Molecula de apă reprezintă un compus chimic ce include hidrogen și oxigen, având formula chimică H2O (formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen).
Hidrogenul, primul element chimic esențial pentru a produce apă, este cel mai simplu element chimic (având numărul atomic 1, deci constând dintr-un singur proton) și este cel mai prevalent în univers. Hidrogenul împreună cu heliul (număr atomic 2) constituie 98% din materia din univers (75% hidrogen și 23% heliu).
Viața pe Pământ s-a adaptat la necesitatea de a respira oxigen. Deși oxigenul pur poate fi toxic, organismele au descoperit modalități de a-l utiliza în numeroase reacții chimice esențiale pentru metabolism. Oxigenul facilita arderea, iar dacă atmosfera ar fi avut o concentrație atât de mică de azot, orice scânteie ar fi putut provoca un incendiu global. Oxigenul este al treilea element chimic ca frecvență în univers (aproximativ 1%), după hidrogen și heliu. Celelalte elemente chimice din tabelul periodic formează restul de 1%.
Putem genera apă pură prin combinarea hidrogenului cu oxigenul, 2H2 = O2 -> 2H2O. Este important de menționat că această reacție este spontană și poate fi explozivă.
Există, de asemenea, multe alte reacții care pot fi utilizate pentru a produce apă. Aceasta poate fi generată și prin arderea hydrocarbonatilor (de exemplu, metan sau octan). Arderea hydrocarbonatilor va produce apă, alături de alți compuși chimici. Un alt exemplu este reacția dintre bicarbonatul de sodiu și oțet, care generează acid carbonic (H2CO3) ce se descompune rapid în dioxid de carbon și apă.
Apa poate fi obținută și prin neutralizare (un tip de reacție chimică în care un acid reacționează cu o bază în proporții echivalente).
Dacă ingredientele necesare pentru a crea apă sunt atât de ușor disponibile, de ce apa este percepută ca fiind atât de rară în univers? Sau nu este așa?
Ingrediente necesare
Amestecarea celor două gaze nu este suficientă pentru a iniția reacția. Pentru ca gazul de hidrogen și oxigenul să reacționeze și să formeze apă, este necesar să adăugăm o anumită cantitate de energie în sistem pentru a activa reacția, iar acea energie se numește „energie de activare”. O sursă eficientă de energie ar putea fi o flacără deschisă. Odată ce reacția a fost inițiată, energia eliberată în timpul reacției exotermice este suficientă pentru a genera o reacție în lanț.
În reacțiile chimice obișnuite (spre deosebire de reacțiile nucleare), se aplică legea conservării masei, adică, masa produselor este echivalentă cu masa reactanților. Dacă utilizăm hidrogen (H2) și oxigen (O2) pentru a produce apă, reacția chimică se va prezenta astfel: 2H2 (g) + O2 (g) -> 2H2O (g). Dacă calculăm masa reactanților și a produselor pentru această reacție, masa va fi identică. 3 moli de gaz (2 moli H2 + 1 mol O2) reacționează pentru a forma 2 moli de gaz (2 moli de H2O). Masa este constantă, dar volumul este redus (mai ales după ce apa se transformă în lichid). În această reacție, aproape tot hidrogenul și oxigenul reacționează rapid pentru a genera vapori de apă.
Deși H2O nu poate exista în stele, hidrogenul și oxigenul pot să fie prezente separat în acestea. Hidrogenul este materia de bază a universului, creat în urma Big Bang-ului. Așa cum am menționat anterior, este și cel mai abundent element din univers. Oxigenul se formează prin reacții nucleare în stele. În realitate, aproape tot oxigenul din
