Nước là chất lỏng của sự sống.
Chúng ta uống nó,
chúng ta tắm trong nó,
chúng ta nuôi trồng,
nấu ăn,
và lau dọn với nó.
Đó là phân tử phổ biến nhất trong cơ thể chúng ta.
Trên thực tế, mọi hình thức của sự sống mà chúng ta biết
sẽ chết nếu không có nó.
Nhưng quan trọng nhất, không có nước,
chúng ta sẽ không có
trà đá.
Mmmm, trà đá.
Tại sao những viên đá hình khối lại nổi?
Nếu đây là khối agon rắn
trong một tách argon lỏng ,
chúng sẽ chìm.
Và hiện tượng này cũng xảy ra với hầu hết các chất khác.
Nhưng nước ở dạng rắn, hay nói cách khác là băng
bằng cách nào đó lại nhẹ hơn nước ở dạng lỏng.
Sao lại có thể như vậy được?
Bạn đã biết rằng mỗi phân tử nước
được tạo thành từ 2 nguyên tử hiđrô
liên kết với một nguyên tử ôxy.
Hãy xem xét một vài trong số các phân tử
trong một giọt nước,
và cứ cho rằng nhiệt độ là 25 độ Celsius.
Các phân tử uốn cong,
giản ra,
quay vòng,
và di chuyển trong không gian.
Bây giờ, hãy giảm nhiệt độ xuống,
điều đó sẽ làm giảm lượng động năng
của mỗi một phân tử này
Vì vậy, chúng sẽ uốn cong, giản , quay, và di chuyển ít hơn.
Và đó có nghĩa là trên trung bình
chúng sẽ chiếm ít không gian hơn.
Bây giờ, bạn nghĩ rằng khi nước lỏng
bắt đầu đóng băng,
các phân tử sẽ chỉ liên kết lại với nhau
ngày càng chặt chẽ,
nhưng đó không phải những gì thực sự xảy ra.
Nước có một loại tương tác đặc biệt
giữa các phân tử của chúng với nhau
mà hầu hết các loại vật chất khác đều không có,
và nó gọi là liên kết hydro.
Bây giờ, hãy nhớ rằng trong một liên kết cộng hóa trị
hai electron sẽ được chia sẻ,
thông thường là theo một cách không đồng đều,
giữa các nguyên tử với nhau.
Trong một liên kết hydro,
một nguyên tử hydro được chia sẻ, cũng theo một cách không đồng đều,
giữa các nguyên tử.
Một liên kết hydro sẽ trông như thế này.
Hai liên kết hydro trông như thế này.
Dưới đây là ba
và bốn
và năm,
Sáu,
Bảy,
Tám,
Chín,
mười,
mười một,
mười hai,
Tôi có thể tiếp tục như thế.
Trong chỉ một giọt nước,
các liên kết hydro tạo ra mạng lưới mở rộng
giữa hàng trăm, hàng ngàn, hàng triệu,
tỷ, tỷ của các phân tử,
và các liên kết này được liên tục phá vỡ và cải cách.
Bây giờ, trở về với nước của chúng ta khi nó lạnh đi.
Trên 4 độ Celsius,
động năng của các phân tử nước
khiến cho liên kết của chúng với những cái khác trở nên ngắn lại.
Các liên kết hydro hình thành và phá vỡ
giống như một mối quan hệ thời trung học,
như một cách nói, một cách nhanh chóng.
Nhưng dưới 4 độ,
động năng của các phân tử nước
bắt đầu rơi dưới năng lượng
của các liên kết hydro.
Vì vậy, các liên kết hydro được tạo ra nhiều hơn
số bị phá vỡ
và các cấu trúc đẹp mắt bắt đầu nổi lên
từ sự hỗn loạn này.
Đây là những gì nước rắn, băng,
trông giống như ở cấp độ phân tử.
Để ý thấy rằng cấu trúc lục giác, có trật tự này
thì ít dày đặc hơn cấu trúc không trật tự
của nước dạng lỏng.
Và bạn biết rằng nếu một vật thể kém đậm đặc hơn
so với chất lỏng chứa nó,
nó sẽ nổi lên trên.
Vì vậy, các viên băng nổi trên mặt nước,
Vậy thì sao?
Vâng, hãy xem xét một thế giới mà không có băng nổi.
Phần lạnh nhất của đại dương
sẽ là đáy đại dương tối đen,
một khi bị đóng băng, luôn luôn đông lạnh.
Hãy quên tôm hùm cuộn đi nhé
khi mà động vật giáp xácnày bị mất môi trường sống,
quên luôn cả sushi khi mà khu rừng rong biển không phát triển được.
Trẻ em Canada sẽ làm gì trong mùa đông
nếu không có câu cá trên băng hay khúc côn cầu?
Và quên luôn giải Oscar của James Cameron
bởi vì Titanic sẽ vượt qua được vụ đắm tàu định mệnh đó.
Nói lời tạm biệt với chỏm băng vùng cực màu trắng
phản chiếu ánh sáng mặt trời
mà nếu không sẽ nướng cháy hành tinh này.
Trên thực tế, hãy quên đi các đại dương như chúng ta từng được biết,
vốn chiếm hơn 70% diện tích bề mặt của trái đất,
điều chỉnh bầu khí quyển của toàn bộ hành tinh .
Nhưng tồi tệ hơn cả,
sẽ có không còn trà đá.
Mmmmm, trà đá.