Νερό

Το νερό (ὕδωρ στην αρχαία ελληνική γλώσσα, water στην αγγλική, eau στη γαλλική, aqua στη λατινική) ή οξειδάνιο κατά χημική ονοματολογία, είναι η περισσότερο διαδεδομένη ανόργανη χημική ένωση στην επιφάνεια της Γης, αφού καλύπτει το 70,9% του πλανήτη μας, στη φύση του οποίου, το νερό υπάρχει στην αέρια κατάσταση (οπότε ονομάζεται υδρατμός), στην υγρή κατάσταση και στη στερεή κατάσταση (οπότε ονομάζεται πάγος). 

Το νερό έχει βρεθεί και στην κατάσταση υγρού κρυστάλλου, κοντά σε υδρόφιλες επιφάνειες. Επίσης, θεωρείται ότι το μόριο του νερού είναι το τρίτο (3ο) σε αφθονία μόριο γενικά στο σύμπαν.

Ο μοριακός τύπος του νερού είναι H2O. 

Το (χημικά καθαρό) νερό, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος» (Standard Ambient Temperature and Pressure - SATP, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm), βρίσκεται σε μια δυναμική ισορροπία υγρού - αερίου, με κύρια φάση την υγρή. Είναι άγευστο και άοσμο, σχεδόν άχρωμο και διαυγές, αλλά εμφανίζει μια γαλάζια χροιά όταν βρίσκεται σε βαθιά στρώματα. Πολλές ουσίες διαλύονται στο νερό και γι' αυτό επονομάστηκε «παγκόσμιος διαλύτης» (universal solvent). Εξαιτίας, όμως, αυτής της τεράστιας ικανότητας διάλυσης που διαθέτει, εξαιρετικά σπάνια βρίσκεται στη φύση σε σχετικά καθαρή μορφή και κάποιες ιδιότητες των διαλυμάτων του ή και του φυσικού νερού δεν ταυτίζονται με τις αντίστοιχες της ίδιας της χημικά καθαρής ένωσης. Το καλύτερο παράδειγμα γι' αυτό είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού: Το φυσικό νερό είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού, ενώ το χημικά καθαρό νερό πρακτικά είναι μονωτής (δείτε παρακάτω για λεπτομέρειες).

Ωστόσο, υπάρχουν και σημαντικές ουσίες που είναι δυσδιάλυτες, αν όχι τελείως αδιάλυτες στο νερό, όπως για παράδειγμα λίπη, έλαια και άλλες μη πολικές ουσίες. Το νερό είναι η μόνη συνηθισμένη ουσία που βρίσκεται με φυσικό τρόπο και στις τρεις κανονικές καταστάσεις της ύλης και είναι απαραίτητο σε όλες τις γνωστές μορφές ζωής στον πλανήτη μας. Οι άνθρωποι και τα ζώα έχουν στο σώμα τους 55-78% νερό (κατά βάρος), ενώ φθάνει μέχρι και το 90% εκείνου των κυττάρων.

Το μόριο του νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου (Η) και ένα άτομο οξυγόνου (Ο), που συνδέονται μεταξύ τους με (πολωμένους) ομοιοπολικούς δεσμούς τύπου σ. Έχει μοριακό τύπο H2O, αλλά σε μερικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται επίσης και οι τύποι ΗΟΗ και ΟΗ2 (σπανιότερα). Η σχετική αναλογία μαζών του υδρογόνου και του οξυγόνου είναι 2.016:16.000, δηλαδή περίπου 1:8.. Χημικά, το νερό είναι μια πολύ σταθερή χημική ένωση, αλλά ταυτόχρονα και αρκετά δραστική. 

Τα μόρια του νερού είναι πολύ πολικά και σχηματίζουν διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου, τόσο μεταξύ τους όσο και με μόρια (ορισμένων) τυχόν διαλυμένων σε αυτό ουσιών, όπως για παράδειγμα των αλκοολών. Επίσης, πολλές τυχόν διαλυμένες σε αυτό ηλεκτρολυτικές ενώσεις, όπως οξέα, βάσεις και άλατα, διίστανται πλήρως ή μερικώς, ενώ τα ιόντα που προκύπτουν επιδιαλυτώνονται, δηλαδή σχηματίζουν ένυδρα σύμπλοκα. 

Συνέπεια της ύπαρξης δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού αποτελούν κάποιες εξαιρετικές ως μοναδικές ιδιότητες, όπως το γεγονός ότι στη στερεή κατάσταση έχει μικρότερη πυκνότητα σε σύγκριση με την υγρή αντίστοιχη, η σχετικά υψηλή θερμοκρασία βρασμού (100 ºC), σε σύγκριση με τη σχετικά μικρή μοριακή μάζα του (~18 amu), και η υψηλή του θερμοχωρητικότητα. Το νερό έχει αμφοτερική συμπεριφορά, δηλαδή παρουσιάζει ιδιότητες και οξέος και βάσης. Αυτοϊονίζεται μερικώς, διιστάμενο σε υδρογονοκατιόντα (H+) και υδροξυλανιόντα (OH-). Αυτό κανονικοποιεί τις συγκεντρώσεις αυτών των ιόντων στο νερό. 

Το δημώδες όνομα «νερό» προέρχεται από τη βυζαντινή φράση «νεαρόν ὕδωρ» το οποίο σήμαινε τρεχούμενο νερό (= νερό που μόλις βγήκε από την πηγή), η οποία με τη σειρά της προέρχεται από την αρχαία ελληνική (και καθαρεύουσα) φράση νῆρον ὕδωρ για το νερό. Από την αρχαία ονομασία ὕδωρ έχουν προκύψει όλοι οι σχετικοί επιστημονικοί (και μη) όροι, μεταξύ των οποίων και χημικοί, που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα, όπως οι όροι ένυδρο άλας, υδρογόνο (= αυτό που γεννάει νερό), υδράργυρος (= υγρός άργυρος), υδατάνθρακας, ενυδάτωση, αφυδάτωση, υδρόλυση, υδάτινος, υδατοκαλλιέργεια, υδατογραφία, υδατοκομία, υδατοσφαίριση, υδρατμός, υδραυλική, υδροβιότοπος, υδροχόος κ.τ.λ.. 

Συνήθως με τη μορφή πάγου, το νερό υπάρχει και σε άλλα ουράνια σώματα του ηλιακού συστήματος, καθώς και έξω από αυτό. 

Το 96,5% του νερού της Γης βρίσκεται στους ωκεανούς (και τις θάλασσες), 1,7% στα υπόλοιπα επιφανειακά νερά (λίμνες, ποτάμια, έλη, κ.τ.λ.), 1,7% στα παγοκαλύμματα και στις παγωμένες σπηλιές της Ανταρκτικής και της Γροιλανδίας, 0,001% ως υγρασία της ατμόσφαιρας και σε σύννεφα.

Μόνο το 2,5% του νερού της Γης είναι «γλυκό» και το 98,8% του πόσιμου νερού βρίσκεται στα παγοκαλύμματα και στα υπόγεια ύδατα. Λιγότερο από 0,3% του γλυκού νερού της Γης βρίσκεται σε ποτάμια, λίμνες και στην ατμόσφαιρα, ενώ ακόμα μικρότερο ποσοστό (0,003%) περιέχεται στα σώματα των βιολογικών όντων και σε ανθρώπινης παραγωγής προϊόντα.

Το νερό υπάρχει σ' όλους τους (γνωστούς) ζωντανούς οργανισμούς, ζωικούς και φυτικούς. Στις τροφές υπάρχει σε μεγάλο ποσοστό. Το γάλα π.χ. περιέχει 87%, οι πατάτες 78 %, τα αβγά 74 %, τα λαχανικά και τα φρούτα μέχρι 93 % νερό. Στο ανθρώπινο σώμα το νερό περιέχεται σε ποσότητα 70% και στο αίμα 90 %. Μερικές φορές προσκολλάται σε διάφορες χημικές ουσίες και σχηματίζει μ' αυτές ένυδρες ενώσεις, συνήθως κρυσταλλικές, όπως είναι ο ένυδρος θειικός χαλκός, ο γύψος, το θειικό ασβέστιο κ.ά. Το νερό αυτό ονομάζεται «κρυσταλλικό νερό». Άλλοτε πάλι το νερό ενώνεται σταθερά με τα μόρια των χημικών ενώσεων και σχηματίζεται νέα χημική ένωση. Έτσι π.χ. το τριοξείδιο του θείου και το πεντοξείδιο του φωσφόρου ενώνονται με το νερό και δίνουν νέες χημικές ενώσεις, το θειικό οξύ και το φωσφορικό οξύ, αντίστοιχα. Το νερό αυτό ονομάζεται «χημικό» και δεν είναι δυνατό να απομακρυνθεί με απλή θέρμανση όπως το κρυσταλλικό νερό.

Το νερό στη Γη κινείται συνεχόμενα μέσω του «κύκλου του νερού» (μια φυσική ανακύκλωση) που περιλαμβάνει την εξάτμιση (κυρίως των θαλασσών), τη μεταφορά της υγρασίας, τη συμπύκνωση, την κατακρήμνιση (με βροχή, χιόνι, χαλάζι, κ.ά. Δείτε λεπτομέρειες παρακάτω) και την αποστράγγιση με την οποία το μεγαλύτερο ποσοστό επιστρέφει στις θάλασσες. Η εξάτμιση και η μεταφορά υγρασίας συνεισφέρουν στις κατακρημνίσεις πάνω από την ξηρά.

Το ασφαλές πόσιμο νερό είναι ζωτικής σημασίας για τους ανθρώπους και τις άλλες μορφές ζωής. Η πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό έχει βελτιωθεί τις τελευταίες δεκαετίες σχεδόν σε ολόκληρο τον κόσμο, αλλά 1.000.000.000 άνθρωποι ακόμη δεν έχουν πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό και πάνω από 2.500.000.000 έχουν ανεπαρκή πρόσβαση σε αποχέτευση. Υπάρχει μια καθαρή σχέση μεταξύ της πρόσβασης σε ασφαλές πόσιμο νερό και στο ΑΕΠ ανά κάτοικο της κάθε περιοχής. Ωστόσο, κάποιοι παρατηρητές έχουν εκτιμήσει ότι ως το 2025 περισσότερο από το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού θα είναι αντιμέτωπο με προβλήματα που θα τους κάνουν ευάλωτους εξαιτίας της (χαμηλής) ποιότητας του πόσιμου νερού στο οποίο θα έχουν πρόσβαση. Μια (σχετικά) πρόσφατη αναφορά (Νοέμβριος 2009) προτείνει ότι μέχρι το 2030 σε κάποιες περιοχές του αναπτυσσόμενου κόσμου η ζήτηση νερού θα ξεπεράσει την προσφορά κατά 50%. Το νερό παίζει ένα σημαντικό ρόλο στην παγκόσμια οικονομία, αφού λειτουργεί ως ένας διαλύτης για μια ευρεία ποικιλία χημικών ουσιών, αλλά και στις εγκαταστάσεις βιομηχανικής ψύξης και για στις μεταφορές άλλων ουσιών. Το 70% του γλυκού νερού που χρησιμοποιείται από τους ανθρώπους πηγαίνει στην αγροτική παραγωγή.

Εξαιτίας της ζωτικής του φύσης, η σημασία του για κάθε οικονομία είναι αναντικατάστατη. Εξαιτίας δε της άνισης κατανομής του στη Γη, το νερό, η διαχείρισή του αποτελεί θέμα με ισχυρές γεωπολιτικές, γεωοικονομικές και γεωστρατηγικές προεκτάσεις.

Το νερό μέχρι το 18ο αιώνα θεωρούνταν ως στοιχείο. Πρώτος ο πατέρας της νεότερης χημείας Λαβουαζιέ απέδειξε ότι είναι ένωση του υδρογόνου και του οξυγόνου.

Από το 1992, η 22η Μαρτίου κάθε έτους έχει καθιερωθεί από τη Γενική Συνέλευση του Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών ως η παγκόσμια μέρα για το νερό.

Ονοματολογία 
Η κατά IUPAC ονομασία του νερού είναι τυπικά «(μον)οξειδάνιο», αλλά προτείνεται επίσης η λέξη «νερό» ή η αντίστοιχή της σε άλλες γλώσσες. Η ονομασία οξειδάνιο πρακτικά χρησιμοποιείται μόνο για το «μητρικό» μονοπυρηνικό «μονοξείδιο του διυδρογόνου», αν και (θεωρητικά) επεκτείνεται και σε «θυγατρικές» ενώσεις, με τη μορφή της ονοματολογίας υποκατάστασης. Ωστόσο αυτές οι παράγωγες ενώσεις έχουν άλλες προτεινόμενες ονομασίες. Για παράδειγμα. η ομάδα ή ιόν υδροξυλίου (-OH), έχει αυτό το προτεινόμενο όνομα (υδροξύλιο) και όχι το συστηματικά παραγώμενο «οξειδανύλιο». Το όνομα «οξάνιο» δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το νερό, γιατί ήταν ήδη δεσμευμένο για χρήση ως συστηματική ονομασία του τετραϋδροπυρανίου.

Η απλούστερη συστηματική ονομασία για το νερό είναι «οξείδιο του υδρογόνου». Αυτή η ονομασία είναι ανάλογη με τις αντίστοιχες ονομασίες των συγγενικών του ενώσεων, συγκεκριμένα του υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2), του σουλφιδίου του υδρογόνου (H2S) και του οξειδίου του δευτερίου (D2O). Χρησιμοποιώντας τη χημική ονοματολογία για τις ιονικές δυαδικές ενώσεις τύπου I, το νερό θα έπρεπε να ονομάζεται «μονοξείδιο του υδρογόνου», αλλά η ονομασία αυτή δεν είναι ανάμεσα στις ονομασίες που είναι δημοσιευμένες από την IUPAC. Μια άλλη συστηματική ονομασία για το νερό είναι «μονοξείδιο του διυδρογόνου», που όμως είναι μια σπάνια χρησιμοποιούμενη ονομασία για το νερό, που συνήθως χρησιμοποιείται σε μια απόπειρα απάτης, για να αποφευχθεί η αναγνώριση ότι είναι το νερό αυτό που αναγράφεται. Άλλες ονομασίες που έχουν χρησιμοποιηθεί κατά καιρούς για το νερό είναι «υδροξικό οξύ», «υδροξυλικό οξύ» και «υδροξείδιο του υδρογόνου». Καμιά από αυτές τις εξωτικές ονομασίες του νερού δεν πέτυχε ευρεία χρήση. Η πολωμένη μορφή του νερού (H+OH-) έχει κατά IUPAC την ονομασία «υδροξείδιο του υδρωνίου».

Φυσική παρουσία

Το νερό στο σύμπαν 

Πολύ από το νερό στο σύμπαν παράγεται ως παραπροϊόν του σχηματισμού των άστρων: Όταν τα άστρα γεννιούνται, η γέννησή τους συνδυάζεται με ένα δυνατό προς τα έξω «άνεμο» από αέρια και σκόνη. Όταν αυτή η πλημμύρα ύλης συγκρούεται με τα περιβάλλοντα αέρια, τα ωστικά κύματα που δημιουργούνται συμπιέζονται και θερμαίνουν τα αέρια. Παρατηρήθηκε ότι το νερό (μεταξύ άλλων) παράγεται γρήγορα σε αυτά τα πυκνά και θερμά αέρια.

Στις 22 Ιουλίου 2011, μια αναφορά περιέγραψε την ανακάλυψη ενός γιγαντιαίου νέφους από υδρατμούς που περιέχει 140 τρισεκατομμύρια φορές την ποσότητα νερού που περιέχουν όλοι οι ωκεανοί της Γης, γύρω από ένα κβάζαρ που βρίσκεται 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Σύμφωνα με τους ερευνητές η ανακάλυψη αυτή δείχνει ότι το νερό είναι παρόν στο σύμπαν, σχεδόν σε όλη του την ύπαρξη.

Νερό έχει ανιχνευθεί σε διαστρικά νέφη μέσα στο Γαλαξία μας. Το νερό πιθανότατα υπάρχει σε αφθονία και στους άλλους γαλαξίες επίσης, αφού τα συστατικά του, υδρογόνο και οξυγόνο, είναι ανάμεσα στα πιο άφθονα χημικά στοιχεία του σύμπαντος. Τα διαστρικά νέφη τελικά συμπυκνώνονται σε αστρικά νεφελώματα και αστρικά συστήματα όπως το δικό μας.

Υδρατμοί 
Υδρατμοί είναι γνωστό ότι είναι παρόντες στα ακόλουθα ουράνια σώματα:
 Στην ατμόσφαιρα του Ήλιου, σε ανιχνεύσιμες ιχνοποσότητες.
 Στην ατμόσφαιρα του Ερμή: 3,4% και μεγάλες ποσότητες νερού στην εξώσφαιρα του πλανήτη.
 Στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης: 0,002%.
 Στην ατμόσφαιρα της Γης: ~0,40% αν υπολογιστεί η συγκέντρωση σε ολόκληρη την ατμόσφαιρα, τυπικά 1-4% κοντά στην επιφάνεια. 
 Στην ατμόσφαιρα της Σελήνης, σε ιχνοποσότητες.
 Στην ατμόσφαιρα του Άρη: 0,03%.
 Στην ατμόσφαιρα της Δήμητρας.
 Στην ατμόσφαιρα του Δία: 0,0004%: Μόνο σε παγοκρυστάλλους.
 Στην ατμόσφαιρα της Ευρώπης. 
 Στην ατμόσφαιρα του Κρόνου: Μόνο σε παγοκρυστάλλους.
 Στην στρατόσφαιρα του Τιτάνα.
 Στην ατμόσφαιρα του Εγκέλαδου 91%.
 Στην εξώσφαιρα της Διώνης.
 Στην ατμόσφαιρα του Ουρανού, σε ιχνοποσότητες υπό πίεση κάτω από 50 bar.
 Στην ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα, σε βαθύτερα στρώματα.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη HD 189733 b.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη HD 209458 b.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη Τ-Βοώτη Ab.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη HAT-P-11b.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη XO-1b.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη WASP-12b.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη WASP-17b.
 Στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη WASP-19b.
 Χωρίς όριο στις ατμόσφαιρες των ψυχρότερων άστρων, αλλά ακόμη και σε γιγάντια θερμά άστρα, όπως ο Μπετελγκέζ, ο Εράκης, ο Αντάρης και ο Αρκτούρος.
 Σε ορισμένους περιαστρικούς δίσκους.

Υγρό νερό 
 Υγρό νερό είναι γνωστό ότι υπάρχει στη Γη, καλύπτοντας μάλιστα το 71% της επιφάνειας του πλανήτη. 
 Βρέθηκε πρόσφατα, επίσης, υγρό νερό στην επιφάνεια του Άρη.
 Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι υπάρχει υγρό νερό στον Εγκέλαδο. Πιο συγκεκριμένα, πιστεύουν ότι υπάρχει ωκεανός βάθους 10 χιλιομέτρων σε βάθος περίπου 30 - 40 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια του νότιου πόλου του δορυφόρου.
 Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι υπάρχει υγρό νερό στον Τιτάνα. Πιο συγκεκριμένα, πιστεύουν ότι υπάρχει κάτω από την επιφάνεια στρώμα υγρού νερού, πιθανώς σε μίγμα με αμμωνία.
 Η επιφάνεια της Ευρώπης έχει χαρακτηριστικά που προτείνουν ότι υπάρχει κάτω από την επιφάνεια ωκεανός υγρού νερού.
 Υγρό νερό ίσως υπάρχει, επίσης, στο Γανυμήδη, σε ένα στρώμα που βρίσκεται υπό υψηλή πίεση ανάμεσα σε πάγο και πετρώματα.

Πάγος 
Πάγος είναι γνωστό ότι είναι παρών στα ακόλουθα ουράνια σώματα:
 Γη: Κυρίως στα παγοκαλύμματα.
 Άρης: Πολικά παγοκαλύμματα.
 Σελήνη.
 Τιτάνας (δορυφόρος του Κρόνου).
 Ευρώπη.
 Δακτύλιοι του Κρόνου.
 Εγκέλαδος.
 Πλούτωνας 
 Χάρων (δορυφόρος του Πλούτωνα).
 Κομήτες.
 Ζώνη του Κάιπερ. 
 Νέφος του Όορτ.

Πάγος ενδέχεται να υπάρχει ακόμη στη Δήμητρα και στην Τηθύς (δορυφόρος του Κρόνου). Ακόμη, νερό και άλλες πτητικές ενώσεις αποτελούν πιθανότατα μεγάλο μέρος της εσωτερικής δομής του Ουρανού και του Ποσειδώνα και το νερό στα βαθύτερα στρώματα μπορεί να βρίσκεται στη μορφή «ιονικού ύδατος», στο οποίο τα μόρια νερού διασπώνται σε μια «σούπα» από ιόντα υδρογόνου και οξυγόνου. Ακόμη βαθύτερα μπορεί σχηματίζεται «υπεριονικό νερό», όπου το οξυγόνο κρυσταλλώνεται, αλλά τα ιόντα υδρογόνου ρέουν ελεύθερα μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα του (στερεού) οξυγόνου.

Επίσης, πολλά από τα ορυκτά της Σελήνης περιέχουν μόρια νερού. Για παράδειγμα, το 2008 μια εργαστηριακή συσκευή απέσπασε και ταυτοποίησε σωματίδια με μικρές ποσότητες νερού μέσα σε ηφαιστειογενή βράχο, που μεταφέρθηκε από τη Σελήνη στη Γη, από το πλήρωμα του Απόλλων 15 το 1971. Η NASA ανέφερε το 2009 την ανίχνευση μορίων νερού από τον Ορυκτολογικό Χαρτογραφητή Σελήνης, πάνω στο διαστημικό σκάφος Chandrayaan-1 του Ινδικού Ερευνητικού Οργανισμού Διαστήματος.

Το νερό στην «κατοικήσιμη ζώνη» 

Η ύπαρξη υγρού νερού στη Γη είναι ζωτική για τη ζωή, τουλάχιστον με τις μορφές που τη γνωρίζουμε. Η ύπαρξη νερού και στις δυο άλλες φάσεις του είναι επίσης ζωτική, αν και σε ένα μικρότερο βαθμό. Η Γη βρίσκεται στην αποκαλούμενη «κατοικήσιμη ζώνη» του ηλιακού μας συστήματος. Αν ήταν ελαφρώς κοντύτερα ή μακρύτερα από τον Ήλιο, π.χ. κατά 5% ή 8 εκατομμύρια χλμ., οι συνθήκες που επιτρέπουν τη συνύπαρξη νερού και στις τρεις γνωστές φάσεις του θα ήταν πολύ πιο απίθανο να υπάρχουν.

Η βαρύτητα της Γης της επιτρέπει να κρατήσει μια ατμόσφαιρα. Το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα δημιουργούν ένα φαινόμενο του θερμοκηπίου που επιτρέπει τη διατήρηση μιας σχετικά σταθερής επιφανειακής θερμοκρασίας. Αν η Γη ήταν μικρότερη, μια λεπτότερη ατμόσφαιρα θα επέτρεπε τη θερμοκρασία να φθάνει σε ακραία επίπεδα, εμποδίζοντας έτσι τη συγκέντρωση νερού αλλού εκτός από τα πολικά παγοκαλύμματα, όπως π.χ. συμβαίνει στον Άρη.

Η επιφανειακή θερμοκρασία της Γης έχει μείνει σχετικά σταθερή μέσα στο γεωλογικό χρόνο παρά την ποικιλία των επιπέδων της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας, δείχνοντας ότι μια δυναμική διεργασία κυβερνά τη θερμοκρασία της Γης μέσω των αερίων του θερμοκηπίου και την ατμοσφαιρική ή και επιφανειακή ανάκλαση, λόγω λευκότητας. Αυτή η πρόταση είναι γνωστή ως «υπόθεση Γαία».

Η κατάσταση του νερού σε έναν πλανήτη καθορίζεται από την υπάρχουσα πίεση, που καθορίζεται από την πλανητική βαρύτητα. Αν ένας πλανήτης έχει σχετικά μεγάλη μάζα, το νερό μπορεί να παραμένει στερεό ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες, εξαιτίας της μεγάλης πίεσης που προκαλεί η αυξημένη βαρύτητα, όπως παρατηρήθηκε στους εξωπλανήτες Γλιες 436 b και Γλιες 1214 b.

Υπάρχουν διάφορες θεωρίες σχετικά με την προέλευση του νερού στη Γη.

Το νερό στη Γη 

.

Η υδρολογία είναι η επιστήμη της κίνησης, της κατανομής και της ποιότητας του νερού στη Γη. Ειδικότερα, η μελέτη της κατανομής του επιφανειακού νερού ονομάζεται υδρογραφία. Επίσης, η μελέτη της κατανομής και της κίνησης των υπόγειων υδάτων ονομάζεται υδρογεωλογία, η μελέτη των παγοκαλυμάτων παγολογία, η μελέτη των υδάτων της ξηράς λιμνολογία και η κατανομή του στους ωκεανούς ωκεανογραφία. Οι οικολογικές διεργασίες της υδρολογίας βρίσκονται στο πεδίο εστίασης της οικοϋδρολογίας.

Η συνολική μάζα του νερού που βρίσκεται στην επιφάνεια του πλανήτη, καθώς και πάνω και κάτω απ' αυτήν ονομάζεται υδρόσφαιρα. Υπολογίστηκε ότι στη Γη το νερό έχει συνολικό όγκο 1.338.000.000 km³. Το υγρό νερό βρίσκεται σε υδάτινα συστήματα, όπως οι ωκεανοί, οι θάλασσες, οι λίμνες, τα ποτάμια, οι χείμαρροι, τα κανάλια, οι υδρόλακκοι, οι υδατοδεξαμενές και τα έλη. Βρίσκεται ακόμη σε υπόγεια αποθέματα.

Το νερό είναι σημαντικό σε πολλές γεωλογικές διεργασίες. Το υπόγειο νερό είναι παρόν και στα περισσότερα πετρώματα και η πίεση που αυτό ασκεί (με την πήξη και τη συνακόλουθη διαστολή του) έχει ως συνέπεια το φαινόμενο της αποσάθρωσης. Το νερό στο μανδύα είναι υπεύθυνο για την έκρηξη που παράγεται από τα ηφαίστεια σε ζώνες καταβύθισης. Στην επιφάνεια της Γης, το νερό είναι σημαντικό και για τις φυσικές και για τις χημικές διεργασίες που είναι συνέπεια των καιρικών φαινομένων. Το υγρό νερό, αλλά και ο πάγος, αν και σε λιγότερο, αλλά και πάλι αρκετά σημαντικό βαθμό, ευθύνονται για συχνά μεγάλης κλίμακας μεταφορά υλικών που συμβαίνει στην επιφάνεια του πλανήτη μας. Η απόθεση των μεταφερόμενων φερτών υλικών οδηγεί στο σχηματισμό πολλών τύπων ιζηματογενών πετρωμάτων, που αποτελούν γεωλογικό αρχείο για την καταγραφή της Ιστορίας της Γης.

Κύκλος του νερού 

Το φυσικό νερό (πηγών, ποταμών κ.λ.π.) δεν είναι καθαρή χημική ένωση. Περιέχει σχεδόν πάντοτε διαλυμένα ανόργανα άλατα, αέρια και άλλες ουσίες, πολλές φορές και οργανικές. Σχηματίζεται από τη συμπύκνωση των υδρατμών που παράγονται από την εξάτμιση του νερού των ποταμών, των λιμνών και των θαλασσών που πέφτει ως βροχή, χιόνι ή χαλάζι.

Το νερό της βροχής διαλύει διάφορα συστατικά της ατμόσφαιρας, π.χ. διοξείδιο του άνθρακα (CΟ2), λίγο οξυγόνο και άζωτο, συμπαρασύρει σκόνη, αιθάλη και άλλες αιωρούμενες ουσίες. Φτάνει στη γη ως αραιότατο οξύ, λόγω του διαλυμένου διοξειδίου του άνθρακα. Για το λόγο αυτόν, το φυσικό νερό διαλύει τα δυσδιάλυτα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου και τα μετατρέπει σε ευδιάλυτα όξινα ανθρακικά άλατα των στοιχείων.

Κατά την εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια της γης απορροφάται το 30% της ενέργειας του ήλιου που φτάνει στην επιφάνεια της γης με μορφή ακτινοβολίας. Σε αυτό οφείλονται μετεωρολογικά φαινόμενα όπως τυφώνες και τροπικές καταιγίδες.

Επιπλέον το κλίμα μιας περιοχής εξαρτάται από την εγγύτητα σε γεωγραφικές περιοχές νερού αλμυρές ή γλυκές, όσο πιο κοντά είναι μια περιοχή σε νερό τόσο πιο ομαλό είναι το κλίμα εξ' αιτίας της μεγάλης θερμοχωρητικότητας του νερού.

Ο κύκλος του νερού (γνωστός επιστημονικά ως «υδρολογικός κύκλος») αναφέρεται στη συνεχόμενη ανταλλαγή του νερού μέσα στην υδρόσφαιρα, δηλαδή μεταξύ ατμόσφαιρας, επιφανειακού νερού, εδαφικού νερού, υπόγειου νερού και βιόσφαιρας.

Το νερό κινείται αέναα μεταξύ αυτών των περιοχών του υδρολογικού κύκλου που αποτελείται (κυρίως) από τις ακόλουθες μεταφορικές διεργασίες:

 Εξάτμιση του νερού από τις επιφάνειες των ωκεανών, τις υπόλοιπες υδάτινες επιφάνειες αλλά και τη διαπνοή της βιόσφαιρας (φυτά, ζώα, άνθρωποι κ.τ.λ.) στην ατμόσφαιρα.
 Συμπύκνωση (συνήθως) σε σύννεφα που περιέχουν σταγονίδια ή και παγοκρυστάλλους και κατακρήμνιση του νερού από τα σύννεφα (συνήθως) με τις μορφές των διαφόρων μετεωρολογικών φαινομένων.
 Επιστροφή με αποστράγγιση στη θάλασσα, σε άλλες υδάτινες επιφάνειες και στη βιόσφαιρα.

Το μεγαλύτερο ποσοστό του νερού των υδρατμών πάνω από τους ωκεανούς επιστρέφει στους ωκεανούς, αλλά οι άνεμοι μεταφέρουν το υπόλοιπο ποσοστό πάνω από την ξηρά με τον ίδιο ρυθμό με την αποστράγγιση του επιφανειακού ύδατος στη θάλασσα. Ο ρυθμός αυτός εκτιμήθηκε σε 47 τρισεκατομμύρια τόννους ύδατος το χρόνο. Πάνω από την ξηρά, η εξάτμιση υδάτινων επιφανειών της ξηράς και η διαπνοή της βιόσφαιρας συνεισφέρουν (κατ' εκτίμηση) άλλους 72 τρισεκατομμύρια τόννους ύδατος το χρόνο. Συνολικά μια κατακρήμνιση με ρυθμό που εκτιμήθηκε σε 119 τρισεκατομμύρια τόννους ύδατος το χρόνο, συμβαίνει πάνω από την ξηρά. Η κατακρήμνιση αυτή γίνεται με τα διάφορα μετεωρολογικά φαινόμενα. Τα πιο συνηθισμένα από αυτά περιλαμβάνουν τη βροχή, το χιόνι, το χαλάζι, την ομίχλη, τη δροσιά και την πάχνη. Η δροσιά είναι σταγονίδια νερού που συμπυκνώνονται όταν υψηλής συγκέντρωσης υδρατμοί έρθουν απευθείας σε επαφή με ψυχρό έδαφος. Αν το έδαφος είναι πολύ ψυχρό, μπορεί η δροσιά να μετατραπεί σε πάχνη, με την κρυστάλλωση των σταγονιδίων σε μικρούς παγοκρυστάλλους. Η δροσιά και η πάχνη εμφανίζονται συνήθως την αυγή, λίγο πριν ανατείλει ο ήλιος, οπότε συνήθως η θερμοκρασία του εδάφους είναι η ελάχιστη. Συμπυκνωμένη υγρασία στον αέρα μπορεί επίσης να αναλύσει το ηλιακό φως σχηματίζοντας τοπικά και πρόσκαιρα ουράνιο τόξο.

Ένα ποσοστό των κατακρημνίσεων συσσωρεύεται σε ρυάκια ή και σε χειμάρρους που τελικά ενώνονται σε ποταμούς. Ένα μαθηματικό μοντέλο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσομοιάσει τη ροή των χειμάρρων και των ποταμών και να υπολογίσει παραμέτρους ποιότητας του ύδατος ονομάζεται «μοντέλο υδρολογικής μεταφοράς». Κάποιο ποσοστό από το νερό των ποταμών διοχετεύεται μέσω της άρδευσης στις αγροτικές εκμεταλλεύσεις. Ακόμη, τα ποτάμια, οι λίμνες και οι θάλασσες συχνά παρέχουν ευκαιρίες για ταξίδια και εμπόριο. Μέσω της αποσάθρωσης και της διάβρωσης, οι κατακρημνίσεις μεταβάλλουν το σχήμα του περιβάλλοντός μας, σχηματίζοντας κοιλάδες και δέλτα, που παρέχουν εύφορα εδάφη που χρησιμοποιούνται ως πληθυσμιακά κέντρα. Μια πλημμύρα συμβαίνει όταν μια χαμηλή (συνήθως) περιοχή ξηράς καταλαμβάνεται από νερό. Αυτό συχνά συμβαίνει όταν ποτάμια υπερχειλίζουν και πλημμυρίζουν τις γύρω χαμηλές περιοχές, αλλά μερικές φορές και η θάλασσα πλημμυρίζει παράκτιες χαμηλές περιοχές. Μια παρατεταμένη ξηρασία για μήνες ή ακόμη και για χρόνια δημιουργεί σε μια περιοχή έλλειψη στην παροχή νερού. Αυτό συμβαίνει όταν μια περιοχή λαμβάνει για σημαντικό συνεχές χρονικό διάστημα κατακρημνίσεις κάτω από τον αναμενόμενο μέσο όρο.

Αποθήκευση «γλυκού» νερού 

Κάποιο ποσοστό του βρόχινου νερού παγιδεύεται για κάποιες χρονικές περιόδους, π.χ. σε λίμνες. Σε μεγάλα υψόμετρα, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, και πολύ βόρεια ή και πολύ νότια, το χιόνι συσσωρεύεται σε παγοκαλύμματα, στρώματα χιονιού και παγετώνες. Επίσης κάποιο νερό διηθείται από το έδαφος και πηγαίνει σε υδροφορείς, δηλαδή υπόγεια αποθέματα νερού. Αυτό το υπεδάφειο νερό αργότερα κυλά πίσω στην επιφάνεια από τις πηγές, ή και πιο θεαματικά, από τις θερμές πηγές και τους θερμοπίδακες. Το υπεδάφειο νερό μπορεί επίσης να εξαχθεί τεχνητά με πηγάδια. Αυτή η αποθήκευση νερού είναι σημαντική, εφόσον το «γλυκό» νερό είναι ζωτικό για τους ανθρώπους και τα υπόλοιπα έμβια όντα της ξηράς. Σε πολλά μέρη του κόσμου, όμως, αυτή η παροχή είναι ανεπαρκής.

Οι υδάτινοι πόροι είναι διαθέσιμες πηγές νερού που είναι χρήσιμες ή εν δυνάμει χρήσιμες για τον άνθρωπο και την οικονομία του. Οι ανθρώπινες χρήσεις νερού περιλαμβάνουν τη γεωργία, τη βιομηχανία, την οικιακή χρήση, την αναψυχή και κάποιες περιβαλλοντολογικές δραστηριότητες. Ουσιαστικά όλες οι ανθρώπινες χρήσεις απαιτούν «γλυκό» νερό.

Ωστόσο, το 97% του νερού στη Γη είναι «αλμυρό» νερό, και μόνο το 3% είναι «γλυκό»: Λίγο παραπάνω από τα δύο τρίτα (2/3) αυτού του «γλυκού νερού» βρίσκεται σε παγετώνες και στα πολικά παγοκαλύμματα. Το υπόλοιπο (~1%) βρίσκεται με τη μορφή υγρού «γλυκού» νερού, κυρίως ως υπεδάφειο νερό, και μόνο ένα πολύ μικρό κλάσμα του συνολικού νερού της Γης βρίσκεται στην επιφάνεια του πλανήτη μας ή και στην ατμόσφαιρά του.

Με το όρο γλυκό ύδωρ χαρακτηρίζεται σε αντίθεση προς τη θάλασσα κάθε υδάτινη έκταση με γλυκό νερό π.χ. λίμνες, ποταμοί. Για την περίπτωση αυτή έχει ορισθεί ειδική γραμμή φόρτωσης πλοίου (μέγιστου δυνατού φορτίου) που ονομάζεται γραμμή φόρτωσης γλυκέων υδάτων (fresh water line). Επίσης στα πλοία, χαρακτηρίζεται γλυκό νερό το νερό που τοποθετείται στις δεξαμενές γλυκέος ύδατος (fresh water tanks) για διάφορες χρήσεις.
Το πόσιμο νερό πρέπει να είναι διαυγές, άχρωμο, άοσμο, δροσερό (θερμοκρασίας 7 - 11 βαθμών Κελσίου). Πρέπει να περιέχει μικρή ποσότητα ανόργανων αλάτων (0,5 g/L), γιατί το καθαρό νερό χωρίς διαλυμένα άλατα είναι βλαβερό για τον οργανισμό, εξαιτίας της μεγάλης διαπιδυτότητας των κυττάρων. Γι' αυτόν ακριβώς το λόγο τα θαλασσινά ψάρια πεθαίνουν όταν μεταφερθούν σε γλυκό νερό και ψάρια του γλυκού νερού πεθαίνουν αμέσως μόλις τοποθετηθούν μέσα σε αποσταγμένο νερό, γιατί καταστρέφονται τα ερυθρά αιμοσφαίρια (αιμόλυση). Το πόσιμο νερό περιέχει διαλυμένο οξυγόνο, άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα, ελάχιστα ίχνη οργανικών ουσιών, καθώς και ίχνη φυτικών μικροοργανισμών. Το πόσιμο νερό πρέπει να εξετάζεται φυσικά (θερμοκρασία, διαύγεια, γεύση, οσμή), χημικώς (ποιοτικός και ποσοτικός έλεγχος ουσιών, σκληρομετρία), μικροσκοπικά (έρευνα μικροοργανισμών), βακτηριολογικά (καλλιέργεια των μικροβίων του νερού) και τοπογραφικά (θέση πηγής, διαδρομής του νερού).

Το πρόβλημα της λειψυδρίας 

Το «γλυκό νερό» είναι ένας ανανεώσιμος πόρος, αλλά παρ'όλα αυτά η παγκόσμια προμήθεια καθαρού «γλυκού» νερού σταθερά μειώνεται. Η ζήτηση νερού ήδη ξεπερνά την προσφορά σε πολλά μέρη του κόσμου, καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός συνεχίζει να αυξάνεται, και επομένως το ίδιο και η παγκόσμια ζήτηση νερού. Η εγρήγορση για την παγκόσμιας σημασίας διατήρησης νερού για την εξυπηρέτηση οικοσυστημάτων έχει μόλις πρόσφατα αρχίσει να αναπτύσσεται, συγκεκριμένα κατά τον 20ό αιώνα, και πάνω από τους μισούς υγρότοπους της Γης έχουν (δυστυχώς) χαθεί για τις πολύτιμες οικολογικές τους υπηρεσίες. Το νομικό πλαίσιο για την κατανομή των υδάτινων πόρων στους χρήστες νερού (όπου ένα τέτοιο πλαίσιο υπάρχει) είναι γνωστό ως «δικαιώματα στο νερό» (water rights).

Εξαιτίας της ραγδαίας αύξησης του πληθυσμού της Γης, της μαζικής κατανάλωσης, της κατάχρησης των φυσικών πόρων, της ρύπανσης και μόλυνσης του νερού η διαθεσιμότητα του πόσιμου νερού δεν επαρκεί για να καλύψει τις ανάγκες της σύγχρονης εποχής και διαρκώς μειώνεται. Για αυτό το λόγο, το νερό αποτελεί στρατηγικής σημασίας αγαθό σε όλην την υφήλιο και άρχισε ήδη να αποτελεί αιτία για πολλές πολιτικές διενέξεις. Πολλοί έχουν προβλέψει ότι το καθαρό νερό θα γίνει το πετρέλαιο του μέλλοντος καθιστώντας τον Καναδά, με τα πλεονάζοντα αποθέματα «γλυκού» νερού, την πιο πλούσια χώρα του πλανήτη. Σύμφωνα με την έρευνα της UNESCO που πραγματοποιήθηκε το 2003 για τα παγκόσμια αποθέματα νερού, υπολογίζεται ότι στα επόμενα 20 χρόνια η ποσότητα του νερού που αναλογεί στον καθένα προβλέπεται να μειωθεί κατά 30%.

Σήμερα ένα ποσοστό 40% από τους ανθρώπους που ζουν στη γη δεν έχει επαρκές νερό ακόμα και για υποτυπώδη υγιεινή. Περισσότεροι από 2,2 εκατομμύρια άνθρωποι πέθαναν το 2000 από ασθένειες που σχετίζονται με την κατανάλωση μολυσμένου νερού, ή με ξηρασία. Το 2004, σε μια έρευνα που πραγματοποιήθηκε από τη φιλανθρωπική οργάνωση WaterAid αναφέρεται ότι στη Βρετανία ένα παιδί πεθαίνει κάθε 15 δευτερόλεπτα από ασθένειες που σχετίζονται με το μολυσμένο νερό. Το πόσιμο νερό (τώρα πολυτιμότερο από κάθε άλλη φορά στην ιστορία λόγω της εντατικής χρησιμοποίησης του στη γεωργία, στη σύγχρονή βιομηχανία και στην παραγωγή ενέργειας) χρειάζεται καλύτερη διαχείριση και λογική χρήση εάν δεν επιθυμούμε να ζήσουμε τραγικές καταστάσεις στο μέλλον.

Ιαματικές πηγές 

Το νερό της βροχής μερικές φορές διεισδύει μέσα στο έδαφος και γίνεται θερμότερο, γι' αυτόν το λόγο διαλύει περισσότερες στερεές ουσίες με τις οποίες έρχεται σε επαφή. Το νερό αυτό βγαίνει στην επιφάνεια και σχηματίζει πηγές που λέγονται "θερμές πηγές" ή "μεταλλικές" ή "ιαματικές". Ανάλογα με τις ουσίες που είναι διαλυμένες στο νερό, οι θερμές πηγές διακρίνονται σε διάφορες κατηγορίες, όπως σε "οξυανθρακικές" (Νιγρίτα, Σουρωτή), που περιέχουν διοξείδιο του άνθρακα, "θειούχες" ( Λαγκαδάς, Σέδες, Σιδηρόκαστρο), που περιέχουν υδρόθειο και άλλα θειούχα άλατα, "αλκαλικές" (Λουτράκι, Αιδηψός), που περιέχουν όξινο ανθρακικό νάτριο ή λίθιο, "πικρές", που περιέχουν θειικό μαγνήσιο, θειικό νάτριο, "σιδηρούχες" και τέλος "ραδιενεργές", λόγω των ραδιενεργών αερίων που περιέχουν. Οι Ιαματικές πηγές εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στην πόλη Σπα του Βελγίου.

Το θαλάσσιο νερό 

Το θαλάσσιο νερό περιέχει κατά μέσο όρο 3,5% χλωριούχο νάτριο συν μικρότερα ποσοστά άλλων διαλυμένων ουσιών. Οι φυσικές ιδιότητες του θαλάσσιου νερού διαφέρουν (λίγο) από τις ιδιότητες του «γλυκού» νερού, με κάποιες αξιόλογες επιπτώσεις. Για παράδειγμα, παγώνει σε χαμηλότερη θερμοκρασία (περίπου στους -1,9 °C) και η πυκνότητά του αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας ως το σημείο τήξης του, αντί να φθάνει στη μέγιστη πυκνότητά του γύρω στους 4 °C. Η αλμυρότητα του θαλάσσιου νερού κυμαίνεται σημαντικά, από περίπου 0,7%, στη Βαλτική Θάλασσα, ως περίπου 4,0%, στην Ερυθρά Θάλασσα.

Το φαινόμενο της παλίρροιας 

Οι παλίρροιες είναι ένας περιοδικός κύκλος ανόδου (πλημμυρίδα) και καθόδου (άμπωτη) του τοπικού επιπέδου της θαλάσσιας επιφάνειας, η οποία προκαλείται από τις παλιρροιακές (βαρυτικές ουσιαστικά) δυνάμεις της Σελήνης και του Ήλιου πάνω στο νερό των ωκεανών. Οι παλίρροιες προκαλούν προσωρινές αλλαγές στο θαλάσσιο βάθος και δημιουργούν παλιρροιακά ρεύματα, όπως π.χ. στον Πορθμό του Ευρίπου. Η αλλαγή της παλίρροιας προκαλείται ως συνέπεια της αλλαγής της θέσης Σελήνης και Ήλιου σε σχέση με τη Γη, σε συνδυασμό με την περιστροφή του πλανήτη, αλλά και την τοπική βαθυμετρία. Η απογύμνωση της παραλίας που βυθίζεται κατά την πλημμυρίδα και αποκαλύπτεται κατά την άμπωτη, είναι το αποτέλεσμα της θέσης της παλιρροιακής ζώνης και αποτελεί ένα ση μαντικό οικολογικό παράγωγο της θαλάσσιας παλίρροιας.

Ιστορία 
Ο Χένρι Κάβεντις έδειξε ότι το νερό αποτελείται από οξυγόνο και υδρογόνο το 1781. Η πρώτη αποσύνθεση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο, με ηλεκτρόλυση, έγινε το 1800 από τον Άγγλο χημικό Γουίλλιαμ Νίκολσον (William Nicholson) και τον Άντονυ Κάρλισλ (Anthony Carlisle). Το 1805, οι Ζοζέφ Λουί Γκαι-Λυσάκ (Joseph Louis Gay-Lussac) και Αλεξάντερ φον Χούμπολτ (Alexander von Humboldt) έδειξαν ότι το νερό αποτελείται από δύο μέρη υδρογόνου και ένα μέρος οξυγόνου.

Ο Γκίλμπερτ Νιούτον Λιούις (Gilbert Newton Lewis) απομόνωσε το πρώτο δείγμα βαρέος ύδατος το 1933.

Οι ιδιότητες του νερού ιστορικά χρησιμοποιήθηκαν για να ορίσουν διάφορες κλίμακες μέτρησης θερμοκρασίας. Οι πιο αξιοσημείωτες ήταν, οι κλίμακες Κέλβιν, Κελσίου, Ράνκιν και Φαρενάιτ. Αυτές ορίστηκαν με βάση τις κανονικές θερμοκρασίες τήξης και βρασμού του νερού. Λιγότερο συνηθισμένες ήταν οι κλίμακες Ντελίσλ, Νιούτον, Ρεωμύρου και Ρόμερ, που ορίστηκαν ομοίως. Το τριπλό σημείο του νερού χρησιμοποιείται πολύ συχνά ως σημείο αναφοράς στις μέρες μας.

Νερό και ζωή 

Η σημασία του βιολογικού ρόλου του νερού καθίσταται εμφανής αν υπολογίσει κανείς ότι στο εσωτερικό περιβάλλον των κυττάρων το νερό καταλαμβάνει ένα πολύ μεγάλο ποσοστό της κατά βάρος σύστασής των, που μπορεί να μην είναι το ίδιο σε όλα τα κύτταρα, και που κυμαίνεται μεταξύ 70 και 90%. Και ακόμη ότι το μεσοκυττάριο υγρό αποτελεί το υδατικό περιβάλλον που αναπτύσσονται τα κύτταρα των πολυκύτταρων οργανισμών.

Από μια βιολογική σκοπιά, το νερό περιέχει πολλές ιδιότητες που είναι κρίσιμες για τη διατήρηση της ζωής (τουλάχιστον όπως αυτή είναι γνωστή στη Γη), γεγονός που το ξεχωρίζει από άλλες ουσίες. Οι σημαντικότεροι λόγοι που καθιστούν το νερό τόσο απαραίτητο στοιχείο της ζωή είναι ακριβώς οι φυσικοχημικές του ιδιότητες που αποτελούν απόρροια της πολικότητάς του και της ικανότητας των μορίων του να συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου. Αναλυτικότερα οι φυσικοχημικές του αυτές ιδιότητες είναι:
 Η μεγάλη διαλυτική του ικανότητα.
 Η μεγάλη αντίσταση σε θερμικές μεταβολές, (μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα από κάθε υγρό).
 Η ανάπτυξη ισχυρών δυνάμεων συνοχής και συνάφειας.
 Η μεγαλύτερη πυκνότητά του σε υγρή μορφή απ΄ ότι σε στερεή.
 Η αντιστρεπτή διάσταση του νερού σε κατιόντα υδρογόνου και ανιόντα υδροξυλίου, γεγονός που το καθιστά έναν αμφολύτη.

Πραγματοποιεί τις παραπάνω ιδιότητες ώστε να ασκήσει επιτυχώς τον καθοριστικό για ζωή ρόλο του, επιτρέποντας σε οργανικές ενώσεις να αντιδρούν με τρόπους που τελικά επιτρέπουν την επανάληψη. Όλες οι γνωστές μορφές ζωής εξαρτώνται από το νερό. Το νερό είναι ζωτικό πρώτα απ' όλα ως διαλύτης, στον οποίο πολλές σημαντικές για τη ζωή ουσίες διαλύονται, αφού περισσότερες χημικές ουσίες που παρατηρούνται στο εσωτερικό των κυττάρων είναι ευδιάλυτες στο νερό, Το γεγονός αυτό επιτρέπει στις διαλυμένες ουσίες την εύκολη μετακίνησή τους από το ένα σημείο του οργανισμού, ή και του κυττάρου ειδικότερα, σε άλλο και κατά συνέπεια την επαφή τους και την εξ αυτής πραγματοποίηση των χημικών αντιδράσεων μέσα στο κύτταρο. Είναι επίσης χρήσιμο και ως ενεργό συστατικό που παίρνει μέρος σε πολλές και ζωτικές μεταβολικές διεργασίες. Ο μεταβολισμός αποτελεί το άθροισμα του αναβολισμού και του καταβολισμού. Στον αναβολισμό, το νερό αποσπάται από τα μόρια (μέσω χημικών αντιδράσεων που απαιτούν την παρουσία ενζύμων) με σκοπό να οικοδομηθούν μεγαλύτερα μόρια, όπως το άμυλο, το γλυκογόνο, η κυτταρίνη, τα τριγλυκερίδια και οι πρωτεΐνες, με σκοπό να κατασκευαστούν δομικά υλικά ή και να αποθηκευθούν βιολογικά καύσιμα ή και πληροφορίες. Ο καταβολισμός είναι ο αντίστροφος βιολογικός μηχανισμός κατά τον οποίο μεγαλύτερα μόρια υδρολύονται σε μικρότερα, όπως γλυκόζη, γλυκερίνη, λιπαρά οξέα και αμινοξέα, για να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη ύλη για νέο αναβολισμό ή και την παραγωγή ενέργειας για τις ανάγκες του οργανισμού. Χωρίς το νερό καμία από τις δύο αυτές μεταβολικές διεργασίες δεν θα μπορούσε να υπάρχει (με τα παρόντα δεδομένα, τουλάχιστον).

Το νερό είναι θεμελιώδες για τη φωτοσύνθεση και την κυτταρική αναπνοή. Τα φωτοσυνθετικά κύτταρα χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για να διαχωρίσουν το υδρογόνο του νερού από το οξυγόνο. Το υδρογόνο στη συνέχεια συνδυάζεται με το διοξείδιο του άνθρακα (που απορροφάται από τον ατμοσφαιρικό αέρα ή το νερό), για να συντεθεί γλυκόζη και να ελευθερωθεί και άλλο οξυγόνο. Από την άλλη, όλα τα ζωντανά κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν τέτοια βιολογικά καύσιμα (όπως η γλυκόζη), για να οξειδώσει το υδρογόνο τους σε νερό και τον άνθρακά τους σε διοξείδιο του άνθρακα, και να αξιοποιήσουν έτσι έμμεσα την ηλιακή ενέργεια που είχε αποθηκευθεί σ' αυτά κατά τη φωτοσύνθεση. Το φαινόμενο του καταβολισμού βιολογικών καυσίμων στα κύτταρα για την παραγωγή ενέργειας ονομάζεται κυτταρική αναπνοή.

Το νερό είναι επίσης κεντρικό συστατικό για τη διατήρηση της οξεοβασικής ουδετερότητας και άρα της ενζυμικής λειτουργικότητας. Ένα οξύ είναι ένας δότης υδρογονοκατιόντων (H+) και μπορεί να εξουδετερωθεί από μια βάση, που είναι ένας δέκτης πρωτονίων, όπως π.χ. το ανιόν υδροξυλίου (OH-). Η εξουδετέρωση αυτή παράγει νερό. Το νερό θεωρείται ουδέτερο, αφού είναι ο ορισμός και το μέτρο της ουδετερότητας. Το pH του (καθαρού) νερού είναι 7. Τα οξέα δίνουν pH<7 και οι βάσεις δίνουν pH > 7.

Ακόμη, όταν παγώνει μια κοιλότητα με νερό ο πάγος επιπλέει προστατεύοντας την κοιλότητα από περαιτέρω ψύξη.

Το νερό ως θρεπτικό συστατικό 

Το νερό θεωρείται το πλέον σημαντικό και αναντικατάστατο θρεπτικό συστατικό για τον άνθρωπο
. Αδυναμία επαρκούς πρόσληψης οδηγεί πολύ γρήγορα σε σημαντικές βλάβες. Ήδη σε 2 με 4 μέρες, ο οργανισμός αδυνατεί να αποβάλει τις ουσίες που κανονικά θα έπρεπε με τα ούρα (ουρία, ουρικό οξύ, κρεατινίνη κ.α.) και οδηγείται τελικά σε υπογλυκαιμία.

Το ισοζύγιο ύδατος προσδιορίζεται από το αλγεβρικό άθροισμα των ποσοτήτων νερού που προσλαμβάνει και αποβάλει ένας άνθρωπος σε ημερήσια βάση. Σε γενικές γραμμές προσλαμβάνει νερό από τα διάφορα ποτά που καταναλώνει καθώς και από τις στερεές τροφές που προσλαμβάνει. Θετική συμμετοχή στο ισοζύγιο ύδατος έχει επίσης το νερό οξείδωσης (νερό που παράγεται στον οργανισμό από τις μεταβολικές του αντιδράσεις). Στον αντίποδα, οι αρνητικές συνιστώσες του ισοζυγίου (σε φθίνουσα σειρά) είναι το νερό που αποβάλλεται με τα ούρα, τα κόπρανα, το νερό που αποβάλλεται από το δέρμα και τέλος η ποσότητα που αποβάλλεται από τους πνεύμονες.

Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων (EFSA) η ελάχιστη κατανάλωση νερού που μπορεί να εξασφαλίσει την από την τελευταία ισχυριζόμενη επίδραση υγείας του νερού είναι τα 2.0L την ημέρα. Το σημαντικό στον ισχυρισμό της EFSA είναι η σημείωση ότι τέτοια κατανάλωση μπορεί να επιτευχθεί εύκολα με μία ισορροπημένη διατροφή .

Υδρόβιες μορφές ζωής 

Τα επιφανειακά νερά της Γης είναι γεμάτα με μορφές ζωής. Οι πρώτες μορφές ζωής εμφανίστηκαν στο νερό και σχεδόν όλα τα ψάρια ζουν αποκλειστικά μέσα στο νερό, όπως και αρκετά είδη θαλάσσιων θηλαστικών, όπως τα δελφίνια και οι φάλαινες. Κάποια είδη ζώων, όπως τα αμφίβια, ζουν κάποια διαστήματα της ζωής τους στο νερό και κάποια άλλα στην ξηρά. Κάποια φυτά, όπως φαιοφύκη και άλγες αναπτύσσονται μέσα στο νερό και είναι η βάση των υποβρύχιων οικοσυστημάτων. Το πλαγκτόν είναι γενικά η βάση της ωκεάνιας τροφικής αλυσίδας.

Τα υδρόβια σπονδυλωτά πρέπει να λαμβάνουν οξυγόνο για να επιβιώνουν και το κάνουν με διάφορους τρόπους. Τα ψάρια έχουν βράγχια αντί πνεύμονες, αν και υπάρχουν κάποια είδη ψαριών, όπως ο δίπνευστος, που έχουν και τα δυο όργανα. Τα θαλάσσια θηλαστικά, όπως τα δελφίνια, οι φάλαινες, οι βίδρες και οι φώκιες αναδύονται κατά διαστήματα στην επιφάνεια για να αναπνεύσουν. Κάποια αμφίβια μπορούν να απορροφήσουν οξυγόνο μέσα από το δέρμα τους. Τα ασπόνδυλα επίσης αξιοποιούν ένα μεγάλο εύρος τροποποιήσεων για να επιβιώνουν σε φτωχά οξυγονωμένα ύδατα. Οι τροποποιήσεις αυτές περιλαμβάνουν αναπνευστήρες (π.χ. έντομα και μαλάκια) και βράγχια (καρκινοειδή). Ωστόσο, καθώς τα ασπόνδυλα εξελίχθηκαν σε περισσότερο σε υδάτινα οικοσυστήματα, έχουν μικρή ή καθόλου εξειδίκευση στον τρόπο αναπνοής μέσα στο νερό.

Το νερό και ο ανθρώπινος πολιτισμός 

Ο ανθρώπινος πολιτισμός ιστορικά άνθησε γύρω από ποτάμια, λίμνες και άλλους κύριους υδάτινους δρόμους, για ευνόητους λόγους, με πιο σημαντικά παραδείγματα:
 Ο πολιτισμός της Μεσοποταμίας, όπως ακριβώς δηλώνει και το όνομα της περιοχής, αναπτύχθηκε ανάμεσα και γύρω από τους ποταμούς Τίγρη και Ευφράτη.
 Ο πολιτισμός της Αρχαίας Αιγύπτου, βασιζόταν αποκλειστικά στο «θεϊκό» ποταμό Νείλο.
 Ο πολιτισμός της Αρχαίας Ινδίας, αναπτύχθηκε κυρίως γύρω από τους «ιερούς» ποταμούς της, όπως ο Γάγγης, καθώς και στα παράλια της χώρας.
 Ο πολιτισμός της Αρχαίας Κίνας, αναπτύχθηκε επίσης γύρω από τους ποταμούς της, όπως ο Κίτρινος Ποταμός, καθώς και στα παράλια της χώρας.
 Ο πολιτισμός της Αρχαίας Ελλάδας, και πάλι αναπτύχθηκε κυρίως γύρω από τους, μικρότερους έστω, ποταμούς της, αν και από νωρίς φαίνεται ότι έδωσε έμφαση στη θαλάσσια οικονομία και εμπόριο.

Αλλά και μέχρι σήμερα, οι περισσότερες από τις μεγαλύτερες μητροπόλεις του κόσμου, όπως για παράδειγμα, το Ρόττερνταμ, το Λονδίνο, το Μόντρεαλ, το Παρίσι, η Νέα Υόρκη, το Μπουένος Άιρες, η Σαγκάη, το Τόκιο, το Σικάγο, το Χονγκ Κονγκ, και άλλες, χρωστάνε την επιτυχία τους σε μεγάλο ποσοστό στην εύκολη πρόσβασή τους, μέσω του νερού, στην επακόλουθη επέκταση του εμπορίου της. Ακόμη και πόλεις σε νησιά με ασφαλή λιμάνια, όπως π.χ. η Σιγκαπούρη, έχουν ανθίσει για τον ίδιο ακριβώς λόγο. Σε μέρη όπως η Βόρεια Αφρική και η Μέση Ανατολή, όπου η το νερό είναι πιο δύσκολα διαθέσιμο, η πρόσβαση στο υπάρχον καθαρό «πόσιμο νερό» είναι ένας κύριος παράγοντας ανθρώπινης ανάπτυξης.

Μορφές του νερού 

Όπως και πολλές άλλες ουσίες, το νερό μπορεί να πάρει μέρος σε πολλές μορφές, που γενικά χαρακτηρίζονται από την κατάσταση της ύλης στην οποία βρίσκονται. Η υγρή φάση είναι η πιο συνηθισμένη του νερού στη Γη (βασικά στην επιφάνεια και στην ατμόσφαιρα). Ουσιαστικά, αυτή είναι η κατάσταση που εννοεί στην καθομιλουμένη η λέξη «νερό». Η στερεή φάση του νερού είναι γνωστή ως «πάγος» και συνήθως παίρνει τη δομή σκληρών αμαγαλματικών κρυστάλλων, όπως οι κύβοι πάγου, ή χαλαρά συνδεδεμένων εύθραυστων κρυστάλλων, όπως στο χιόνι. Η αέρια φάση του νερού είναι γνωστή ως «υδρατμός» και προϋποθέτει τη δομή ενός διαφανούς νέφους. Σημειώστε ότι όταν θεωρείται ότι οι υδρατμοί γίνονται ορατοί, όπως π.χ. στα νέφη, το νερό δε βρίσκεται πια στην αέρια κατάσταση, αλλά στη μορφή υγρών σταγονιδίων ή και στερεών κρυστάλλων που αιωρούνται στον αέρα. Η τέταρτη κατάσταση στην οποία είναι δυνατό να βρεθεί το νερό, αν και σπανίως αφού δεν ανήκει στις κοινές, είναι αυτή του υπερκρίσιμου υγρού (supercritical liquid). Αυτό συμβαίνει όταν το νερό πετύχει να βρίσκεται ταυτόχρονα στην (ή και σε θερμοκρασία πάνω από την) κρίσιμη θερμοκρασία του (647 Κ, δηλαδή 373,84°C) και υπό την (ή υπό πίεση μεγαλύτερη από την) κρίσιμη πίεσή του (22,064 MPa, δηλαδή περίπου 217,755 atm). Σε αυτές τις συνθήκες η υγρή και η αέρια φάση συνενώνονται σε μια ιδιόμορφη ομογενή ρευστή φάση που διαθέτει ταυτόχρονα ιδιότητες που αντιστοιχούν σε αέρια και υγρά. Ένα παράδειγμα τέτοιας κατάστασης για το νερό στη φύση είναι τα θερμότερα στρώματα νερού σε μεγάλα βάθη, κοντά σε υποθαλάσσια ρεύματα, υποθαλάσσιες υδροθερμικές πηγές ή υποθαλάσσια ενεργά ηφαίστεια. Γενικά οπουδήποτε υπάρχει νερό σε θερμοκρασία ίση ή μεγαλύτερη από 647 Κ και βάθος ίσο ή μεγαλύτερο από 2.250 μ., βρίσκεται στην κατάσταση υπερκρίσιμου υγρού. Το νερό επίσης υπάρχει και στην κατάσταση υγρού κρυστάλλου, κοντά σε υδρόφιλες επιφάνειες άλλων ουσιών.

Το φυσικό νερό περιέχει σχεδόν αποκλειστικά νερό που περιέχει πρώτιο υδρογόνο (1H). Μόνο 155 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο) του νερού περιέχει δευτέριο (2Η ή D) και λιγότερο από 20 μέρη ανά πεντάκις εκατομμύριο περιέχει τρίτιο (3Η ή T).

Ελαφρύ ύδωρ 

Ο όρος «ελαφρύ ύδωρ» (Light water ή DDW, Deuterium-Depleted Water) αναφέρεται σε νερό που περιέχει δευτέριο σε μικρότερη συγκέντρωση από τη θεωρούμενη ως πρότυπη, δηλαδή μικρότερη από 155 ppm. Βρέθηκε ότι είναι ωφέλιμο βελτιώνοντας τους δείκτες επιβιωσιμότητας σε ποντίκια με καρκίνο και σε ανθρώπους που υφίστανται χημειοθεραπεία.

Βαρύ ύδωρ 

Ο όρος «βαρύ ύδωρ» (Heavy water) αναφέρεται σε νερό που περιέχει δευτέριο σε μεγαλύτερη συγκέντρωση από τη θεωρούμενη ως πρότυπη, δηλαδή μεγαλύτερη από 155 ppm, δηλαδή ως και 100%. Η χημική του συμπεριφορά είναι παρόμοια με του κοινού νερού. Επειδή όμως το δευτέριο έχει διπλάσια ατομική μάζα από το πρώτιο δημιουργούνται αξιοσημείωτες διαφορές στις δεσμικές ενέργειες. Επειδή τα μόρια του νερού ανταλλάσσουν τα ισότοπα που περιέχουν, το οξείδιο υδρογόνου-δευτερίου (DOH) είναι συνήθως πιο άφθονο από το οξείδιο του διδευτερίου (D2O). Οι άνθρωποι είναι γενικά ανίκανοι να αντιληφθούν τη διαφορά με την αίσθηση της γεύσης, αλλά μερικές φορές αναφέρουν ένα καυστικό αίσθημα ή γλυκό άρωμα. Τα ποντίκια ωστόσο είναι ικανά να αποφύγουν το βαρύ ύδωρ με την αίσθηση της οσμής. Είναι τοξικό για αρκετά ζώα. Χρησιμοποιείται ως επιβραδυντικό σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, αν και είναι γνωστοί και οι αποκαλούμενοι «πυρηνικοί αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος», που όμως εννοούν το κοινό νερό και όχι το παραπάνω περιγραφόμενο «ελαφρύ».

Το βαρύ ύδωρ παρασκευάζεται με εξαντλητική ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων αλκαλίων, γιατί ηλεκτρολύεται κατά προτίμηση το κοινό νερό και συνεπώς, τα υπολείμματα της ηλεκτρόλυσης του νερού εμπλουτίζονται σταδιακά σε βαρύ νερό.

Ο όρος «καθαρό βαρύ ύδωρ» αναφέρεται σε 100% D2O.

Υπερβαρύ ύδωρ 

Ο όρος «υπερβαρύ ύδωρ» αναφέρεται σε νερό που περιέχει τρίτιο σε συγκέντρωση μεγαλύτερη από τη θεωρούμενη ως πρότυπη, δηλαδή μεγαλύτερη από 20 μέρη ανά πεντάκις εκατομμύριο.

Ο όρος «καθαρό υπερβαρύ ύδωρ» αναφέρεται σε 100% T2O.

Δομή του μορίου 

Το μόριο του νερού δεν είναι γραμμικό, δηλαδή οι δεσμοί Ο-Η δε βρίσκονται πάνω στην ίδια ευθεία, αλλά σχηματίζουν γωνία 104,5°. Το μήκος του δεσμού Ο-Η είναι 0,96 Å (Ώνγκστρεμ, 1 Å = 10−8 cm). Λόγω της γωνιακής διάταξης του δεσμού Ο-Η, το μόριο του νερού είναι ασύμμετρο και έχει υψηλή διπολική ροπή. Το κέντρο του θετικού φορτίου βρίσκεται προς την πλευρά του υδρογόνου και του αρνητικού προς την πλευρά του οξυγόνου. Ο υψηλός πολικός χαρακτήρας του μορίου εξηγεί τη μεγάλη του διηλεκτρική σταθερά (78 στους 25°C) και άλλες ιδιότητες αυτού, όπως είναι η διάλυση ιοντικών ενώσεων, ιδιότητα που το καθιστά το καλύτερο διαλυτικό μέσο.

Το νερό παρουσιάζει έντονα το φαινόμενο της σύζευξης, με τη δημιουργία μεταξύ των μορίων του δεσμών υδρογόνου. Τα μόρια δηλαδή του νερού σχηματίζουν γέφυρες μεταξύ του ηλεκτροθετικού υδρογόνου ενός μορίου και του ηλεκτραρνητικού οξυγόνου άλλου μορίου.

Δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού εξακολουθούν να υπάρχουν και σε υψηλή σχετικά θερμοκρασία, όπως το μόλις λιωμένο νερό στο οποίο έχουν σπάσει το 15 % των δεσμών υδρογόνου. Έτσι, στους 25 °C ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού έχει τέτοια τιμή, ώστε ο στοιχειομετρικός τύπος του, στους 25 °C, δεν είναι ο γνωστός H2O, αλλά H180O90. Αυτοί οι σχηματισμοί είναι αποτέλεσμα των δεσμών υδρογόνου και ονομάζονται παγοειδή συγκροτήματα, ενώ το μοντέλο που περιγράφει τη συμπεριφορά του νερού με αυτόν τον τρόπο ονομάζεται ταλαντευόμενο συγκρότημα.

Φυσικές ιδιότητες 
Το χημικά καθαρό νερό, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, είναι υγρό, διαυγές, άχρωμο σε λεπτά στρώματα, αλλά κυανίζον σε μεγάλους όγκους. Πιο συγκεκριμένα, το υγρό νερό έχει ασθενείς ζώνες απορρόφησης σε μήκη κύματος περί τα 750 nm, που το κάνουν να εμφανίζεται ότι έχει μπλε χροιά. Μεγάλοι παγοκρύσταλλοι ή παγετώνες επίσης εμφανίζονται κυανίζοντες. Αντίθετα από τα ανάλογα προς το νερό υδροχαλκογόνα των υπόλοιπων χαλκογόνων, δηλαδή όλων πλην του οξυγόνου, το νερό είναι υγρό υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, εξαιτίας του σχηματισμού διαμοριακών δεσμών υδρογόνου. Τα μόρια του νερού, στην υγρή κατάσταση, συνεχώς κινούνται το ένα σε σχέση με τα άλλα, οπότε οι δεσμοί υδρογόνο συνεχώς διασπώνται και επανασχηματίζονται, σε χρονική κλίμακα ταχύτερη από 200 fs (= 2·10-13 s). Ωστόσο, αυτοί οι δεσμοί είναι αρκετά ισχυροί ώστε να δημιουργήσουν αρκετές από τις ιδιόμορφες ιδιότητες του νερού, κάποιες από τις οποίες είναι ζωτικής σημασίας για το φαινόμενο της ζωής στη Γη.

Η χημικά καθαρή ουσία είναι άγευστη, ενώ το καλό πόσιμο νερό έχει ευχάριστη γεύση, που οφείλεται στα διαλυμένα άλατα και αέρια. Η πυκνότητα του νερού είναι διαφορετική σε διάφορες θερμοκρασίες, με μέγιστη στους 4 °C.

 
Από τον πίνακα φαίνεται πως το νερό σε στερεή κατάσταση έχει μικρότερη πυκνότητα απ' ό,τι στην υγρή. Ο όγκος μιας συγκεκριμένης ποσότητας νερού αυξάνεται κατά την ψύξη, γιατί η μοριακή δομή του πάγου στηρίζεται στους δεσμούς υδρογόνου, οι οποίοι συγκρατούν τα μόρια σε θέσεις με αρκετά κενά μεταξύ τους. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για τη ζωή στον πλανήτη μας: Οι πάγοι επιπλέουν στο νερό και δρουν ως μονωτικά, εμποδίζοντας το νερό που βρίσκεται από κάτω να παγώσει, μ' όλες τις ευεργετικές συνέπειες στη ζωή του υδρόβιου κόσμου. 
Χωρίς την "ανωμαλία" αυτή της πυκνότητας του νερού, η ζωή στον πλανήτη μας δε θα υπήρχε, τουλάχιστον με τη σημερινή της μορφή, εξαιτίας της βαθμιαίας ψύξης του νερού της επιφάνειας της Γης.
Η ιδιορρυθμία της πυκνότητας του νερού είναι επίσης και η αιτία της αποσάθρωσης των βράχων. Το νερό που εισέρχεται στις ρωγμές των βράχων στερεοποιείται κατά τη διάρκεια του χειμώνα και προκαλεί την αποσάθρωσή τους. Ακόμα, το σπάσιμο των σωλήνων διανομής του νερού κατά το χειμώνα οφείλεται στην αύξηση του όγκου του νερού κατά τη μετάβαση από την υγρή στη στερεή κατάσταση.

Η ανωμαλία αυτή διαρκεί μέχρι τους 4 °C περίπου και έπειτα η συμπεριφορά είναι η γνωστή, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, αυξάνεται και ο όγκος.

Το νερό έχει πολύ μεγάλη ειδική θερμότητα (4200J/Kg*°C)(θερμοχωρητικότητα), 1 cal.g−1.°C−1 και γι' αυτό χρησιμοποιείται ευρύτατα ως ψυκτικό μέσο και ως φορέας θερμότητας στα καλοριφέρ.

Φυσικοχημικές και χημικές ιδιότητες 

Το νερό είναι η χημική ένωση με χημικό τύπο H2O, δηλαδή το μόριό του αποτελείται από δύο (2) άτομα υδρογόνου και ένα (1) άτομο οξυγόνου. Το χημικά καθαρό νερό, στις κανονικές συνθήκες, είναι άγευστο και άοσμο υγρό, που εμφανίζεται άχρωμο σε μικρές ποσότητες, αλλά έχει μια πολύ ανοιχτογάλανη χροιά σε βαθιά στρώματα. Ο πάγος εμφανίζεται επίσης άχρωμος και οι υδρατμοί είναι αόρατοι, αν βρίσκονται πραγματικά στην αέρια κατάσταση. 

Το νερό είναι κυρίως υγρό, τουλάχιστον υπό κανονικές συνθήκες, γεγονός που δεν προβλέπεται από τη σχέση του με άλλα ανάλογα υδρίδια της ομάδας του οξυγόνου του περιοδικού συστήματος, που (αν και βαρύτερα σε μοριακή μάζα) είναι αέρια, όπως το υδρόθειο. Τα χημικά στοιχεία που περιβάλλουν το οξυγόνο στον περιοδικό πίνακα των χημικών στοιχείων είναι το άζωτο, το φθόριο, ο φωσφόρος, το θείο και το χλώριο, Όλα αυτά όταν ενώνονται με το υδρογόνο σχηματίζουν αέριες ενώσεις (πάντα υπό κανονικές συνθήκες).

Το νερό έχει ποικίλη χημική δράση. Σχηματίζει "ενώσεις διά προσθήκης" με πολλά άλατα, καθώς και με πολλά μόρια άλλων ουσιών. Οι ενώσεις αυτές ονομάζονται υδρίτες ή ένυδρες ενώσεις. Οι δυνάμεις που ενώνουν τα μόρια των ουσιών και του νερού είναι:

 Ελκτικές δυνάμεις μεταξύ του θετικού ιόντος του μετάλλου και του αρνητικού οξυγόνου του πολωμένου μορίου του νερού
 Σχηματισμός ημιπολικού δεσμού μεταξύ του ατόμου του οξυγόνου και του ιόντος του μετάλλου με ένα ζεύγος ηλεκτρονίων.
 Σχηματισμός γέφυρας υδρογόνου μεταξύ του μορίου του νερού και της ουσίας.

Άλλος σημαντικός τύπος αντίδρασης του νερού είναι η υδρόλυση (διάσπαση ενώσεων με τη βοήθεια νερού).

Το νερό επιτελεί αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, όπου δρα άλλοτε ως οξειδωτικό και άλλοτε ως αναγωγικό μέσο.

Άλατα στο νερό και αποσκλήρυνση (Απιονισμένο νερό) 

Όλα σχεδόν τα πόσιμα νερά περιέχουν, εκτός από τα όξινα ανθρακικά άλατα, και άλλα που διαλύονται στο νερό, όταν αυτό τα συναντά στο έδαφος, όπως χλωριούχο νάτριο (ΝaCl), θειϊκό ασβέστιο (CaSΟ4), θειϊκό μαγνήσιο (ΜgSΟ4) κ.λ.π. Όταν το νερό περιέχει μεγάλη ποσότητα διαλυμένων αλάτων, λέγεται σκληρό νερό. Το σκληρό νερό είναι ακατάλληλο για την πλύση με σαπούνι, γιατί σχηματίζονται σ' αυτό αδιάλυτοι σάπωνες ασβεστίου και μαγνησίου, δηλ. ελαϊκά, παλμιτικά και στεατικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου που δεν έχουν καμία απορρυπαντική ικανότητα και επιπλέον δε σχηματίζεται καθόλου αφρός σαπουνιού. Το σκληρό νερό προκαλεί διάφορες σοβαρές βιομηχανικές ενοχλήσεις στους ατμολέβητες και αφήνει μετά την εξάτμιση σημαντικές ποσότητες στερεών αποθεμάτων (πουρί).

Παλαιότερα, η αποσκλήρυνση του νερού, η αφαίρεση δηλαδή των όξινων ανθρακικών αλάτων του ασβεστίου και του μαγνησίου, γινόταν χημικώς, αναμειγνύοντας και αναταράζοντας το νερό με γάλα ασβέστου. Μετά την ανατάραξη κατακαθόταν το ευδιάλυτο όξινο ανθρακικό ασβέστιο ως αδιάλυτο ανθρακικό ασβέστιο. Αφηνόταν να καταπέσει το στερεό ανθρακικό ασβέστιο (CaCΟ3) και λαμβανόταν το διαυγές νερό, που ήταν σχεδόν χωρίς σκληρότητα. Άλλωστε στην αντίδραση αυτή οφείλεται ο σχηματισμός των σταλακτιτών (από την οροφή του σπηλαίου) και των σταλαγμιτών (από το δάπεδο).

Το άλατα στο νερό δημιουργούν θετικά και αρνητικά ιόντα που δίνουν στο νερό την ικανότητα να μεταφέρει ηλεκτρικά φορτία. Την ικανότητα αυτή τη μετράμε με τα αγωγιμόμετρα σε μS/cm και μας δίνει μια ένδειξη της ποσότητας των αλάτων.

Εδώ και πολλά χρόνια χρησιμοποιείται η μέθοδος αποσκλήρυνσης με περμουτίτες. Οι περμουτίτες είναι τεχνητοί ζεόλιθοι (ένυδρα πολυπυριτικό - αργιλικά άλατα αλκαλίων, όπως π.χ. ο νατρόλιθος). Το σκληρό νερό αφήνεται να κατέλθει από ένα στενό πύργο γεμάτο με κόκκους περμουτίτη, οπότε τα κατιόντα του ασβεστίου και του μαγνησίου που περιέχονται στο σκληρό νερό ανταλλάσσονται με ισοδύναμη ποσότητα κατιόντων νατρίου από το ζεόλιθο, ενώ τα ανιόντα παραμένουν στο νερό. Η ανταλλαγή αυτή είναι αμφίδρομη, και όταν εξαντληθεί ο ζεόλιθος, δηλ. όταν όλο το νάτριο αντικατασταθεί από ασβέστιο και μαγνήσιο, τότε διαβιβάζεται από τον πύργο διάλυμα χλωριούχου νατρίου, το οποίο εκτοπίζει το ασβέστιο ή το μαγνήσιο που είναι ενωμένο με το ζεόλιθο και έτσι "αναγεννιέται" ο ζεόλιθος.

Πιο σύγχρονη μέθοδος αποσκλήρυνσης του νερού είναι η μέθοδος με ιοναλλαγή. Κατά τη μέθοδο αυτή είναι δυνατό να αφαιρούνται και τα θετικά και τα αρνητικά ιόντα με χρησιμοποίηση κατάλληλων συνθετικών ρητινών από γιγαντιαία οργανικά μόρια. Το νερό αυτό χρησιμοποιείται ως αποσταγμένο.

Τα τελευταία χρόνια η αφαίρεση των ιόντων από το νερό, γίνεται με τη μέθοδο της αντίστροφης όσμωσης, συστήματα RO, όπου το νερό περνά από ειδικές μεμβράνες γίνεται κατακράτηση των αλάτων τα οποία απομακρύνονται μαζί με μια ποσότητα από το εισερχόμενο νερό περίπου 35%. Το υπόλοιπο 65% το περνούμε σαν παραγωγή και είναι απαλλαγμένο από το 99,5% των αρχικών ιόντων. Με τη μέθοδο αυτή μπορούμε να πάρουμε νερό με αγωγιμότητα χαμηλότερη από 5 µS/cm δηλαδή αποσταγμένο. 

Σε συνδυασμό με τις άλλες μεθόδους έχουμε το υπερκαθαρό νερό με αγωγιμότητα χαμηλότερη του 0,1 µS/cm και αντίσταση > 10 Μohm.

Παραπομπές και σημειώσεις

Δείτε επίσης 
 Υδρατμός
Ποιότητα του νερού

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 

 
Υδρίδια
Οξείδια
Πολικοί διαλύτες
Υγρά
Οξειδάνια
Μητρικές ενώσεις