الماء هو الجزيء الأكثر وفرة على سطح الأرض وأحد أهم الجزيئات للدراسة في الكيمياء، تكشف حقائق كيمياء الماء عن سبب كون هذا الجزيء مذهلاً، سنقدم لك هنا خصائص الماء الفيزيائية والكيميائية.
ما هو الماء؟
الماء هو مركب كيميائي. يتكون كل جزيء من الماء، H2O أو HOH، من ذرتين من الهيدروجين مرتبطة بذرة واحدة من الأكسجين.
خصائص الماء الفيزيائية.
هناك العديد من الخصائص المهمة للماء التي تميزه عن الجزيئات الأخرى وتجعله المركب الرئيسي للحياة:
- التماسك.
هو خاصية أساسية للمياه. بسبب قطبية الجزيئات، تنجذب جزيئات الماء لبعضها البعض. تتشكل الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات المجاورة.
بسبب تماسكه، يبقى الماء سائلاً عند درجات الحرارة العادية بدلاً من التبخر إلى غاز. يؤدي التماسك أيضًا إلى ارتفاع التوتر السطحي.
مثال على التوتر السطحي يمكن رؤيته من خلال تقطيع الماء على الأسطح ومن خلال قدرة الحشرات على المشي على الماء السائل دون أن تغرق.
- الالتصاق.
وهو خاصية أخرى للماء. الالتصاق هو مقياس لقدرة الماء على جذب أنواع أخرى من الجزيئات. الماء مادة لاصقة للجزيئات القادرة على تكوين روابط هيدروجينية معها.
يؤدي الالتصاق والتماسك إلى عمل الشعيرات الدموية، والذي يظهر عندما يرتفع الماء عبر أنبوب زجاجي ضيق أو داخل سيقان النباتات.
- الحرارة النوعية.
تعني الحرارة النوعية العالية والحرارة العالية للتبخر أن هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة لكسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء. لهذا السبب، يقاوم الماء التغيرات الشديدة في درجات الحرارة.
كما أن هذا مهم للطقس وأيضًا لبقاء الأنواع. الحرارة العالية للتبخر تعني أن الماء المتبخر له تأثير تبريد كبير. تستخدم العديد من الحيوانات العرق للحفاظ على البرودة مستفيدة من هذا التأثير.
إقرأ أيضاً… هل يذوب الثلج أسرع في الماء أم في الهواء؟
- الماء جزيء قطبي.
يكون جزيء الماء قطبي. ينحني كل جزيء، مع وجود الأكسجين سالب الشحنة على جانب واحد وزوج من جزيئات الهيدروجين موجبة الشحنة على الجانب الآخر من الجزيء.
- حالات الماء الفيزيائية.
الماء هو المركب الشائع الوحيد الموجود في الحالة الصلبة والسائلة والغازية في ظل الظروف الطبيعية العادية.
- الماء مذبذب.
مما يعني أنه يمكن أن يكون بمثابة حمض وقاعدة. ينتج التأين الذاتي للماء أيونات H + و OH.
- الجليد أقل كثافة من الماء السائل.
بالنسبة لمعظم المواد، تكون المرحلة الصلبة أكثر كثافة من المرحلة السائلة. الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء مسؤولة عن انخفاض كثافة الجليد. كما أن النتيجة المهمة هي أن البحيرات والأنهار تتجمد من الأعلى إلى الأسفل، والجليد يطفو على الماء.
- الماء في درجة حرارة الغرفة.
الماء السائل النقي في درجة حرارة الغرفة عديم الرائحة والمذاق وعديم اللون تقريبًا. كما أن الماء لا لون له.
- يحتوي الماء على ثاني أعلى سعة حرارية نوعية لجميع المواد المعروفة.
الأمونيا لديها أعلى درجة حرارة محددة. يحتوي الماء أيضًا على حرارة عالية من التبخير (40.65 كيلوجول · مول -1). تنتج الحرارة النوعية العالية وحرارة التبخر عن الدرجة العالية من الترابط الهيدروجيني بين جزيئات الماء. ومن نتائج ذلك أن الماء لا يخضع لتقلبات درجات الحرارة السريعة. على الأرض، هذا يساعد على منع التغيرات المناخية الدراماتيكية.
إقرأ أيضاً… لماذا يطفو الخشب فوق الماء؟
خصائص الماء الكيميائية.
الأسماء الأخرى للمياه هي أول أكسيد الهيدروجين وأكسيدان وحمض الهيدروكسي وهيدروكسيد الهيدروجين.
- الصيغة الجزيئية للماء هي H2O
- الكتلة المولية: 18.01528 (33) جم / مول
- الكثافة: 1000 كجم / م3 ،سائل (4 درجات مئوية) أو 917 كجم / م 3، صلب
- نقطة الانصهار: 0 درجة مئوية، أو 32 درجة فهرنهايت (273.15 كلفن)
- نقطة الغليان: 100 درجة مئوية، أو 212 درجة فهرنهايت (373.15 كلفن)
- الحموضة (pKa): 15.74
- القاعدية (pKb): 15.74
- معامل الانكسار: (nD) 1.3330
- اللزوجة: 0.001 باسكال عند 20 درجة مئوية
- الهيكل البلوري: سداسي