نظرة عامة عن الماء
يمثل الماء جزءًا أساسيًا من كوكبنا، حيث يغطي مساحات واسعة على شكل مسطحات مائية مثل الأنهار والجداول والبحيرات والبحار والمحيطات، ويشكل حوالي 71% من المساحة الكلية للأرض. يصل الماء إلى الأرض عبر الأمطار ويعتبر مكونًا حيويًا في سوائل جميع الكائنات الحية، مما يجعله ضروريًا لاستمرار الحياة.
نطاقات درجة حرارة الماء
يتميز الماء بدرجة حرارة تكوين قياسية تصل إلى -285.83 KJ/mol. تبلغ حرارته النوعية حوالي 37 ± 0.0575 J/mol.k، وتتغير درجة حرارة الماء حسب حالته. على سبيل المثال، تكون درجة الحرارة حوالي 25 درجة مئوية في الحالة السائلة تحت ضغط 100,000 باسكال. يصل الماء إلى نقطة الغليان عند درجة حرارة 68 درجة مئوية، في حين أن درجة غليان الماء النقي عند مستوى سطح البحر تبلغ 100 درجة مئوية.
تبلغ قيمة السعة الحرارية النوعية للماء 4181.3 جول/كغ.كلفن، وترتفع حرارة التبخر لتصل إلى 2257 كيلوجول/كغ.
آلية دوران الماء في الطبيعة
دورة الماء هي سلسلة من العمليات التي يمر بها الماء، حيث تتغير حالته داخل الغلاف الجوي للأرض. تحدث هذه العمليات بين الغلاف الجوي والتربة والمياه السطحية والجوفية. تلعب النباتات دورًا حيويًا في هذه الدورة. يتبخر الماء من المحيطات والمسطحات المائية، ثم يتكاثف على شكل بخار الماء في الهواء، ليعود ويهطل على الأرض، ويتدفق فيها ليصل إلى المحيطات والمسطحات المائية مرة أخرى.
أهمية الماء للحياة
للماء دور بالغ الأهمية في استمرار الحياة على كوكب الأرض، وتتعدد وظائفه الحيوية.
- يعمل كمذيب عام، حيث تذوب أو تعلق المواد الحيوية في الماء، وهو أمر بالغ الأهمية في العمليات الأيضية.
- يسهل التفاعلات العضوية الحيوية التي تؤدي إلى التكاثر الذاتي للكائنات الحية.
- ضروري لإتمام عملية التمثيل الضوئي.
- يساهم في إنتاج الطاقة من خلال تفاعل الأكسدة والاختزال بين كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.
- ينظم درجة حرارة جسم الإنسان.
- يستخدم في إنتاج المحاصيل الغذائية عن طريق الري.
قال تعالى: ﴿وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ أَفَلَا يُؤْمِنُونَ﴾ [الأنبياء: 30].
الصفات الطبيعية والكيميائية للماء
يتميز الماء بخصائص فيزيائية وكيميائية فريدة تجعله ضروريًا للحياة والعديد من العمليات الطبيعية.
- يمتلك القدرة على تكوين بنية جزيئية نظرية فور وجود ذرة الأكسجين في مركز بنية جزيئية رباعية السطوح.
- يتميز بخاصية القطبية ذات العزم ثنائي القطب الذي يبلغ حوالي 1.84 ديباي، وذلك بسبب ارتفاع عدد ذرات الأكسجين مقارنة بذرات الهيدروجين.
- يتميز بخاصية التوتر السطحي، نتيجة لقوة الترابط الكبيرة بين الجزيئات.
- يعتبر مذيبًا قطبيًا جيدًا، حيث تذوب وتتحلل المواد الكيميائية القابلة للذوبان فيه، مثل الأملاح والسكريات والأحماض والقلويات.
- يمتلك قدرة ضعيفة على توصيل الكهرباء، خاصة في الماء النقي، ولكنها تزداد عند إذابة كميات صغيرة من مادة أيونية في الماء.
- يعرف الماء كيميائيًا بأنه أكسيد للهيدروجين.
