التركيب الكيميائي للماء، كما تعلم، الماء هو أساس الحياة لجميع الكائنات الحية على الأرض، والماء ليس له لون أو طعم أو رائحة.
الماء في الطبيعة
- يوجد الماء في الطبيعة في ثلاثة أشكال مختلفة: سائل، مادة صلبة مثل الجليد والثلج، مثل غاز مثل بخار الماء، وصفر درجة مئوية هي نقطة تجمد الجليد.
- تبلغ درجة غليان الماء مائة درجة مئوية، وعندما حلل العلماء الماء كيميائيًا، وجدوا أنه مكون من مادتين، الأكسجين والهيدروجين، وهاتان المادتان قابلة للاشتعال.
أنظر أيضا: رمز كلوريد الصوديوم في الماء
اكتشف مما يتكون جزيء الماء
- يسمي العلماء الماء باسمه العلمي – أكسيد الهيدروجين، لأنه مركب كيميائي يتكون من ذرتين من الأكسجين وذرة هيدروجين واحدة، وتحتوي قطرة ماء على ملايين الجزيئات.
- الجزيئات التي يحتوي عليها الماء هي ذرات هيدروجين مدمجة مع ذرات أكسجين عادية، ويمكن أن يحتوي الماء على ذرة هيدروجين ثقيلة أثقل في الوزن من الهيدروجين العادي.
- إذا كان الماء يحتوي على ذرات هيدروجين ثقيلة تسمى الديوتيريوم، فإن هذا الماء يسمى الماء الثقيل، وجزيئات الماء مرتبطة ببعضها البعض بقوة الروابط الكيميائية والهيدروجينية.
الروابط الكيميائية في جزيء الماء
- يتم تحديد الروابط الكيميائية في الماء من خلال القوى التي تربط ذرات الهيدروجين بذرات الأكسجين، واكتشف العلماء أن الإلكترون يدور حول نواة كل ذرة هيدروجين.
- اكتشف العلماء أيضًا أن ذرة الأكسجين يمكن أن تدور حول نواتها بإلكترونين، ويمتلئ الفراغ الموجود في ذرتي الهيدروجين بدوران هذين الإلكترونين.
- عندما تدور الإلكترونات حول ذرة الأكسجين ويتم ملء الفراغ بين ذرتي الأكسجين، يصبح جزيء الماء أكثر قوة وله بنية قوية تنفصل بسهولة شديدة عند الوصول إلى نقطة الغليان.
روابط الهيدروجين في جزيء الماء
- يتم تحديد الروابط الهيدروجينية الموجودة في جزيء الماء من خلال الروابط الهيدروجينية التي تربط جزيئات الماء ببعضها البعض.
- تحدث هذه الرابطة لأن كل جزيء ماء يحتوي على شحنة موجبة في نهايته وشحنة سالبة في نهايته، وتصبح الروابط في جزيء الماء أقوى وأكثر ثباتًا حيث تنجذب الشحنات الموجبة إلى الشحنات السالبة. .
الخواص الكيميائية للماء
- يصف العلماء الماء بمصطلحات كيميائية بأنه مذيب قوي، ويصفه العلماء بأنه مذيب عام لأن معظم المواد التي عرفها العلماء عندما جربوها عن طريق وضعها في الماء الذائب بسهولة.
- وهناك مذيبات أخرى تعمل على إذابة المواد، ولكن هذه المذيبات تتفاعل بشكل مباشر مع هذه المواد ماعدا الماء الذي يتميز بأنه مذيب يذيب المواد دون التفاعل معها.
- كما أن من الخواص الكيميائية للماء أنه يتأين بشكل ضعيف، حيث إنه يحول الجزيئات إلى أيونات، وعند تحليل تلك الأيونات يؤثر على حموضة الماء، ومن ثم يصبح الماء مزعجًا.
خصائص الماء
- الماء، كما تعلم، هو أحد أهم مكونات الحياة. وله العديد من الخصائص والصفات التي تميزه عن السوائل الأخرى ومنها:
- أول هذه الخصائص هو التماسك، والتماسك خاصية أساسية وهامة للماء، لأن جزيئات الماء تنجذب لبعضها البعض بسبب الروابط الهيدروجينية الموجودة بين الجزيئات المجاورة.
- عندما تنجذب جزيئات الماء لبعضها البعض، يبقى الماء في حالة سائلة عند درجة الحرارة العادية ولا يتغير إلى الحالة الغازية.
- الخاصية الثانية للماء هي خاصية الالتصاق، حيث يستطيع الماء جذب جزيئات من أنواع أخرى لنفسه، وهذه الجزيئات لها القدرة على تكوين روابط هيدروجينية معها.
- تساعد خاصية اللصق في خاصية التماسك للعديد من العمليات، مثل تسهيل وتسهيل العمل الشعري، وتسهيل الحركة الأفقية للمياه داخل سيقان النبات.
- ومن الخصائص الأخرى للماء درجة حرارته المحددة، لأنه يتطلب الكثير من الحرارة لكسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئاته، مما يسمح له بالعمل على مقاومة التغيرات المناخية القاسية.
بعض خواص الماء
- يلعب تبخر الماء دورًا مهمًا في التبريد، وتستخدم العديد من الحيوانات هذه الميزة للحفاظ على البرودة من خلال العرق.
- ومن الخصائص الأخرى للماء أنه يتجمد من أعلى إلى أسفل بسبب قلة كثافة الجليد، والسبب في ذلك يرجع إلى الروابط الهيدروجينية في الماء.
- تتمثل إحدى خصائص الماء في أن الماء هو المركب الوحيد الموجود بشكل طبيعي في الحالات السائلة والصلبة والغازية، ومن خصائص الماء أنه يمكن أن يكون حمضيًا وأساسيًا.
شاهد أيضاً: أنواع الماء في جسم الإنسان
دورة المياه
- تُعرف حركة الماء على الأرض، في الأرض، وفوق الأرض جميعها بدورة الماء، حيث يكون الماء دائمًا في حالة حركة ثابتة وثابتة، كما يوجد أيضًا في حالات متغيرة كما هو موجود في السائل والصلب، والحالات الغازية.
- هذه الحركة، وهي حركة الماء، تعمل على سطح الأرض منذ العصور القديمة، أي منذ مليارات السنين. بدون هذه الحركة، لن تكون هناك حياة على الأرض.
- تبدأ دورة المياه بالمحيطات، لأن المحيطات تحتوي على معظم مياه الأرض، ثم تقوم الشمس بتسخين مياه البحار والمحيطات، وتحول الشمس بعض الماء إلى بخار يرتفع إلى الهواء.
- تكتمل هذه الدورة بعد ذلك من خلال عمليات التحديث التي تحمل بخار الماء إلى الغلاف الجوي، حيث يتكثف البخار بسبب التبريد في السحب.
- تعمل التيارات الهوائية على تحريك السحب حول العالم، حيث تسقط هذه الغيوم على شكل قطرات ماء، وتجري هذه القطرات فوق سطح الأرض أو تتحول إلى مياه جوفية.
- بعد أن تحرك التيارات الهوائية السحب حول العالم، يمكن أن تتساقط هذه السحب على شكل ثلج، وعندما يذوب الثلج، يعود معظم هذا الهطول إلى المحيطات.
الأهمية الحيوية للمياه
- يعد الماء عنصرًا ضروريًا لبدء عملية التمثيل الضوئي وإتمامها، كما أنه مهم لعملية التنفس الخلوي في الكائنات الحية، مثل الخلايا النباتية، عند حدوث التمثيل الضوئي، يتم تقسيم الهيدروجين والأكسجين.
- عندما تفصل الخلايا النباتية الهيدروجين عن الأكسجين في جزيء الماء باستخدام الطاقة الشمسية، يتحد الأكسجين مع ثاني أكسيد الكربون لتكوين الجلوكوز وإطلاق الأكسجين.
- في المقابل، تحرق الكائنات الحية السكر، باستخدام الأكسجين لإطلاق الماء وثاني أكسيد الكربون لتوفير الطاقة واستدامة الحياة.
- كما أن الماء له أهمية كبيرة لأنه يوفر درجة حموضة معتدلة وبالتالي يساعد في عمل الإنزيمات، ومن المعروف أن جميع الكائنات الحية تحتاج إلى كمية كبيرة من الماء للقيام بعمليات حيوية.
- ينظم الماء درجة حرارة الجسم للكائنات الحية من خلال النتح في النباتات وفي شكل العرق عند الحيوانات والبشر، والماء هو عامل محدد في إنتاجية النظم البيئية على الأرض.
انظر أيضًا: توفير المياه للأطفال
تحدثنا عن التركيب الكيميائي للماء وتكوينه والمواد التي يتكون منها، وذكرنا أنه يتكون من عنصرين أساسيين هما الهيدروجين والأكسجين، وهما عنصران قابلان للاحتراق، وقد ذكرنا فوائد الماء باختصار، إنه مصدر الحياة .. على الأرض.