الخواص الفيزيائية للماء

نحن نعيش على كوكب تهيمن عليه المياه ، حيث يتم تغطية أكثر من 70 ٪ من سطح الأرض مع هذا الجزيء البسيط ، و يقدر العلماء أن الغلاف المائي يحتوي على حوالي 1.36 مليار كيلو متر مكعب من هذه المادة في الغالب على شكل سائل (مياه) تحتل المنخفضات الطبوغرافية على الأرض ، و ثاني أكثر أشكال جزيئات الماء شيوعًا على كوكبنا هو الجليد.

الماء

– الماء هو المكون الرئيسي لجميع أشكال الحياة تقريبًا ، و تحتوي معظم الحيوانات و النباتات على أكثر من 60٪ من الماء بالحجم ، و من دون ماء ربما لم تتطور الحياة على كوكبنا ، و يحتوي الماء على بنية ذرية بسيطة للغاية ، حيث يتكون هذا الهيكل من ذرتين هيدروجين مرتبطتين بذرة أكسجين واحدة ، و طبيعة البنية الذرية للمياه لها خصائص كهروكيميائية فريدة من نوعها ، و يحتوي جانب الهيدروجين لجزيء الماء على شحنة موجبة طفيفة  ، على الجانب الآخر من الجزيء توجد شحنة سالبة.

– يتكون التركيب الذري لجزيء ماء من ذرتين هيدروجين ينضما إلى ذرة أكسجين واحدة، و تؤدي الطريقة الفريدة التي ترتبط بها ذرات الهيدروجين إلى ذرة الأكسجين إلى أن يكون جانب واحد من الجزيء له شحنة سالبة و أن تكون المنطقة في الاتجاه المعاكس تحمل شحنة موجبة ، و تؤدي قطبية الشحنة الناتجة إلى جذب جزيئات من الماء إلى بعضها البعض لتشكل روابط جزيئية قوية.

طبيعة جزيئات الماء

– جزيئات الماء ترتب نفسها بأنماط مختلفة بوضوح ، و كل ترتيب لهذه الجزيئات يحدد طبيعة هذا المركب الفريد ، حيث يؤدي الترتيب الجزيئي للثلج إلى زيادة الحجم و انخفاض الكثافة ، كما إن توسع جزيء الماء عند التجميد يسمح للجليد بالطفو فوق الماء السائل.

– هناك أنماط متميزة لجزيئات الماء أثناء تغيير حالتها الفيزيائية من الجليد إلى الماء إلى الغاز ، و ترتب جزيئات الماء المجمد نفسها في نمط هندسي جامد محدد للغاية ينجم عن كتلة الماء التي يمكن أن تتسع و تقل الكثافة ، ففي المرحلة السائلة ، ترتب جزيئات الماء نفسها في مجموعات صغيرة من الجسيمات الملتصقة.

– حقيقة أن هذه الترتيبات الصغيرة تسمح للمياه السائلة للتحرك و التدفق ، و تكون جزيئات الماء في شكل غاز مشحونة بدرجة عالية بالطاقة ، و تؤدي هذه الحالة عالية الطاقة إلى تحرك الجزيئات دائمًا مما يقلل من احتمال ترابط الروابط بين الجزيئات الفردية.

 الخصائص الفيزيائية للماء

– الماء لها حرارة محددة عالية ، الحرارة النوعية هي كمية الطاقة المطلوبة لتغيير درجة حرارة المادة ، لأن الماء يحتوي على حرارة عالية محددة ، يمكنه امتصاص كميات كبيرة من الطاقة الحرارية قبل أن يبدأ في التسخين ، و يعني أيضًا أن الماء يُطلق طاقة حرارية ببطء عندما تتسبب الحالات في تبريدها ، و تسمح الحرارة العالية الخاصة بالماء بالاعتدال في مناخ الأرض و تساعد الكائنات الحية على تنظيم درجة حرارة جسمها بشكل أكثر فعالية.

– المياه في حالة نقية لديها درجة حموضة محايدة ، و نتيجة لذلك فإن المياه النقية ليست حمضية و لا أساسية ، و يغير الماء درجة الحموضة عند تحلل المواد فيه ، حيث يحتوي المطر على درجة حموضة طبيعية من حوالي 5.6 لأنه يحتوي على ثاني أكسيد الكربون المشتق الطبيعي و ثاني أكسيد الكبريت.

– تجري المياه الحرارة بسهولة أكبر من أي سائل باستثناء الزئبق ، هذه الحقيقة تتسبب في وجود أجسام كبيرة من الماء السائل مثل البحيرات و المحيطات التي لديها بشكل أساسي درجة حرارة عمودية موحدة.

– توجد جزيئات الماء في شكل سائل فوق نطاق هام من درجات الحرارة من 0 إلى 100 درجة مئوية ، و تتيح هذه المجموعة لجزيئات الماء أن تكون سائلة في معظم الأماكن على كوكب الارض.

– الماء هو مذيب عالي ، كما إنها قادرة على إذابة عدد كبير من المركبات الكيميائية المختلفة ، و تمكّن هذه الميزة الماء من حمل المغذيات المذيبة في الجريان السطحي و تدفق المياه الجوفية ، و في جوف الكائنات الحية.