó: khoảng 30% dùng cho mục đích tưới tiêu, 50% dùng cho các nhà máy sản xuất năng lượng, 7% dùng cho sinh hoạt và 12% dùng cho sản xuất công nghiệp.

Khoảng 97% nước của Trái Đất là nước mặn (biển, đại dương), có hàm lượng muối cao, không thích hợp cho nhu cầu sinh hoạt của con người.

- Nước bề mặt dễ bị ô nhiễm bởi hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón, chất thải của con người và động vật có trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.

- Bên cạnh đó, nước còn là một trong những chỉ tiêu xác định mức độ phát triển của nền kinh tế xã hội. Thí dụ, để có được 1 tấn sản phẩm thì lượng nước cần tiêu thụ như sau: than thì cần từ 3 đến 5 tấn nước; dầu mỏ từ 30 đến 50 tấn nước; giấy từ 200 - 300 tấn nước; gạo từ 5000 - 10000 tấn nước; thịt từ 20000 - 30000 tấn nước.

- Bạn có biết nước tinh khiết nhất ở trong thiên nhiên là nước mưa và tuyết không? Nhưng chúng cũng chứa một số khí tan được và những chất khác có ở trong khí quyển như O₂, N₂, CO₂, các muối amoni nitrat, nitrit và cacbonat, những dấu vết của các chất hữu cơ, bụi. 

- Nước ngầm là nước mưa rơi xuống mặt đất, thấm qua những lớp thấm nước như đất, cát đi đến lớp không thấm nước như đất sét sẽ tạo nên hồ nước ngầm. Thành phần của nước ngầm phụ thuộc vào những lớp đất mà nó đi qua và vào thời gian nó tiếp xúc với các lớp đó.

- Nước sông chứa nhiều tạp chất và với lượng nhiều hơn so với nước ngầm. Ngoài các khí tan được của khí quyển như O₂, N₂, CO₂ trong nước sông còn có các muối carbonat, sulfat, chloride, của một số kim loại như calci, magie và natri, các chất hữu cơ, một ít chất vô cơ ở dạng lơ lửng.