Hơi nước công thức hóa học là gì

Công thức hóa học của nước là H 2 O. Một phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử oxy. Các nguyên tử hydro và oxy chia sẻ các electron vì chúng được liên kết cộng hóa trị.

Nước có khối lượng phân tử là 18,1 gam /mol. Nó cũng có sức căng bề mặt cao. Hợp chất này là một dung môi trong đó nhiều chất tan có thể hòa tan vào, bao gồm chất rắn, chất lỏng khác và chất khí. Ví dụ, metan và etanol rất dễ hòa tan trong nước. Nó cũng có thể tồn tại trong ba giai đoạn. Ở dạng rắn, nó là nước đá, trong khi dạng khí của nó là hơi nước. Trên Trái đất, nước rất dồi dào và chiếm khoảng 70% bề mặt của nó.

Cấu tạo của nước ư, ôi quá đơn giản, chắc ai cũng biết, Nhưng bài viết dưới đây sẽ giúp các bạn hiêu sâu hơn về nước vd: "nước siêu nặng", "Tính lưỡng cự"....

1. Nước là gì?

Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa học là H2O. Với các tính chất lí hóa đặc biệt [ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khối lượng riêng] nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống. 70% diện tích của Trái Đất được nước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thể khai thác dùng làm nước uống.

cấu tạo nước

Bên cạnh nước "thông thường" còn có nước nặng và nước siêu nặng. Ở các loại nước này, các nguyên tử hiđrô bình thường được thay thế bởi các đồng vị đơteri và triti. Nước nặng có tính chất vật lý [điểm nóng chảy cao hơn, nhiệt độ sôi cao hơn, khối lượng riêng cao hơn] và hóa học khác với nước thường.

Xem thêm: Vai trò của nước trong sinh hoạt và sản xuất
2. Cấu tạo của nước

2.1. Phân tử nước
Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hiđrô và một nguyên tử ôxy. Về mặt hình học thì phân tử nước có góc liên kết là 104,45°. Do các cặp điện tử tự do chiếm nhiều chỗ nên góc này sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ diện. Chiều dài của liên kết O-H là 96,84 picômét.

2.2. Tính lưỡng cực
Ôxy có độ âm điện cao hơn hiđrô. Việc cấu tạo thành hình ba góc và việc tích điện từng phần khác nhau của các nguyên tử đã dẫn đến cực tính dương ở các nguyên tử hiđrô và cực tính âm ở nguyên tử ôxy, gây ra sự lưỡng cực. Dựa trên hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử ôxy, lý thuyết VSEPR đã giải thích sự sắp xếp thành góc của hai nguyên tử hiđrô, việc tạo thành moment 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 số sóng điện từ nhất định như sóng 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 tạo lò vi sóng.

Cấu tạo của nước

2.3. Liên kết hiđrô
Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hiđrô 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 qua liên kết hiđrô 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.

Đường kính nhỏ của nguyên tử hiđrô đóng vai trò quan trọng cho việc tạo thành các liên kết hiđrô, bởi vì chỉ có như vậy nguyên tử hiđrô mới có thể đến gần nguyên tử ôxy một chừng mực đầy đủ. Các chất tương đương của nước, thí dụ như đihiđrô sulfua [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 hiđrô là nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc biệt của nước, thí 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 ở dạng 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 của phân tử nước tạo nên các liên 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.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius. Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius, còn nhiệt độ sôi [760 mm Hg] bằng 100 độ Celcius. Nước đóng băng được gọi là nước đá. Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước. Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hiđrô

Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng [tỷ trọng] cao nhất là ở 4 °C: 1 g/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 thể lục giác mở. Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng.[1]

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 tính ion như axít, rượu và muối 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 tham gia các phản ứng hóa học

Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường là các muối, 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 axit hay bazơ. Ở 7 pH [trung tính] hàm lượng các ion hydroxyt [OH-] cân bằng với hàm lượng của hydronium [H3O+]. Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như

HCl, nước phản ứng như một chất kiềm: HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl- Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit:

NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-

3. Nước trong đời sống

Cuộc sống trên Trái Đất bắt nguồn từ trong nước. Tất cả các sự sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nước và vòng tuần hoàn nước.

Nước có ảnh hưởng quyết định đến khí hậu và là nguyên nhân tạo ra thời tiết. Năng lượng mặt trời sưởi ấm không đồng đều các đại dương đã tạo nên các dòng hải lưu trên toàn cầu. Dòng hải lưu Gulf Stream vận chuyển nước ấm từ vùng Vịnh Mexico đến Bắc Đại Tây Dương làm ảnh hưởng đến khí hậu của vài vùng châu Âu.
Nước là thành phần quan trọng của các tế bào sinh học và là môi trường của các quá trình sinh hóa cơ bản như quang hợp.

Xem thêm: Điều 'kỳ diệu' khi uống nước trong một cái ly bằng đồng

Hơn 70% diện tích của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Lượng nước trên Trái Đất có vào khoảng 1,38 tỉ km³. Trong đó 97,4% là nước mặn trong các đại dương trên thế giới, phần còn lại, 2,6%, là nước 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 ở Trung Cận Đông.
Nước được sử dụng trong công nghiệp từ lâu như là nguồn nhiên liệu [cối xay nước, máy hơi nước, nhà máy thủy điện], Như là chất trao đổi nhiệt.

Nhà triết học người Hi Lạp Empedocles đã coi nước là một trong bốn nguồn gốc tạo ra vật chất [bên cạnh lửa, đất và không khí]. Nước cũng nằm trong Ngũ Hành của triết học cổ Trung Hoa.

Với tình trạng ô 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 như dầu mỏ có thể thay thế bằng các loại nhiên liệu khác như điện, nhiên liệu sinh học, khí đốt..., nhưng nước thì 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 những mâu thuẫn về nguồn nước đã được dự báo trong tương lai.

Xem thêm: Tại sao khi tắm nước phèn lại bị ngứa

Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa học là H2O. Với các tính chất lí hóa đặc biệt [ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khối lượng riêng] nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống

Với nguồn nước bị ô nhiễm như hiện nay việc người dân nên tự bảo vệ sức khỏe của mình và gia đình là điều cần thiết, mọi người cần gắn hệ thống xử lý nước, máy lọc nước để đảm bảo sức khỏe của gia đình.

Hơi nước là trạng thái khí của nước. Nó là một trong những pha của nước trong thủy quyển. Hơi nước sinh ra từ quá trình bay hơi hoặc sôi của nước lỏng hoặc từ thăng hoa của băng. Không như những trạng thái khác của nước, hơi nước là trong suốt, không nhìn thấy được.[4] Dưới điều kiện khí quyển điển hình, hơi nước liên tục sinh ra từ sự bay hơi hay ngưng tụ thành nước. Nó nhẹ hơn không khí và kích hoạt những dòng đối lưu dẫn đến hình thành các đám mây.

Là một thành phần của thủy quyển và chu trình thủy văn của Trái đất, hơi nước có nhiều trong bầu khí quyển của Trái đất, nơi nó hoạt động như một khí nhà kính mạnh nhất, mạnh hơn các khí khác như carbon dioxide và methane . Sử dụng hơi nước, như hơi nước, rất quan trọng để nấu ăn, và là một thành phần chính trong hệ thống sản xuất và vận chuyển năng lượng kể từ cuộc cách mạng công nghiệp .

Hơi nước là một thành phần khí quyển tương đối phổ biến, có mặt ngay cả trong khí quyển Mặt Trời cũng như mọi hành tinh trong Hệ Mặt Trời và nhiều vật thể thiên văn bao gồm vệ tinh tự nhiên, sao chổi và thậm chí cả các tiểu hành tinh lớn. Tương tự như vậy, việc phát hiện hơi nước ngoài hệ mặt trời sẽ cho thấy sự phân bố tương tự trong các hệ hành tinh khác. Hơi nước có ý nghĩa ở chỗ nó có thể là bằng chứng gián tiếp hỗ trợ sự hiện diện của nước lỏng ngoài Trái đất trong trường hợp của một số vật thể khối lượng cỡ hành tinh.

• 1 Thuộc tính
  • 1.1 Bay hơi
  • 1.2 Thăng hoa
  • 1.3 Ngưng tụ
  • 1.4 Phản ứng hoá học
  • 1.5 Đo lường
• 2 Tham khảo

Bất cứ khi nào một phân tử nước rời khỏi bề mặt và khuếch tán vào một chất khí xung quanh, nó được cho là đã bay hơi . Mỗi phân tử nước chuyển đổi giữa trạng thái liên kết nhiều hơn [lỏng] và trạng thái ít liên kết hơn [hơi / khí] sẽ thực hiện thông qua sự hấp thụ hoặc giải phóng động năng . Phép đo tổng hợp của sự truyền động năng này được định nghĩa là nhiệt năng và chỉ xảy ra khi có sự khác biệt về nhiệt độ của các phân tử nước. Nước lỏng trở thành hơi nước sẽ mang theo một lượng nhiệt, trong một quá trình gọi là làm mát bay hơi . [5] Lượng hơi nước trong không khí quyết định tần suất các phân tử quay trở lại bề mặt. Khi xảy ra hiện tượng bốc hơi ròng, phần nước sẽ trải qua quá trình làm mát thực liên quan trực tiếp đến việc mất nước.

Tại Hoa Kỳ, Cơ quan Thời tiết Quốc gia đo tốc độ bốc hơi thực tế từ một bề mặt nước mở “chảo” được tiêu chuẩn hóa ngoài trời, tại các địa điểm khác nhau trên toàn quốc. Những người khác cũng làm như vậy trên khắp thế giới. Dữ liệu của Hoa Kỳ được thu thập và tổng hợp thành bản đồ bốc hơi hàng năm. [6] Các phép đo nằm trong khoảng từ dưới 30 đến hơn 120 inch mỗi năm. Các công thức có thể được sử dụng để tính tốc độ bay hơi từ bề mặt nước như bể bơi. [7] [8] Ở một số quốc gia, tốc độ bay hơi của nước vượt xa tốc độ kết tủa .

Làm mát bay hơi bị hạn chế bởi các điều kiện khí quyển . Độ ẩm là lượng hơi nước trong không khí. Hàm lượng hơi của không khí được đo bằng các thiết bị được gọi là ẩm kế . Các phép đo thường được biểu thị bằng độ ẩm cụ thể hoặc độ ẩm tương đối phần trăm. Nhiệt độ của khí quyển và bề mặt nước xác định áp suất hơi cân bằng; Độ ẩm tương đối 100% xảy ra khi áp suất riêng phần của hơi nước bằng áp suất hơi cân bằng. Điều kiện này thường được gọi là bão hòa hoàn toàn. Độ ẩm dao động từ 0 gam trên mét khối trong không khí khô đến 30 gam trên mét khối [0,03 oz trên foot khối] khi hơi bão hòa ở 30 ° C. [9]

Thăng hoa là quá trình các phân tử nước trực tiếp rời khỏi bề mặt của băng mà không trở thành nước lỏng. Sự thăng hoa là nguyên nhân dẫn đến sự biến mất chậm giữa mùa đông của băng và tuyết ở nhiệt độ quá thấp để gây tan chảy. Nam Cực cho thấy hiệu ứng này ở một mức độ độc đáo vì cho đến nay nó là lục địa có tỷ lệ mưa thấp nhất trên Trái đất. Kết quả là, có những khu vực rộng lớn nơi các lớp tuyết hàng nghìn năm tuổi đã thăng hoa, để lại bất kỳ vật liệu không bay hơi nào mà chúng chứa đựng. Điều này cực kỳ có giá trị đối với một số ngành khoa học, một ví dụ ấn tượng là việc thu thập các thiên thạch còn lại trên bề mặt Trái Đất với số lượng vô cùng nhiều và ở trạng thái bảo quản tuyệt vời.

Sự thăng hoa rất quan trọng trong việc chuẩn bị một số lớp mẫu vật sinh học để quét kính hiển vi điện tử . Thông thường, các mẫu vật được chuẩn bị bằng phương pháp đông lạnh và đứt gãy đông lạnh, sau đó bề mặt vỡ được khắc bằng đông lạnh, bị ăn mòn khi tiếp xúc với chân không cho đến khi nó hiển thị mức độ chi tiết cần thiết. Kỹ thuật này có thể hiển thị các phân tử protein, cấu trúc bào quan và lớp kép lipid với mức độ biến dạng rất thấp.

Mây[liên kết hỏng] hình thành do hơi nước ngưng tụ

Hơi nước sẽ chỉ ngưng tụ trên bề mặt khác khi bề mặt đó mát hơn nhiệt độ điểm sương, hoặc khi vượt quá trạng thái cân bằng hơi nước trong không khí. Khi hơi nước ngưng tụ trên một bề mặt, bề mặt đó sẽ xảy ra hiện tượng nóng lên. Phân tử nước mang theo nhiệt năng. Đến lượt mình, nhiệt độ của khí quyển giảm nhẹ. [10] Trong khí quyển, sự ngưng tụ tạo ra mây, sương mù và lượng mưa [thường chỉ khi được tạo điều kiện bởi các hạt nhân ngưng tụ mây ]. Điểm sương của một lô không khí là nhiệt độ mà nó phải nguội trước khi hơi nước trong không khí bắt đầu ngưng tụ. Sự ngưng tụ trong khí quyển tạo thành các giọt mây.

Ngoài ra, sự ngưng tụ thực của hơi nước xảy ra trên các bề mặt khi nhiệt độ của bề mặt bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ điểm sương của khí quyển. Sự ngưng kết là một quá trình chuyển pha tách biệt với sự ngưng tụ dẫn đến sự hình thành nước đá trực tiếp từ hơi nước. Băng giá và tuyết là những ví dụ về sự ngưng kết.

Có một số cơ chế làm mát xảy ra hiện tượng ngưng tụ: 1] Mất nhiệt trực tiếp bằng dẫn truyền hoặc bức xạ. 2] Làm mát do giảm áp suất không khí xảy ra khi không khí nâng lên, còn được gọi là làm mát đoạn nhiệt . Không khí có thể được nâng lên bởi các ngọn núi, làm lệch hướng không khí lên trên, bằng đối lưu, và bởi các mặt trước lạnh và ấm. 3] Làm mát hoạt tính – làm mát do chuyển động ngang của không khí.

Một số phản ứng hóa học tạo thành nước như là một sản phẩm. Nếu các phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao hơn điểm sương của không khí xung quanh, nước sẽ được hình thành ở dạng hơi và làm tăng độ ẩm cục bộ, nếu dưới điểm sương sẽ xảy ra hiện tượng ngưng tụ cục bộ. Các phản ứng điển hình dẫn đến hình thành nước là đốt cháy hydro hoặc hydrocacbon trong không khí hoặc hỗn hợp khí có chứa oxy khác, hoặc là kết quả của phản ứng với chất oxy hóa.

Theo cách tương tự, các phản ứng hóa học hoặc vật lý khác có thể diễn ra khi có hơi nước dẫn đến hình thành các hóa chất mới như gỉ sắt hoặc thép, xảy ra quá trình trùng hợp [một số bọt polyurethane và keo cyanoacrylate phản ứng khi tiếp xúc với độ ẩm không khí] hoặc các dạng thay đổi chẳng hạn như trong đó hóa chất khan có thể hấp thụ đủ hơi để tạo thành cấu trúc tinh thể hoặc làm thay đổi cấu trúc hiện có, đôi khi dẫn đến thay đổi màu sắc đặc trưng có thể được sử dụng để đo lường.

Việc đo lượng hơi nước trong môi trường có thể được thực hiện trực tiếp hoặc từ xa với các mức độ chính xác khác nhau. Các phương pháp từ xa như vậy có thể hấp thụ năng lượng điện từ của các vệ tinh trên bầu khí quyển hành tinh. Phương pháp trực tiếp có thể sử dụng đầu dò điện tử, nhiệt kế được làm ẩm hoặc vật liệu hút ẩm để đo những thay đổi về tính chất vật lý hoặc kích thước.

1. ^ Lide, David. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73rd ed. 1992, CRC Press.
2. ^ a ă Vienna 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]
3. ^

   “Water Vapor – Specific Heat”. Truy cập ngày 15 tháng 5 năm 2012.

4. ^ “What is Water Vapor?”. Truy cập ngày 28 tháng 8 năm 2012.
5. ^ Schroeder [2000], tr. 36Lỗi harv: không có mục tiêu: CITEREFSchroeder2000 [trợ giúp]
6. ^ //web.archive.org/web/20080412215652///www.grow.arizona.edu/Grow–GrowResources.php?ResourceId=208. Bản gốc lưu trữ ngày 12 tháng 4 năm 2008. Truy cập ngày 7 tháng 4 năm 2008.
7. ^ “swimming, pool, calculation, evaporation, water, thermal, temperature, humidity, vapor, excel”. Truy cập ngày 26 tháng 2 năm 2016.
8. ^ “Summary of Results of all Pool Evaporation Rate Studies”. R. L. Martin & Associates. Bản gốc lưu trữ ngày 24 tháng 3 năm 2008.
9. ^ “climate – meteorology”. Encyclopædia Britannica. Truy cập ngày 26 tháng 2 năm 2016.
10. ^ Schroeder [2000], tr. 19Lỗi harv: không có mục tiêu: CITEREFSchroeder2000 [trợ giúp]