مقدمة
الماء هو أساس الحياة، وهو مركب كيميائي فريد من نوعه. يعتبر الماء سائلاً شفافاً، عديم اللون والطعم والرائحة. يوجد الماء في الطبيعة في حالات المادة الثلاث: الصلبة (جليد)، والسائلة (ماء)، والغازية (بخار). يتكون جزيء الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين، ويُرمز له بالرمز الكيميائي (H2O). يغطي الماء حوالي ثلاثة أرباع سطح الكرة الأرضية، وهو ضروري لبقاء جميع الكائنات الحية. يتميز الماء بخصائص طبيعية وكيميائية تجعله عنصراً حيوياً وهاماً في حياتنا.
السمات الطبيعية للماء
تُعرف السمات الطبيعية بأنها الخصائص التي يمكن قياسها وتحديدها دون تغيير في التركيب الكيميائي للمادة. فيما يلي بعض السمات الطبيعية المميزة للماء:
- درجة الحرارة: تتراوح درجة حرارة مياه الشرب بين 9 و 15 درجة مئوية. أما المياه الجوفية، فتتراوح درجة حرارتها بين 10 و 20 درجة مئوية، في حين أن المياه الجوفية العميقة جداً قد تصل درجة حرارتها إلى 60 درجة مئوية.
- تفرُّد الماء: يتميز الماء بخاصية فريدة، وهي أنه يقل حجمه ويزداد كثافته مع ارتفاع درجة الحرارة من الصفر المئوي إلى أربع درجات مئوية، ثم يتمدد كباقي السوائل الأخرى. وعندما يتجمد الماء، فإنه يزداد حجمه وتقل كثافته، على عكس السوائل الأخرى التي تزداد كثافتها ويقل حجمها عند التجمد.
- التوتر السطحي: يتمتع الماء بتوتر سطحي عالٍ بسبب التماسك القوي بين جزيئاته. هذه الخاصية تسمح بتكوين قطرات الماء على الأسطح الكارهة للماء، وتفسر قدرته على حمل الأجسام الفلزية الصغيرة، كما تساعد على ارتفاع الماء في الشعيرات الجذرية للنباتات.
الماء يتميز بخاصية التصاقه بجدران الوعاء الموجود فيه بشكلٍ قويّ، ممّا يسبّبُ ارتفاعها في الشعيْرات الجذريّة للأشجار والنباتات. هذه الخاصية مهمة جداً لنقل الماء والمغذيات إلى أجزاء النبات المختلفة.
السمات الكيميائية للماء
تشير السمات الكيميائية للماء إلى السلوك الذي يتبعه الماء عند تعرضه للظروف المختلفة مثل الضغط والحرارة، ويتضح ذلك بشكل خاص خلال التفاعلات الكيميائية. إليكم بعض السمات الكيميائية الرئيسية للماء:
- التركيب الكيميائي: يتكون الماء من عنصري الهيدروجين والأكسجين، وصيغته الكيميائية هي H2O، حيث يتحد ذرتان من الهيدروجين مع ذرة واحدة من الأكسجين.
- الاستقرار الكيميائي: الماء مركب مستقر، ولا يمكن تفكيكه إلى عناصره المكونة له إلا عن طريق التحليل الكهربائي. يتصرف الماء كمجموعة مترابطة، وليست كمجرد جزيئات منفصلة، وتحتوي جزيئاته على فراغات بينها.
- التحليل الكهربائي: التحليل الكهربائي هو الطريقة الوحيدة لفصل الماء إلى عناصره الأساسية، حيث ينتج الهيدروجين والأكسجين.
- عدم الاحتراق: الماء لا يحترق ولا يساعد على الاحتراق، بل يستخدم لإطفاء الحرائق.
- التفاعل مع الفلزات: يتفاعل الماء مع الفلزات بطرق مختلفة، حيث تتفاعل بعض الفلزات مع الماء البارد مثل الصوديوم والبوتاسيوم. وهناك فلزات أخرى تتفاعل مع بخار الماء عند تسخينها مثل الخارصين والمغنيسيوم. بينما توجد فلزات أخرى لا تتفاعل مع الماء أو بخار الماء مثل الذهب والفضة.
- التعادل الحمضي: الماء مادة متعادلة، حيث تساوي درجة الحموضة فيه درجة القاعدية، وتساوي 7. لذلك، لا يعتبر الماء حمضياً أو قاعدياً.
