التركيب الكيميائي للماء، من المعروف أن الماء هو أساس الحياة لجميع الكائنات الحية على سطح الأرض، والماء ليس له لون أو طعم أو رائحة.
الماء في الطبيعة
- يوجد الماء في الطبيعة على شكل ثلاثة أشكال مختلفة، يوجد في الحالة السائلة والصلبة مثل الجليد والثلج، والحالة الغازية مثل بخار الماء، وصفر درجة مئوية هي نقطة تجمد الجليد.
- تبلغ درجة غليان الماء مائة درجة مئوية، وعندما حلل العلماء الماء كيميائيًا، وجدوا أنه يتكون من مادتين، الأكسجين والهيدروجين، وكلا المادتين قابل للاشتعال.
أنظر أيضا: رمز كلوريد الصوديوم في الماء
اكتشف ما هو جزيء الماء
- يسمي العلماء الماء باسمه العلمي وهو أكسيد الهيدروجين لأنه مركب كيميائي مكون من ذرتين من الأكسجين وذرة هيدروجين واحدة، وتحتوي قطرة ماء على ملايين جزيء.
- الجزيئات الموجودة في الماء هي اتحاد ذرات غاز الهيدروجين مع ذرات غاز الأكسجين العادي، ويمكن أن يحتوي الماء على ذرة هيدروجين ثقيلة الوزن، وهي أثقل في الوزن من الهيدروجين العادي.
- إذا كان الماء يحتوي على ذرات هيدروجين ثقيلة تسمى الديوتيريوم، فإن هذا الماء يسمى الماء الثقيل، وترتبط جزيئات الماء ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية قوية وقوة الروابط الهيدروجينية.
الروابط الكيميائية لجزيئات الماء
- يتم تحديد الروابط الكيميائية للماء بناءً على القوى التي تربط ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين، وقد وجد العلماء أن إلكترونًا واحدًا يدور حول نواة كل ذرة هيدروجين.
- وجد العلماء أيضًا أن ذرة الأكسجين يمكن أن تدور حول نواتها بإلكترونين، ويتم ملء مساحة ذرتين من الهيدروجين عن طريق دوران هذه الإلكترونات.
- عندما تدور الإلكترونات حول ذرة الأكسجين ويتم ملء الفراغ بين ذرتي الأكسجين، يصبح جزيء الماء أكثر قوة ويكون له هيكل قوي ينفصل بشدة عندما يصل إلى نقطة الغليان.
رابطة الهيدروجين في جزيء الماء
- يتم تحديد الروابط الهيدروجينية الموجودة في جزيء الماء من خلال الروابط الهيدروجينية التي تربط جزيئات الماء ببعضها البعض.
- يتم إنشاء هذا الترابط من خلال حقيقة أن كل جزيء ماء له شحنة موجبة في نهايته، وشحنة سالبة في النهاية، وتصبح الروابط بين جزيئات الماء أقوى وأقوى عندما تنجذب الشحنات الموجبة إلى الشحنات السالبة. .
الخواص الكيميائية للماء
- يصف العلماء الماء بمصطلحات كيميائية بأنه مذيب قوي، ويصفه العلماء بأنه المذيب العام لأن معظم المواد المعروفة للعلماء عند إجرائهم تجارب بوضعها في الماء تذوب بسهولة.
- هناك مذيبات أخرى تعمل على إذابة المواد، ولكن هذه المذيبات تتفاعل مباشرة مع هذه المواد ما عدا الماء الذي يوصف بأنه مذيب يذيب المواد دون التفاعل معها.
- كما أن من الخواص الكيميائية للماء أنه ضعيف التأين، لأنه يحول الجزيئات إلى أيونات، وعندما يتم تحليل هذه الأيونات فإنها تؤثر على حموضة الماء، ومن ثم يصبح الماء غير مستساغ.
خصائص الماء
- الماء كما نعلم هو أحد أهم مكونات الحياة. يتميز بالعديد من الخصائص والصفات التي تجعله مختلفًا عن السوائل الأخرى ومنها:
- أول هذه الخصائص هو التماسك، والتماسك خاصية رئيسية ومهمة للمياه، لأنه بسبب الروابط الهيدروجينية الموجودة بين الجزيئات المجاورة، تنجذب جزيئات الماء لبعضها البعض.
- عندما تنجذب جزيئات الماء لبعضها البعض، يُسمح للماء بالبقاء في حالة سائلة عند درجة الحرارة العادية ولا يصبح في حالة غازية.
- الخاصية الثانية للماء هي خاصية الالتصاق، حيث يستطيع الماء جذب أنواع أخرى من الجزيئات إليه، ولهذه الجزيئات القدرة على تكوين روابط هيدروجينية معها.
- تساعد خاصية الالتصاق خاصية التماسك في العديد من العمليات مثل تسريع وتسهيل عمل الشعيرات الدموية، كما أنها تسهل الحركة الأفقية للمياه داخل سيقان النباتات.
- خاصية أخرى للماء هي درجة حرارته المحددة، لأن الماء يحتاج إلى الكثير من الحرارة لكسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئاته، وهذا يسمح للماء بالعمل لمقاومة التغيرات المناخية القاسية.
بعض خواص الماء
- يلعب تبخر الماء دورًا مهمًا في التبريد وتستخدم العديد من الحيوانات هذه الميزة للحفاظ على برودتها من خلال التعرق.
- ومن الخصائص الأخرى للماء أنه يتجمد من أعلى إلى أسفل بسبب قلة كثافة الجليد، والسبب في ذلك يرجع إلى الروابط الهيدروجينية في الماء.
- من خصائص الماء أن الماء هو المركب الوحيد الموجود في الحالة السائلة والصلبة والغازية في الظروف الطبيعية، ومن خصائص الماء أيضًا أنه يمكن أن يكون حمضيًا وقاعدة.
شاهد أيضاً: أنواع الماء في جسم الإنسان
دورة المياه
- تُعرف حركة الماء على الأرض وداخل الأرض وعلى سطح الأرض جميعًا بدورة الماء، حيث يكون الماء دائمًا في حالة حركة ثابتة ودائمة وهو أيضًا في حالة تدفق. لأنه موجود في حالة سائلة وصلبة وغازية.
- هذه الحركة، وهي حركة الماء، تعمل على سطح الأرض منذ العصور القديمة، أي منذ بلايين السنين. بدون هذا النشاط، لن تكون هناك حياة على الأرض.
- تبدأ دورة المياه من المحيطات، لأن معظم المياه على الأرض في المحيطات، ثم تقوم الشمس بتسخين الماء في المحيطات والمحيطات، وتحول الشمس جزءًا من الماء إلى بخار يرتفع في الهواء.
- تكتمل هذه الدورة بعد ذلك بارتفاع تيارات الهواء التي تحمل بخار الماء إلى الغلاف الجوي، حيث يتكثف البخار بسبب انخفاض درجة حرارة السحب.
- تحرك التيارات الهوائية السحب عبر الكرة الأرضية، حيث تسقط هذه الغيوم على شكل قطرات ماء وتجري هذه القطرات فوق الأرض، أو تتحول إلى مياه جوفية.
- بعد أن تحرك تيارات الرياح السحب حول العالم، يمكن أن تتساقط هذه السحب على شكل ثلج، وعندما يذوب الثلج، يعود معظم هذا المطر إلى المحيطات.
أهمية الماء
- يعد الماء عنصرًا ضروريًا لحدوث عملية التمثيل الضوئي وإتمامها، كما أنه مهم لعملية التنفس الخلوي في الكائنات الحية، حيث تقوم خلايا النباتات عند حدوث عملية التمثيل الضوئي بتقسيم الهيدروجين والأكسجين.
- عندما تفصل الخلايا النباتية الهيدروجين عن الأكسجين في جزيء الماء باستخدام الطاقة الشمسية، يتحد الأكسجين مع ثاني أكسيد الكربون، مكونًا الجلوكوز ويطلق الأكسجين.
- في المقابل، تحرق الكائنات الحية السكر باستخدام الأكسجين لإطلاق الماء وثاني أكسيد الكربون لتوفير الطاقة واستدامة الحياة.
- تكمن الأهمية المهمة للمياه أيضًا في أنها توفر درجة حموضة معتدلة وبالتالي تساعد في عمل الإنزيمات، ومن المعروف أن جميع الكائنات الحية تحتاج إلى كميات وفيرة من الماء للقيام بعمليات مهمة.
- ينظم الماء درجة حرارة الجسم للكائنات الحية، من خلال عرق النباتات وفي شكل العرق عند الحيوانات والبشر، كما أن الماء هو أحد العوامل المحددة لإنتاجية النظم البيئية للأرض.
انظر أيضًا: توفير المياه للأطفال
نحن نتحدث عن التركيب الكيميائي للماء وتكوينه والمواد التي يتكون منها. ذكرنا أنه يتكون من عنصرين أساسيين، الهيدروجين والأكسجين، وهما عنصران قابلان للاشتعال. نحن نتحدث عن فوائد الماء، باختصار، إنه مصدر الحياة على الأرض.