Το νερό και οι μοναδικές του ιδιότητες

09:26 31/10/2020 - Πηγή: Huffington Post Greece

Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν καταλαβαίνουμε ότι χωρίς το νερό, με τις μοναδικές και ασυνήθιστες ιδιότητές του, η ζωή όπως την ξέρουμε δεν θα υπήρχε στη Γη.

Στη μεσαιωνική ελληνική γλώσσα το νερό λεγόταν νερό(ν). Στην ελληνιστική κοινήνηρόν(έκφραση: νηρόν ὕδωρ δηλ.φρέσκο, τρεχούμενο νερό). Προέρχεται από την αρχαία ελληνική λέξη νεαρός και ονομαζότανὕδωρ, όπου από αυτή τη λέξη έχουν προκύψει όλοι οι επιστημονικοί (και μη) όροι όπως: υδρογόνο (δηλ. ότι γεννάει ύδωρ), υδράργυρος (δηλ. υγρός άργυρος), υδατάνθρακας, υδρατμός, ενυδρείο,

υδραγωγείο, υδροβιότοπος, αφυδάτωση, ενυδάτωση, κτλπ.

Ο προσωκρατικός αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος, Θαλής ο Μιλήσιος (624-548 π.Χ.) ήταν ο πρώτος που παρατήρησε την συμπαντική σημασία του νερού. Ο Θαλής πίστευε ότι το νερό ήταν το βασικό στοιχείο από το οποίο ξεκίνησαν τα πάντα. Θεωρούσε ότι το νερό ήταν η αρχή των πάντων καθώς παρατήρησε την αφθονία του, αλλά επίσης διέκρινε ότι το νερό ήταν η μόνη ουσία που υπάρχει στη Γη ταυτόχρονα σε τρία διακριτές καταστάσεις ή μορφές - στερεά, υγρά και αέρια.

Ένας άλλος μεγάλος προσωκρατικός φιλόσοφος, ο Ηράκλειτος ο Εφέσιος (544-484. π.Χ.) έλεγε:«Ψυχήσιν θάνατος ύδωρ γενέσθαι, ύδατι δε θάνατος γην γενέσθαι, εκ γης δε ύδωρ γίνεται, εξ ύδατος δε ψυχή». Δηλαδή, για τις ψυχές θάνατος είναι να γίνουν νερό, για το νερό θάνατος να γίνει γη, από τη γη γίνεται νερό κι απ’ το νερό ψυχή.

Το νερό αποτελείται από οξυγόνο και υδρογόνο. Είναι άοσμο, άχρωμο και άγευστο. Ο χημικός τύπος του είναι: H2O. Το νερό είναι ζωτικής σημασίας για όλες τις γνωστές μορφές ζωής, παρόλο που δεν παρέχει θερμίδες ή οργανικά θρεπτικά συστατικά. Στο ανθρώπινο σώμα το νερό περιέχεται σε ποσότητα 70% και στο αίμα 90%. Υπάρχει σε υγρή, αέρια (υδρατμός) και στερεή(πάγος) κατάσταση.

Το νερό είναι το τρίτο σε αφθονία μόριο στο Σύμπαν.Καλύπτει το 71% της Γης. Περίπου το 96% του νερού του πλανήτη μας βρίσκεται στους ωκεανούςκαι στις θάλασσες. Το 1,7% σε λίμνες καιποτάμια. Το 1,7% στους παγετώνες και τους πάγους των πόλων και της Γροιλανδίας και ένα 0,001% ως υγρασία στα σύννεφα και στην ατμόσφαιρα. Μόνο το 2,5% του νερού της Γης είναι “γλυκό’’ ενώ το 98,8% του πόσιμου νερού βρίσκεται σε υπόγεια υδάτινα αποθέματα αλλά και στους παγετώνες.

Σε μικρές ποσότητες το νερό φαίνεται άχρωμο, αλλά σε μεγάλες ποσότητες κάποιος μπορεί να διακρίνει ένα γαλανό χρώμα.Αυτό το χρώμα προσδίδεταιστο νερό από την μικρή απορρόφηση φωτός στο ερυθρό μήκος κύματοςτου οπτικού φάσματος.

Η πρώτη διάσπασητου νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο έγινε με τη μέθοδο της ηλεκτρόλυσης το 1800 από τους Άγγλους χημικούς William Nicholson και Anthony Carlisle, ενώ πέντε χρόνια αργότερα το1805, ο Γάλλος χημικός Joseph Louis Gay-Lussac με τον Γερμανό εξερευνητή Alexander von Humboldt, έδειξαν πειραματικά ότι το νερό αποτελείται από δύο μέρη υδρογόνου και ένα μέρος οξυγόνου. Αργότερα, οι ιδιότητες θερμοκρασία τήξης και βρασμού του νερού, χρησιμοποιήθηκαν για να ορίσουν διάφορες κλίμακες μέτρησηςθερμοκρασίας, όπως οι κλίμακες Κελσίου, Κέλβιν, Φαρενάιτ και άλλες.

Ας δούμε παρακάτω μερικές σημαντικές ιδιότητες του νερού και ας ξεκινήσουμε υπογραμμίζοντας ότι κανένα υγρό δεν συμπεριφέρεται τόσο ιδιαίτερα όσο το νερό, το οποίο εμφανίζει μια σειρά από ασυνήθιστες συμπεριφορές, πολλές από τις οποίες είναι απόλυτα απαραίτητες για τη ζωή.

Για να καταλάβετε την ασυνήθιστη συμπεριφορά του νερού, φανταστείτε ότι είστε μέσα σε μια μπανιέρα με υδρομασάζ (γεμάτη με νερό - υγρό) βλέποντας τον ατμό (αέριο) να ανεβαίνει καθώς απολαμβάνετε ένα κρύο ποτό από το ποτήρι που κρατάτε το οποίο είναι γεμάτο με πάγο (στερεό). Πολύ λίγες άλλες χημικές ουσίες μπορούν να υπάρχουν σε όλες αυτές τις φυσικές καταστάσεις σε αυτό το κοντινό εύρος θερμοκρασιών !

Γνωρίζουμε ότι σε στερεή κατάσταση, τα σωματίδια της ύλης είναι συνήθως πολύ πιο κοντά μεταξύ τους από ότι αυτά σε υγρή κατάσταση. Έτσι, αν βάλετε ένα στερεό υλικό στο αντίστοιχο υγρό του, αυτό βυθίζεται. Κάτι τέτοιο όμως δεν ισχύει για το νερό. Η στερεά του κατάσταση είναι λιγότερο πυκνή από την υγρή του κατάσταση, γιατί όπως παγώνει το νερό έχει την ιδιότητα να επεκτείνεται και επομένως επιπλέει! Θυμηθείτε ότι οι πάγοι της Αρκτικής (Βόρειος πόλος) δεν είναι απλά πάγοι που καλύπτουν την στεριά. Είναι πάγοι που επιπλέουν σε θάλασσα όπως ακριβώς τα παγάκια στο ποτό σας.

Θα ρωτήσει κανείς: Γιατί είναι σημαντικό αυτό;Είναι σημαντικό γιατί η ιδιότητα αυτή του νερού το καθιστά κατάλληλο έτσι ώστε οι οργανισμοί να επιβιώνουν σε αντίξοες καιρικές συνθήκες (πολύ κρύο) του πλανήτη. Ας δούμε ένα παράδειγμα: Κατά τη διάρκεια του χειμώνα όταν οι λίμνες αρχίζουν να παγώνουν, μόνο η επιφάνεια του νερού παγώνει και ο πάγος επεκτείνεται και επιπλέει.

Εάν ο πάγος δεν μπορούσε να επιπλεύσει, η λίμνη θα πάγωνε από κάτω προς τα πάνω, σκοτώνοντας όλα τα οικοσυστήματα που ζουν στη λίμνη! Ωστόσο, αφού ο πάγος επιπλέει, τα ψάρια και άλλα υδρόβια όντα μπορούν να επιβιώσουν κάτω από την επιφάνεια του πάγου κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Η επιφάνεια του πάγου πάνω από μια λίμνη προστατεύει επίσης τις λίμνες από την πολύ χαμηλή θερμοκρασία που επικρατεί στην ατμόσφαιρα και έτσι μονώνει το νερό από κάτω, επιτρέποντας στη λίμνη κάτω από τον παγωμένο πάγο να παραμείνει σε υγρή μορφή και έτσι να διατηρεί μια κατάλληλη θερμοκρασία (πάνω από τους 0 βαθμούς Κελσίου) απαραίτητη για τα οικοσυστήματα που ζουν εκεί.

Στο σημείο αυτό να αναφέρω και άλλη μια σημαντική ιδιότητα του νερού: η μεγαλύτερη πυκνότητα του υφίσταται στους 4 βαθμούς Κελσίου - ενώ δηλαδή αυτό βρίσκεται σε υγρή μορφή και όχι, παραδόξως, σε στερεή όπως θα περίμενε κανείς - κάτι που συνεπικουρεί στον πλεύση του πάγου πάνω στην επιφάνεια μιας λίμνης.

Παρά το μικρό μοριακό του βάρος το νερό έχει απίστευτα υψηλό σημείο βρασμού, στους 100 βαθμούς Κελσίου. Άλλες ενώσεις παρόμοιες σε βάρος με αυτό του νερού έχουν πολύ χαμηλότερο σημείο βρασμού. Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό απαιτεί περισσότερη ενέργεια για να σπάσει τους δεσμούς υδρογόνου του προτού αρχίσει να βράζει. Η ίδια έννοια εφαρμόζεται και στο σημείο πήξης. Τα σημεία βρασμού και ψύξης του νερού επιτρέπουν στα μόρια του να κινούνται με ρυθμούς τέτοιους που είναι πολύ σημαντικοί για τα οικοσυστήματα που ζουν στο νερό. Δηλαδή, εάν το νερό ήταν πολύ εύκολο να παγώσει ή να βράσει, δραστικές αλλαγές στο περιβάλλον, στους ωκεανούς ή στις λίμνες, θα προκαλούσαν το θάνατο όλων των οργανισμών που ζουν στο νερό!

Μια άλλη μοναδική ιδιότητα του νερού είναι η ικανότητά του να διαλύει μια μεγάλη ποικιλία χημικών ουσιών. Διαλύει άλατα και άλλες ιοντικές ενώσεις, αλκοόλες και οργανικά οξέα. Για αυτό το λόγο το νερό ονομάζεται καθολικός διαλύτης επειδή μπορεί να διαλύσει τόσες πολλές ουσίες. Η ζωή πιστεύεται ότι προήλθε από τα υδατικά διαλύματα των ωκεανών. Οι ζωντανοί οργανισμοί επίσης εξαρτώνται από τα υδατικά διαλύματα όπως το πλάσμα του αίματος και τα υγρά του πεπτικού συστήματος για βιολογικές διεργασίες, απαραίτητες για την ζωή.

Το νερό μπορεί επίσης να απορροφήσει μεγάλες ποσότητες θερμότητας, η οποία επιτρέπει σε μεγάλα υδάτινα σώματα (λίμνες, θάλασσες) να βοηθούν τη ρύθμιση της θερμοκρασίας της Γης και κατ’ επέκταση της επιβίωσης οικοσυστημάτων σε ήπιες για αυτά θερμοκρασίες.

Είναι πολύ σπάνιο να βρεθεί μια χημική ένωση που δεν περιέχει άνθρακα σε μορφή υγρού, σε τυπική πίεση και θερμοκρασία. Επομένως, είναι ασυνήθιστο το νερό να είναι υγρό σε θερμοκρασία δωματίου! Το νερό αφού είναι υγρό σε ήπιες θερμοκρασίες μπορεί να κινείται πιο γρήγορα και να μεταφέρει και αναδιανέμει ιζήματα και οργανικά υλικά από ποταμούς και λίμνες προς τις θάλασσες, κάτι που και πάλι το καθιστά κύριο πρωταγωνιστή στην διατήρηση της ζωής στον πλανήτη μας.

Είδαμε λοιπόν παραπάνω μερικές από τις μοναδικές ιδιότητες του νερού που το καθιστούν πιθανότατα ως το πιο σημαντικό στοιχείο της ύπαρξής μας, με τρόπους που οι περισσότεροι από εμάς δεν μπορούμε να φανταστούμε. Χωρίς νερό δεν θα μπορούσε να υπάρξει καμία μορφή ζωής. Το νερό είναι ένας καθολικός διαλύτης. Μεταφέρει κάθε είδους ουσίες, από τα ίζηματα των ποταμών μέχρι τα οξυγονωμένα κύτταρα αίματος στις αρτηρίες μας. Το νερό αποθηκεύει ενέργεια και θερμότητα και είναι ο ‘’θερμοστάτης’’ της Γης.

Θαυμαστό το νερό και ο ρόλος του για την ύπαρξη μας αλλά ως ανθρωπότητα και ως πολιτισμός, δεν σεβόμαστε και δεν ευγνωμονούμε τη Φύση και το νερό που είναι τόσο πολύτιμα για την ζωή μας και τη ζωή στον πλανήτη. Καθημερινά στο βωμό του κέρδους και της απληστίας ρυπαίνουμε ποταμούς, λίμνες, υδροφόρους ορίζοντες και θάλασσες με ανυπολόγιστες βλάβες σε οικοσυστήματα φυτών και ζώων αλλά και των μελλοντικών γενεών.

Οι ειδικοί επιστήμονες προβλέπουν ότι έως το 2025, περίπου 1,8 δισεκατομμύρια άνθρωποι θα ζουν όπου το πόσιμο νερό θα είναι σπάνιο... Αυτή η ασυδοσία και η εκμετάλλευση χρειάζεται και είναι επιτακτική ανάγκη να λάβει ένα τέλος γιατί το νερό είναι η ίδια μας η ύπαρξη, η μεγαλύτερη ευλογία της φύσης και το πολυτιμότερο κοινό μας αγαθό.

Θα κλείσω την σύντομη περιήγησή μας για την σημασία του νερού με ευγνωμοσύνη για το δώρο αυτό της ζωής, αλλά και με προβληματισμό για το μέλλον του πλανήτη μας με τους στίχους του Άγγλου ποιητή και φιλόσοφου Samuel Taylor Colerdige:“Νερό, νερό παντού και ούτε μια σταγόνα να πιούμε...”

Αρχική δημοσίευση: Χρονογραφήματα

Πηγές

Cracolice, Mark S. and Edward Peters I., Basics of Introductory Chemistry,

Thompson, Brooks/Cole Publishing Company (2006)

https://en.wikipedia.org/wiki/Water

3. https://www.britannica.com/science/water/Physical-properties