فهرس المحتويات
مدخل حول الماء
الماء هو مركب كيميائي أساسي يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين، ولهذا يطلق عليه أحيانًا اسم “أول أكسيد الهيدروجين”. بالرغم من تركيبه البسيط، إلا أن أهميته للحياة لا تقدر بثمن. فهو يغطي أكثر من 70% من سطح الأرض، ويشكل أكثر من 60% من أجسام الكائنات الحية، سواء النباتات أو الحيوانات. ولهذا، يعتبر الماء جوهر الحياة.
يوجد الماء في الطبيعة في ثلاث حالات مختلفة، وهي الحالة الصلبة، والحالة السائلة، والحالة الغازية. وتعتمد حالته على درجة الحرارة المحيطة. كما يتميز بخصائص فريدة تميزه عن غيره من المركبات، والتي سيتم تفصيلها لاحقًا.
الأشكال المختلفة للماء
يتواجد الماء في البيئة المحيطة بنا في ثلاثة أشكال رئيسية:
- الحالة الصلبة: في هذه الحالة، يكون الماء على شكل جليد أو ثلج، ويتميز بلونه الأبيض. يبدأ الماء في التحول إلى الحالة الصلبة عندما تصل درجة الحرارة إلى الصفر المئوي.
- الحالة الغازية: في هذه الحالة، يكون الماء على شكل بخار، ويتحول الماء إلى بخار عندما يصل إلى درجة الغليان، أي 100 درجة مئوية.
- الحالة السائلة: وهي الحالة الأكثر شيوعًا للماء، حيث يكون سائلاً عديم اللون والرائحة. يشكل الماء السائل حوالي 70% من مساحة الكرة الأرضية، ويتواجد في الحالة السائلة ضمن نطاق درجات حرارة بين نقطة التجمد ونقطة التبخر.
الخصائص المميزة للماء
الماء يتميز بخصائص طبيعية وكيميائية فريدة، تجعل منه عنصراً أساسياً للحياة واستمرارها. فيما يلي عرض تفصيلي لهذه الخصائص:
السمات الطبيعية
الخاصية الطبيعية هي الخاصية التي يمكن قياسها أو ملاحظتها دون تغيير التركيب الكيميائي للمادة. الخصائص الطبيعية تستخدم لمراقبة ووصف المادة.
- القدرة على الإذابة: يعتبر الماء مذيبًا ممتازًا للعديد من المواد، وذلك لأنه قادر على إذابة كميات كبيرة من المواد مقارنة بالسوائل الأخرى. لذلك، فهو يحمل معه المواد الغذائية والمعادن والمواد الكيميائية أينما وجد. ولكي تذوب مادة ما في الماء، يجب أن تكون قطبية، لأن الماء مركب قطبي، مما يجعله مذيبًا فعالًا.
- الحرارة النوعية: هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوغرام واحد من الماء درجة مئوية واحدة. تبلغ الحرارة النوعية للماء 4.184 جول/كغ، وهذا يسمح للماء بامتصاص الحرارة بفاعلية من البيئة المحيطة، وهو ما يفسر استخدام الماء في تبريد المحلات التجارية برشها أمامه.
-
التوتر السطحي: هو قوة تجعل سطح الماء يبدو كأنه طبقة مرنة تمنع الأجسام الصغيرة من الغوص فيه. ينتج هذا التوتر عن قوى التماسك بين جزيئات الماء. من الأمثلة على التوتر السطحي:
- مشي الحشرات على سطح الماء.
- طفو الإبرة على سطح الماء.
- استدارة الفقاعات.
- الشكل الدائري لقطرات المطر.
- الخاصية الشعرية: تعرف بأنها حركة الماء داخل المساحات الضيقة بسبب قوى التلاصق والتماسك والتوتر السطحي. تفسر هذه الخاصية ارتفاع الماء في الأوعية الشعرية في الأشجار، مما يسمح بوصول الغذاء إلى جميع أجزائها.
- التماسك والتلاصق: التماسك هو قوة تجاذب جزيئات الماء لبعضها البعض، بينما التلاصق هو قوة تجاذب جزيئات الماء لجزيئات مواد أخرى.
- شذوذ الماء: يتميز الماء بزيادة حجمه عند تحوله إلى جليد. عندما يتجمد الماء، تقل كثافته ويزداد حجمه، مما يجعله يطفو على السطح. هذه الخاصية مهمة جدًا للكائنات الحية المائية، حيث أن تجمد الطبقة السطحية من الماء يشكل عازلًا يحمي الكائنات الحية في الأسفل من البرد الشديد.
السمات الكيميائية
الخاصية الكيميائية هي الخاصية التي يمكن ملاحظتها فقط عند حدوث تغيير كيميائي يؤثر على التركيب الداخلي للمادة. تستخدم الخصائص الكيميائية لوصف سلوك المادة عند تعرضها لمواد أخرى مثل الهواء والماء والأحماض والقواعد.
- التعادل الحمضي: تتراوح درجة الحموضة والقاعدية للماء النقي حول 7، مما يعني أنه متعادل كيميائيًا، ولا يعتبر مادة حمضية أو قاعدية. ارتفاع أو انخفاض درجة الحموضة بشكل كبير يمكن أن يكون ضارًا للاستخدامات المختلفة للمياه. ارتفاع درجة الحموضة يسبب طعمًا مرًا، ويزيد من الترسبات الكلسية في الأنابيب والأجهزة، ويقلل من فعالية الكلور في التطهير. انخفاض درجة الحموضة يؤدي إلى تآكل المعادن والمواد الأخرى، مما قد يضر بالكائنات الحية المائية.
- عسر الماء: يشير إلى كمية الكالسيوم والمغنيسيوم المذابة في الماء. كلما زادت نسبة العسر، قلت قدرة الصابون على الذوبان في الماء.
- الموصلية الكهربائية: هي قدرة المادة على توصيل الكهرباء. الماء النقي عادة غير موصل للكهرباء، ولكن بوجود مواد ذائبة فيه، يصبح موصلًا بسبب وجود الأيونات الناتجة عن الذوبان.
- القلوية: تعتمد على وجود مواد كيميائية معينة في الماء، مثل البيكربونات والكربونات والهيدروكسيدات. هي مقياس لقدرة الماء على معادلة الأحماض والقواعد المضافة إليه. التغير المفاجئ في الرقم الهيدروجيني غير صحي للأسماك والكائنات الحية التي تعيش في الماء. المياه ذات القلوية العالية لديها قدرة أكبر على الحفاظ على درجة حموضة ثابتة إلى حد ما.
- الرابطة التشاركية القوية: جزيء الماء يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين، وترتبط هذه الذرات مع بعضها البعض بالروابط الهيدروجينية، وهي من أقوى أنواع الروابط.
المصادر
- ↑Pidwirny, M (1-1-2006),”Physical Properties of Water”،www.physicalgeography.net, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑أب(Corinne Yee (UCD), Desiree Rozzi (UCD (31-1-2017),”Unusual Properties of Water”،www.chem.libretexts.org, Retrieved 29-8-2018.Edited.
- ↑Ashish (30-8-2018),”why-are-some-ice-cubes-cloudy-while-others-are-clear”،www.scienceabc.com, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑أبSamantha Ma (24-5-2016),”Physical and Chemical Properties of Matter”،www.chem.libretexts.org, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (9-4-2018),”ater Properties Facts and Figures About Water”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (9-4-2018),”Water, the Universal Solvent”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (25-1-2018),”Heat Capacity of Water”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (2-12-2016),”Surface Tension and Water”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (5-3-2018),”Capillary action”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (17-7-2018),”Adhesion and Cohesion of Water”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (9-4-2018),”Water Density”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (8-8-2018),”pH — Water properties”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (5-12-2016),”Water Hardness”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Howard Perlman (2-12-2016),”Electrical Conductivity and Water”،www.water.usgs.gov, Retrieved 29-8-2018. Edited.
- ↑Kim A Sharp (25-4-2001),”Water: Structure and Properties”،www.crystal.med.upenn.edu, Retrieved 29-8-2018. Edited.
