Nước là tài nguyên quý báu giúp duy trì sự sống cho con người và toàn bộ hành tinh. Mặc dù nước rất quan trọng, nhưng có lẽ không nhiều người trong chúng ta nắm rõ về phân tử nước – những đơn vị nhỏ bé tạo nên nước. Hãy cùng cncvietnam.com khám phá bài viết dưới đây để trang bị thêm kiến thức hữu ích về cấu trúc của nước nhé!

Phân tử nước là gì?

Thực chất, đây là một phân tử được hình thành từ các liên kết cộng hóa trị. Cụ thể, mỗi 2 nguyên tử Hydro sẽ kết hợp với 1 nguyên tử oxy để tạo thành 1 phân tử nước. Dựa vào sự kết nối này, công thức phân tử của nước trong hóa học được biểu diễn là H2O. Khối lượng mol của mỗi phân tử khoảng 18 g/mol.

Kích thước của phân tử trong các cụm phân tử thường khá nhỏ, chỉ khoảng 2.5 nanomet. Tuy nhiên, khi nhiều phân tử tụ lại với nhau, chúng sẽ tạo thành một khối lượng nước lớn. Khối lượng này không có hình dạng cố định mà phụ thuộc vào hình dáng của vật chứa.

Tính chất của phân tử nước

Nước hiện diện ở khắp nơi trên hành tinh. Nhờ có nước, tất cả các sinh vật mới có thể phát triển và tồn tại. Để sử dụng nước một cách hiệu quả cho từng mục đích, chúng ta cần nắm rõ những đặc điểm nổi bật về phân tử của nước.

Cấu trúc hình học

Mô hình phân tử nước luôn bao gồm 2 nguyên tử Hydro và 1 nguyên tử Oxi. Hai nguyên tử này sẽ liên kết với nhau trong mỗi phân tử và tạo thành một góc 104.45°. Sự xuất hiện của góc này là do các cặp điện tử đã chiếm chỗ, dẫn đến sự sai lệch so với góc lý tưởng của một hình tứ diện. Khoảng cách giữa nguyên tử Hydro và nguyên tử Oxi là 95.84 picomet.

Màu sắc, hình dáng và hương vị của nước

Màu sắc

Nước tinh khiết không mang màu sắc và hoàn toàn trong suốt. Khi chúng ta thấy nước có những màu sắc khác nhau, đó là do ảnh hưởng của ánh sáng. Cụ thể, hiện tượng tán xạ và phản xạ ánh sáng làm cho chúng ta có cảm giác nước có nhiều màu sắc khác nhau.

Chẳng hạn, nước biển thường có màu xanh dương rất đẹp, hoặc mặt hồ vào lúc hoàng hôn thường phản chiếu ánh hồng từ mặt trời,… tất cả đều là kết quả của sự tán xạ và phản xạ ánh sáng.

Hình dáng

Như đã đề cập, khi nước ở dạng lỏng, nó không có hình dạng cố định nào. Các phân tử nước lúc này di chuyển và trượt lên nhau, tạo ra cảm giác sóng sánh. Các nhà khoa học đã từng thử nghiệm để nén các phân tử lại với nhau trong trạng thái lỏng nhằm tạo ra một hình dạng cố định, nhưng không thành công.

Chỉ khi nước chuyển sang thể rắn, nó mới có hình dạng tương tự như vật chứa đựng nước khi còn ở dạng lỏng. Từ điều này, con người đã sáng tạo ra nhiều sản phẩm thú vị như chế tác nhà băng, đá cục, đá viên dùng để giải khát,….

Hương vị

Nước tinh khiết mà chúng ta sử dụng hàng ngày không có mùi vị gì. Cảm nhận về vị của nước phụ thuộc vào cảm giác và giác quan riêng của từng người. Ví dụ, khi chúng ta bị ốm, cơ thể không khỏe mạnh, thường cảm thấy miệng nhạt hoặc đắng, lúc này uống nước có thể khiến chúng ta cảm nhận nước có vị đắng.

Một số loại nước đặc biệt như nước ion kiềm, nước khoáng đóng chai,… hoặc nước có sự thay đổi về độ pH tự nhiên sẽ có vị rất khác biệt, không giống như nước lọc hay nước tinh khiết thông thường.

Đặc tính lưỡng cực của nước

Nguyên tử Oxy luôn có độ âm điện cao hơn so với nguyên tử Hydro. Cấu trúc phân tử nước tạo thành một hình dạng góc ba, và điện tích tại ba điểm này không hoàn toàn giống nhau. Cụ thể, nguyên tử Hydro mang điện tích dương trong khi nguyên tử Oxy lại có điện tích âm. Điều này làm cho phân tử của nước có tính chất lưỡng cực.

Chính vì sự khác biệt về điện tích từng phần trong cấu trúc đã gây ra sự dao động của nó khi chịu tác động từ sóng điện từ. Tính chất cơ bản này đã được ứng dụng để phát triển sản phẩm lò vi sóng.

Liên kết Hydro trong nước

Nguyên tử Hydro và nguyên tử Oxy có điện tích trái ngược, do đó các phân tử thường bị hút vào nhau qua liên kết Hydro. Tuy nhiên, liên kết này lại có tính chất dễ bị đứt gãy và không bền vững. Vì vậy, các phân tử liên tục hút nhau rồi lại tách ra để kết nối với những phân tử khác, tạo ra sự chuyển động linh hoạt của nước khi ở trạng thái lỏng.

Khả năng dẫn điện của nước

Nước tinh khiết không có khả năng dẫn điện. Nguyên nhân khiến nước thông thường có thể dẫn điện là do nó chứa nhiều tạp chất, chẳng hạn như muối, tạo ra các ion và khoáng chất trong nước. Những phân tử tạp chất này di chuyển tự do trong nước và hoạt động như các chất điện giải, giúp truyền dẫn dòng điện.

Hình dạng của phân tử nước

Nước là một yếu tố cực kỳ quan trọng trong việc tạo ra sự sống cho con người và hành tinh. Theo quan điểm của người phương Tây, vòng tuần hoàn và sự tồn tại của nhân loại chỉ xoay quanh bốn yếu tố: Đất – Không khí – Lửa – Nước.

Trạng thái rắn

Nước sẽ trở thành băng khi nhiệt độ đạt 0 độ C. Khác với các trạng thái vật chất khác, nước dưới 4 độ C sẽ co lại khi nóng lên và nở ra khi lạnh đi. Trong khi đó, những chất khác thường nở ra khi nhiệt độ tăng và co lại khi nhiệt độ giảm.

Do đó, khi gặp lạnh, các phân tử nước sẽ tách xa nhau, tạo ra các liên kết tinh thể hình lục giác, dẫn đến hiện tượng mưa đá, băng và tuyết.

Nước ở dạng rắn chủ yếu xuất hiện tại hai cực Bắc và Nam của Trái Đất, đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì sự sống trên hành tinh này. Khối lượng băng ở hai cực có ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi của thời tiết, các dòng hải lưu trên biển, đồng thời cũng hoạt động như những tấm phản xạ ánh sáng vào không gian, giúp duy trì sự ổn định về nhiệt độ cho sự sống trên Trái Đất.

Trạng thái lỏng

Thể lỏng là trạng thái nước phổ biến nhất trên hành tinh của chúng ta. Tổng lượng nước trên Trái Đất ước tính khoảng 1,38 tỷ km3, trong đó 97% là nước mặn ở biển và đại dương, chỉ có 3% là nước ngọt.

Tuy nhiên, không phải toàn bộ 3% nước ngọt này đều có thể sử dụng để uống. Cụ thể, khoảng 3,6 triệu km3 nước ngọt nằm trong các mạch nước ngầm sâu dưới lòng đất có thể được khai thác cho nhu cầu uống và sinh hoạt, phần còn lại là nước ngọt tồn tại dưới dạng băng tuyết ở hai cực hoặc trên những đỉnh núi cao.

Trạng thái khí

Phân tử nước có khả năng chuyển đổi sang thể khí hay không phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó nhiệt độ môi trường là một yếu tố quan trọng. Ở nhiệt độ bình thường, phân tử không thể tự tách ra và bốc hơi; hiện tượng này chỉ xảy ra khi nhiệt độ môi trường tăng lên hoặc khi nước được đun sôi.

Trong quá trình học Địa lý, chúng ta được biết rằng khi nước tiếp xúc với nhiệt độ cao sẽ bốc hơi, còn hơi nước khi gặp nhiệt độ thấp sẽ ngưng tụ thành mây trên bầu trời. Những đám mây này có thể tạo ra mưa nếu điều kiện thời tiết thuận lợi. Tất cả những quá trình này hình thành một chu trình tuần hoàn liên tục, góp phần duy trì sự sống cho Trái Đất và con người.

Nước ở dạng khí còn được gọi là độ ẩm trong không khí. Mức độ ẩm của không khí giúp chúng ta dự đoán thời tiết. Hơn nữa, độ ẩm cũng rất quan trọng cho sự phát triển của các loại vi sinh vật, bao gồm cả vi khuẩn có lợi và vi khuẩn có hại, vì mọi sinh vật trên Trái Đất đều cần độ ẩm phù hợp để tồn tại. Do đó, nước ở thể khí là một yếu tố cực kỳ quan trọng và cần thiết.

Chức năng của phân tử nước

Chức năng của nước đối với cơ thể

Một người có thể nhịn ăn trong suốt một tháng mà vẫn sống, nhưng chắc chắn sẽ không thể sống sót qua một tuần nếu không uống nước. Nước chiếm hơn 70% trọng lượng cơ thể, vì vậy nó đóng vai trò rất quan trọng từ cấp độ tế bào cho đến các cơ quan lớn khác.

Giúp điều chỉnh nhiệt độ cơ thể, giữ cho thân nhiệt ổn định trước những tác động bên ngoài.
Hoạt động như một chất bôi trơn cho khớp xương, giúp xương hoạt động bình thường.
Tham gia vào việc vận chuyển oxy và nhiều dưỡng chất khác đến từng tế bào.
Hỗ trợ quá trình thải độc của cơ thể bằng cách loại bỏ các chất độc hại ở cấp độ tế bào.
Cải thiện chức năng tiêu hóa, giảm thiểu tình trạng táo bón thường gặp.
Giúp giảm cân và làm da trở nên trẻ trung hơn nhờ cung cấp độ ẩm cần thiết.
Giảm thiểu tình trạng rối loạn điện giải do cơ thể thiếu hoặc thừa nước.

Theo khuyến cáo của các chuyên gia, mỗi người trưởng thành nên uống ít nhất từ 1.5 đến 2 lít nước mỗi ngày. Lượng nước này sẽ tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất, giúp cơ thể luôn khỏe mạnh và duy trì sự tập trung cả về tinh thần lẫn thể chất.

Hệ lụy không thể đoán trước nếu thiếu nước

Thiếu nước ở mức độ nhẹ

Các chuyên gia về sức khỏe khuyên rằng mỗi người lớn nên uống tối thiểu 2 ly nước mỗi ngày. Nếu không, cơ thể có thể gặp phải nhiều triệu chứng khó chịu như: mệt mỏi, buồn ngủ, tâm trạng không ổn định, nổi mụn, da khô nứt, táo bón,….

Thiếu nước nghiêm trọng

Nếu tình trạng cơ thể thiếu nước kéo dài, sức khỏe con người sẽ bị đe dọa và có thể gặp phải nhiều biến chứng nguy hiểm, chẳng hạn như:

Động kinh: Khi cơ thể mất nước, sự cân bằng điện giải cũng bị ảnh hưởng, dẫn đến việc quá trình dẫn truyền thần kinh bị gián đoạn, khiến con người không kiểm soát được hành động của mình.
Sốc: Một trong những biến chứng nghiêm trọng của tình trạng thiếu nước nặng là sốc. Thiếu nước làm giảm thể tích máu, đồng thời suy giảm oxy dẫn đến huyết áp tụt.
Lão hóa: Thiếu nước nghiêm trọng sẽ làm cho làn da trở nên khô và nhăn nheo. Đây là nỗi lo lắng của phái đẹp, vì vậy các sản phẩm làm đẹp thường tập trung vào việc cấp ẩm và nước cho da. Để cải thiện tình trạng này, chị em chỉ cần uống đủ nước hàng ngày để có làn da khỏe mạnh.
Giảm chức năng tim: Nước trong máu rất quan trọng, vì vậy khi thiếu nước, máu sẽ không lưu thông tốt. Điều này tạo áp lực lớn lên trái tim, buộc nó phải làm việc nhiều hơn để bơm máu, nếu kéo dài sẽ dẫn đến huyết áp cao.

Tầm quan trọng của nước trong cuộc sống

Nước là yếu tố thiết yếu cho sự sống, ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến nhiều lĩnh vực như kinh tế, xã hội, du lịch và sức khỏe.

Tài nguyên nước đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các hoạt động kinh tế. Dù nguồn nước không phải lúc nào cũng có thể quy đổi thành tiền, nhưng nếu thiếu nước, các hoạt động sản xuất và kinh doanh sẽ gặp khó khăn.

Nước ion kiềm là một sản phẩm đáng chú ý từ nghiên cứu của các nhà khoa học Nhật Bản vào thế kỷ 20, đã thay đổi cách nhìn nhận về nước sạch của nhân loại. Năm 1965, Bộ Y tế Nhật Bản đã phát hành Thông cáo dược phẩm số 763 để khẳng định lợi ích và công dụng của nước ion kiềm, đồng thời khuyến khích người dân sử dụng nguồn nước quý này vì sức khỏe.

Nước ion kiềm được tạo ra thông qua quá trình điện phân từ máy lọc nước điện giải ion kiềm. Sau khi trải qua quá trình này, các phân tử nước sẽ được tách rời và tái cấu trúc, với độ pH đa dạng.

Điểm nổi bật là nước ion kiềm có nhiều đặc tính vượt trội, bao gồm:

Phân tử nước siêu nhỏ: Nước ion kiềm có cấu trúc phân tử rất nhỏ, chỉ bằng 1/5 so với cấu trúc của cụm phân tử thông thường. Điều này giúp nước ion kiềm dễ dàng thẩm thấu vào tế bào, cải thiện lưu thông máu, tăng cường khả năng thải độc và thúc đẩy quá trình trao đổi chất.
Giàu tính kiềm tự nhiên: Nước ion kiềm có tính kiềm tự nhiên phong phú, tương tự như rau xanh, giúp trung hòa lượng axit dư thừa trong cơ thể, hạn chế sự phát triển của các gốc tự do và hỗ trợ điều trị một số bệnh mãn tính như dạ dày, ung thư, tiểu đường,…- Chỉ số chống oxy hóa cao: Nước ion kiềm chứa hàm lượng Hydrogen rất phong phú, với chỉ số chống oxy hóa (ORP) cao, giúp làm chậm quá trình lão hóa, mang lại vẻ trẻ trung và sức khỏe từ bên trong cho con người.
Nhiều khoáng chất tự nhiên: Nước ion kiềm có nguồn khoáng chất tự nhiên phong phú, hỗ trợ bổ sung khoáng cho cơ thể và cải thiện tình trạng xương khớp,…

Kết luận

Tóm lại, phân tử nước là một hợp chất thiết yếu cho sự sống, sở hữu những tính chất đặc biệt giúp duy trì sự sống và điều hòa các quá trình tự nhiên trên Trái Đất. Hy vọng rằng những thông tin từ cncvietnam.com đã giúp bạn hiểu rõ hơn về định nghĩa phân tử nước.