معلومات عن خصائص الماء

خصائص الماء

يوجد الماء في كل مكان من حولنا فهو يشكل المحيطات، والأنهار، والبحيرات، والبحار، وأكثر من نصف أجسامنا، ويتم تكوين الماء عن طريق ارتباط ذرات معينة مع بعضها؛ فعند ارتباط ذرتين من الهيدروجين مع ذرة من الأكسجين يتكون جزيء الماء، ويمتلك الماء العديد من الخصائص الهامة التي تميزه عن غيره من الجزيئات، وتجعله المركب الرئيسي للحياة، وفيما يأتي توضيح لبعض هذه الخصائص.^[١]

التلاصق والتماسك

تعدّ الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء سبباً لخاصيتي التماسك والالتصاق، ويشير التماسك إلى حقيقة أنّ المياه تلتصق مع بعضها بسهولة، بينما يشير التلاصق إلى أنّ الماء يلتصق بالأشياء الأخرى بسهولة أيضاً، لهذا السبب ينتشر الماء في طبقة رقيقة على بعض الأسطح؛ مثل الزجاج عند تلامسه مع هذه الأسطح، ولأنّ قوى التلاصق أقوى من قوى التماسك فإنّ الماء ينتشر بدلاً من أن يلتصق مع بعضه على شكل كرة.^[٢]

تعد خاصية التماسك خاصية رئيسية للمياه؛ حيث تنجذب جزيئات الماء إلى بعضها بسبب قطبية الجزيئات، وبسبب تماسك الماء فيبقى سائلاً في درجات الحرارة العادية بدلاً من التبخر إلى غاز، ويؤدي تماسك الماء المرتفع إلى توتر سطحي مرتفع؛^[٣] ويعود السبب في وجود قوى التوتر السطحي إلى القوى بين جزيئات السائل على حدوده الخارجية، وتسمح هذه الخاصية للحشرات والحيوانات الصغيرة التي تزيد كثافتها عن كثافة الماء بالسير على سطحه دون أن تغرق.^[٤]

يعد التلاصق مقياساً لقدرة الماء على جذب أنواع أخرى من الجزيئات، ويتلاصق الماء عادة مع الجزيئات التي يقدرعلى تكوين روابط هيدروجينية معها، وتؤدي خاصيتا التماسك والتلاصق معاً إلى الخاصية الشعرية التي تلاحظ عند ارتفاع الماء في أنبوب زجاجي ضيق، أو داخل سيقان النباتات.^[٣]

السعة الحراريّة النوعيّة وحرارة التبخر

تعني كلّ من السعة الحرارية النوعية والحرارة العالية للتبخير الكثير من الطاقة اللازمة لكسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء؛ لذلك يقاوم الماء التغيرات الحادة في درجات الحرارة، وهذه الخاصية مهمة للطقس، ولبقاء الحياة، وتعني الحرارة العالية للتبخر أنّ الماء المتبخر له تأثير كبير في التبريد.^[٣]

يمتلك الماء سعة حرارية نوعية مرتفعة جداً، والتي يمكن تعريفها بأنّها كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة، ويبلغ مقدار الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة الماء مقدار درجة مئوية واحدة 4.2 جول لكلّ غرام، ويمتلك الماء أيضاً حرارة تبخر مرتفعة، ويعني ذلك أنّه يمكن للماء أن يأخذ الكثير من الحرارة دون ارتفاع درجة حرارته بشكل كبير، مما يلعب دوراً كبيراً في المناخ، لأن المحيطات تستغرق وقتاً طويلاً قبل أن ترتفع درجة حرارتها.^[٢]

تحافظ السعة الحرارية المرتفعة للمياه على درجة حرارة المحيطات وإبقائها معتدلة إلى حد ما، وهو أمر هام للحياة البحرية؛ لأنّها لا تستطيع البقاء إلا ضمن نطاق معين من درجات الحرارة، كما تساعد السعة الحرارية على الحفاظ على درجة حرارة الجسم وإبقائها معتدلة إلى حد ما.^[٥]

درجة الانصهار ودرجة الغليان والموصلية

• يتمتع الماء بموصلية مرتفعة للحرارة؛ فالحرارة المطبقة على الماء في أي موقع منه تنتشر بسرعة في جميع أنحاء كتلته، كما يمتلك الماء درجة غليان مرتفعة،^[٦]؛ حيث تبلغ درجة غليان الماء 100درجة سيليسيوس عند ضغط 760 مم من الزئبق، وإذا زاد الضغط الجوي، فإنّ نقطة الغليان ترتفع عن 100 درجة سيليسيوس، وفي المقابل إذا كان الضغط أقل من 1 ضغط جوي، فإنّ الماء يغلي عند درجة حرارة أقل من ذلك.^[٧]
• تبلغ نقطة انصهار الماء صفر درجة مئوية عند 1 ضغط جوي، وكلما ارتفع الضغط فإنّ نقطة التجمد ستكون أقل، وتعمل الشوائب الذائبة في الماء أيضاً على خفض نقطة تجمده.^[٧]
• يعد الماء النقي موصلاً ضعيفاً للكهرباء، ويؤدي وجود أي المعادن الذائبة فيه إلى جعل الماء موصلاً أفضل للكهرباء؛ فمثلاً تعد مياه البحر التي تحتوي على معادن موصلاً جيداً للكهرباء.^[٧]

خصائص عامة

• يعد الماء مذيباً عالمياً؛ حيث يستطيع الماء إذابة الكثير من العناصر،^[٣] ولهذا السبب تعد المياه التي نستخدمها غالباً غير نقية؛ لأنّها تحتوي عادة على العديد من المعادن الذائبة فيها، ويشكل وجود هذه المعادن فرقاً بين الماء العسر والماء العذب؛ حيث يحتوي الماء العسر عادة على الكثير من الكالسيوم والمغنيسيوم.^[٢]
• يعد الماء جزيئاً قطبياً؛ وهذا يعني أن كل جزئ من جزيئات الماء هو جزئ منحني، تقع فيه ذرة الأكسجين سالبة الشحنة على جهة، وزوج ذرات الهيدروجين على الجهة الأخرى منه.^[٣]
• يعد الماء المركب الوحيد المعروف، والذي يتواجد في الحالة الصلبة، والسائلة، والغازية في ظل الظروف الطبيعية العادية.^[٣]
• يعد الماء حمضاً وقاعدة في نفس الوقت، حيث يؤدي التأين الذاتي للماء إلى إنتاج كل من أيونات H and OH^-1.^[٣]
• يعد الثلج أقل كثافة من الماء السائل خلافاً لمعظم المواد، التي تكون فيها الحالة الصلبة أكثر كثافة من الحالة السائلة، ويعود السبب في انخفاض كثافة الثلج إلى الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء، ومن النتائج الهامة لهذه الخاصية أنّ البحيرات والأنهار تتجمد من أعلى إلى أسفل، كما أنّ الجليد يطفو على سطح الماء،^[٣] وتبلغ كثافة الماء 1غ/سم³ عند درجة حرارة 4 درجة سيليسيوس، وعندما ترتفع درجة الحرارة فوق 4 درجة سيليسيوس أو عندما تقل عن ذلك، فإنّ كثافة الماء تنخفض، وتبلغ كثافة الثلج 0.92 غ/سم³.^[٧]
• يعد الماء سائلاً عديم اللون، وعديم الرائحة والمذاق، ودرجة حموضته محايدة وتبلغ 7.0 في درجة حرارة الغرفة (20 درجة سيليسيوس).^[٦]

المراجع

1. ↑ Anna Reinking، "Properties of Water: Lesson for Kids"، www.study.com، Retrieved 19-1-2018. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت} SHANNA FREEMAN، "How Water Works"، www.howstuffworks.com، Retrieved 19-1-2018.
3. ^ ^{أ ب ت ث ج ح خ د} Anne Marie Helmenstine، Ph.D. (14-6-2016)، "Properties of Water"، www.thoughtco.com، Retrieved 19-1-2018. Edited.
4. ↑ Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (25-4-2017), "Surface Tension Definition and Causes"، www.thoughtco.com, Retrieved 9-2-2018. Edited.
5. ↑ Sarah Friedl، "What Are the Properties of Water? - Unique Properties that Support Life on Earth"، www.study.com، Retrieved 19-1-2018. Edited.
6. ^ ^{أ ب} "Water Molecule"، www.tutorvista.com، Retrieved 19-1-2018. Edited.
7. ^ ^{أ ب ت ث} "Physical Properties of Water"، www.tutorvista.com، Retrieved 20-1-2018. Edited.