Nước tinh khiết thường được mô tả là không vị và không mùi, mặc dù con người có cảm biến đặc biệt có thể cảm nhận được sự có mặt của nước trongmiệng, vàếch được biết là có khả năng ngửi thấy nó. Tuy nhiên, nước từ các nguồn thông thường (bao gồm nước khoáng đóng chai) thường có nhiều chất hòa tan, có thể làm cho nó có nhiều hương vị và mùi khác nhau.Con người và cácđộng vật khác đã phát triển nhữnggiác quan cho phép họ đánh giá được chất lượng của nước bằng cách tránh nước quá mặn hoặc quá hôi.
Nước là một hợp chất được tạo thành bởi hai nguyên tốHydro vàOxy. Hai nguyên tố này được liên với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, công thức hóa học làH2O. Nước cũng chiếm khoảng 70% diện tích bề mặt của Trái Đất.
Màu sắc tự nhiên của nước thường được xác định bởi cácchất rắn lơ lửng và chất lơ lửng, hoặc bằng cách phản chiếu bầu trời, hơn là do nước. Điều này có nghĩa là màu sắc của nước phụ thuộc vào gócphản xạ vàkhúc xạ của ánh sáng chiếu đến.
Ánh sáng trong phổ điện từ nhìn thấy có thể đi qua một vài mét nước tinh khiết (hoặc băng) mà không có sự hấp thụ đáng kể, vì vậy nó trông trong suốt và không màu. Như vậy thực vật thủy sinh, tảo, và sinh vậtquang hợp khác có thể sống trong nước sâu đến hàng trăm mét, bởi vì ánh sáng mặt trời có thể tiếp cận chúng. Hơi nước cơ bản không nhìn thấy được như một chất khí.
Tuy nhiên, với độ dày 10 mét trở lên, màu sắc của nước (hoặcbăng) là màu ngọc lam (màu xanh lục nhạt), vì phổ hấp thụ của nó có độ sắc nét tối thiểu ở màu tương ứng của ánh sáng (1/227 m −1 tại 418 nm). Màu sắc trở nên ngày càng mạnh mẽ và tối hơn với độ dày ngày càng tăng. (Thực tế không có ánh sáng mặt trời đến được các phần của đại dương dưới độ sâu 1000 mét) Mặt khác, tia cực tím bị nước hấp thụ mạnh. Và do thiếu ánh sáng và áp lực vô cùng lớn, nhưRãnh Mariana, hơn. Do đó không sinh vật nào có thể sống dưới đáy đại dương này.
Các chỉ số khúc xạ của nước lỏng (1.333 ở 20 °C) là cao hơn nhiều so với không khí (1.0), tương tự như của alkan và ethanol, nhưng thấp hơn so với glycerol (1,473), benzen (1,501), carbon disulfide (1.627), và các loại kính phổ biến (1.4 đến 1.6). Chỉ số khúc xạ của băng (1.31) thấp hơn nước.
Nước không có hình dạng nhất định, nó chỉ tồn tại hình dạng tại một thời điểm trong vật mà nó chứa. Nó có cấu trúc phân tử di chuyển trượt lên nhau và do đó nước rất dễ mất hình dạng, tuy vậy nước rất khó nén, lợi dụng tính chất này, người ta áp dụng nguyên lý Pascal cho cácmáy nén thủy lực.
Oxygen cóđộ âm điện cao hơnhydrogen. Việc cấu tạo thành hình ba góc và việc tích điện từng phần khác nhau của cácnguyên tử đã dẫn đến cực tính dương ở các nguyên tử hydrogen và cực tính âm ở nguyên tửoxygen, gây ra sự lưỡng cực. Dựa trên hai cặpđiện tử đơn độc của nguyên tửoxygen,lý thuyết VSEPR đã giải thích sự sắp xếp thành góc của hai nguyên tửhydrogen, việc tạo thànhmoment lưỡng cực và vì vậy mà nước có các tính chất đặc biệt. Vì phân tử nước có tích điện từng phần khác nhau nên một sốsóng điện từ nhất định nhưsóng cực ngắn có khả năng làm cho các phân tử nước dao động, dẫn đến việc nước được đun nóng. Hiện tượng này được áp dụng để chế tạolò vi sóng.
Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hydrogen và nhờ vậy có lực hút phân tử lớn. Đây không phải là một liên kết bền vững. Liên kết của các phân tử nước thông qualiên kết hydro chỉ tồn tại trong một phần nhỏ của một giây, sau đó các phân tử nước tách ra khỏi liên kết này và liên kết với các phân tử nước khác.
Phân tử nước
Đường kính nhỏ của nguyên tử hydrogen đóng vai trò quan trọng cho việc tạo thành các liên kết hydrogen, bởi vì chỉ có như vậy nguyên tử hydrogen mới có thể đến gần nguyên tử oxygen một chừng mực đầy đủ. Các chất tương đương của nước, Ví dụ nhưacid sulfurhydric (H2S), không tạo thành các liên kết tương tự vì hiệu số điện tích quá nhỏ giữa các phần liên kết. Việc tạo chuỗi của các phân tử nước thông qua liên kết cầu nối hydrogen là nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc biệt của nước, ví dụ như nước mặc dù có khối lượng mol nhỏ vào khoảng 18 g/mol vẫn ở thể lỏng trong điều kiện tiêu chuẩn. Ngược lại,H2S tồn tại ởdạng khí cùng ở trong những điều kiện này. Nước có khối lượng riêng lớn nhất ở 4 độ Celcius và nhờ vào đó mà băng đá có thể nổi lên trên mặt nước; hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kết cầu nối hiđrô.
Cấu tạo củaphân tử nước tạo nên cácliên kết hiđrô giữa các phân tử là cơ sở cho nhiều tính chất của nước. Cho đến nay một số tính chất của nước vẫn còn là câu đố cho các nhà nghiên cứu mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lâu.
Dưới áp suất bình thường nước cókhối lượng riêng (tỉ trọng) cao nhất là ở 4 °C: 1g/cm³ đó là vì nước vẫn tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ giảm xuống dưới 4 °C. Điều này không được quan sát ở bất kỳ một chất nào khác. Điều này có nghĩa là: Với nhiệt độ trên 4 °C, nước có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng với nhiệt độ dưới 4 °C, nước lại lạnh nở, nóng co. Do hình thể đặc biệt của phân tử nước ( với góc liên kết 104,45° ), khi bị làm lạnh các phân tử phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thểlục giác mở. Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng.[11]
Khi đông lạnh dưới 4 °C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở.
Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất phân cực hoặc có tínhion nhưacid,rượu vàmuối đều dễ tan trong nước. Tính hòa tan của nước đóng vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xảy ra trong dung dịch nước.
Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường là cácmuối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua.
Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một, có thể hiểu đơn giản khi mộtoxide acid hoặc mộtoxide base tác dụng với nước sẽ tạo ra dung dịchacid haybase tương ứng. Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ionhydroxide (OH-) cân bằng với hàm lượng củahydronium (H3O+). Khi phản ứng với một axit mạnh hơn ví dụ nhưHCl, nước phản ứng như một chất kiềm:
Trong công nghiệp, nước có thể hóa lỏng bằng cách làm tan băng đá, hoặc lọc từ nước biển và các nguồn nước không tinh khiết bằng các phương pháp khác nhau như lọc, chiết, tách, chưng cất (Chưng cất là một phương pháp tách dùng nhiệt để tách hỗn hợp đồng thể của các chất lỏng khác nhau. Chất rắn hòa tan, ví dụ như các loại muối, được tách ra khỏi chất lỏng bằng cách kết tinh. Dung dịch muối có thể làm cô đặc bằng cách cho bay hơi), bốc hơi nước,... có sự kết hợp của ngưng tụ.
Chủ yếu người ta dùng cách cho H₂ tác dụng với O₂ để xảy ra phản ứng hóa hợp tạo nước nhưng nguy hiểm vì nó phát nổ, khi tỉ lệ H:O là 2:1 thì hỗn hợp nổ mạnh nhất. Ta có phương trình điều chế nước như sau:
Hiện nay nguồn nước mà người dân sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày thường được lấy từ: Hệ thống cung cấp nước tập trung (nước máy), nước mưa, nước giếng khơi, nước máng lần, nước giếng khoan...[12]
Ở đây có ba trạng thái tập hợp của nước cạnh nhau:tảng băng ở thể rắn,hồ nước ở thể lỏng vàhơi nước ở thể khí.
Sự sống trênTrái Đất bắt nguồn từ trong nước. Tất cả các dạng sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nước vàvòng tuần hoàn nước.
Nước có ảnh hưởng quyết định đếnkhí hậu và là nguyên nhân tạo rathời tiết. Năng lượng mặt trời sưởi ấm không đồng đều các đại dương đã tạo nên các dònghải lưu trên toàn cầu. Dòng hải lưuGulf Stream vận chuyển nước ấm từ vùng Vịnh Mexico đến BắcĐại Tây Dương làm ảnh hưởng đến khí hậu của vài vùngchâu Âu.
Nước là thành phần quan trọng của cáctế bào sinh học và là môi trường của các quá trình sinh hóa cơ bản nhưquang hợp.
Hơn 75% diện tích củaTrái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trênTrái Đất có vào khoảng 1,38 tỉ km³. Trong đó 97,4% lànước mặn trong cácđại dương trên thế giới, phần còn lại, 2,6%, lànước ngọt, tồn tại chủ yếu dưới dạng băng tuyết đóng ở hai cực và trên các ngọn núi, chỉ có 0,3% nước trên toàn thế giới (hay 3,6 triệu km³) là có thể sử dụng làm nước uống. Việc cung cấp nước uống sẽ là một trong những thử thách lớn nhất của loài người trong vài thập niên tới đây. Nguồn nước cũng đã là nguyên nhân gây ra một trong những cuộc chiến tranh ởTrung Cận Đông.
Với tình trạngô nhiễm ngày một nặng và dân số ngày càng tăng, nước sạch dự báo sẽ sớm trở thành một thứ tài nguyên quý giá không kém dầu mỏ trong thế kỷ trước. Nhưng không nhưdầu mỏ có thể thay thế bằng các loại nhiên liệu khác nhưđiện, nhiên liệu sinh học,khí đốt..., nước không thể thay thế và trên thế giới tất cả các dân tộc đều cần đến nó để bảo đảm cuộc sống của mình, cho nên vấn đề nước trở thành chủ đề quan trọng trên các hội đàm quốc tế và nhữngmâu thuẫn về nguồn nước đã được dự báo trong tương lai. Tuy nhiên gần đây người ta đã lọc đượcnước biển từ một thiết bị lọc rẻ tiền và từ đó giải quyết được vấn đề thiếu nước.
Một sốhệ thống triết học châu Á truyền thống và phổ biến lấy nước làm hình mẫu. Bản dịchĐạo Đức Kinh củaJames Legge năm 1891 nói rằng, "Tính ưu việt cao nhất giống như nước. Tính ưu việt của nước thể hiện ở chỗ nó mang lại lợi ích chovạn vật, và trong sự chiếm chỗ của nó, không tranh giành (với các thế lực đối nghịch), ở nơi thấp mà tất cả mọi người đều không thích. Do đó (cách của nó) gần với (đường lối của)Đạo" và "Không có gì trên thế giới mềm yếu hơn nước, nhưng để tấn công những thứ chắc chắn và mạnh mẽ thì không có thứ gì có thể hơn nó."[14] TrongGuanzi, chương "Thủy di" (水地) nói thêm về biểu tượng của nước, tuyên bố rằng "con người là nước" và tại tôn vinh phẩm chất tự nhiên của người dân ở các vùng khác nhau của Trung Quốc đối với đặc điểm của nguồn nước địa phương.[15]
OA Jones, JN Lester and N Voulvoulis, Pharmaceuticals: a threat to drinking water?TRENDS in Biotechnology 23(4): 163, 2005
Franks, F (Ed), Water, A comprehensive treatise, Plenum Press, New York, 1972-1982
PH Gleick and associates, The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.)
Marks, William E., The Holy Order of Water: Healing Earth's Waters and Ourselves. Bell Pond Books (a div. of Steiner Books), Great Barrington, MA, November 2001 [ISBN 0-88010-483-X]
Debenedetti, P. G., and Stanley, H. E.; "Supercooled and Glassy Water",Physics Today56 (6), p. 40-46 (2003).Downloadable PDF (1.9 MB)
Postel, Sandra (1997, second edition).Last Oasis: Facing Water Scarcity. New York: Norton Press.ISBN0393034283.{{Chú thích sách}}:Kiểm tra giá trị ngày tháng trong:|year= (trợ giúp)Quản lý CS1: năm (liên kết)
Reisner, Marc (1993).Cadillac Desert: The American West and Its Disappearing Water.ISBN0670199273.
^abVienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW), used for calibration, melts at 273.1500089(10) K (0.000089(10) °C, and boils at 373.1339 K (99.9839 °C). Other isotopic compositions melt or boil at slightly different temperatures.
^Lindberg, D. (2008).The beginnings of western science: The European scientific tradition in a philosophical, religious, and institutional context, prehistory to A.D. 1450 (2nd ed.). Chicago: University of Chicago Press.
^Tao Te Ching.Lưu trữ bản gốc ngày 12 tháng 7 năm 2010. Truy cập ngày 25 tháng 7 năm 2010 – qua Internet Sacred Text Archive Home.
