تركيب الماء وخصائصه

أهمية الماء في الحياة تكمن في أنه سر الحياة على الأرض وهو الأساس الذي يجعل الحياة ممكنة على كوكب الأرض. يتميز الماء عن العناصر الأخرى الموجودة على الأرض بخصائصه المميزة، حيث يتمتع بشفافية تامة ولا يحتوي على أي ألوان، كما أنه لا رائحة له ولا يحتوي على مركبات تعطيه أي رائحة. يشكل الماء نسبة كبيرة من سطح الأرض، حوالي ٧٠٪، وتتكون دورة الماء من تبخره وتكثيفه وهطوله وتجمعه، وتلعب هذه الدورة دورا حيويا في الحفاظ على الحياة على سطح الأرض .

جزئ الماء H2O

عند التحدث بشكل علمي فإن الماء ليس اسمه ماء ولكن هذا اسمه الشائع ولكن يسمى الماء بأكسيد الهيدروجين ، يتكون الماء من أكسجين وهيدروجيز فقط ولا تدخل أية عناصر أخرى في تركيب عنصر الماء النقي ، حيث يتكون الماء من الأكسجين والهيدروجين بنسبة ١إلى ٢ أي أنه يتكون من ذرة أكسجين واحدة إلى ذرتين هيدروجين .

ترمز جزيئات الماء، المعروفة أيضا باسم أكسيد الهيدروجين كيميائيا، بالرمز H2O. عند فحص جزيئات الماء تحت أجهزة التكبير والمجهر، تبين أنها تحتوي على ملايين الجزيئات من الهيدروجين والأكسجين في كل جزيء واحد. هذه الملايين من جزيئات الأكسجين والهيدروجين تتحد بشكل طبيعي لتشكيل غاز الماء، ولا توجد غازات أخرى أو مواد أخرى ضمن تركيب الماء .

في بعض الأحيان، قد يحتوي جزء الماء على ثلاث ذرات هيدروجين، ولكن الذرة الثالثة ليست مماثلة للذرتين الأخريين، بل تكون أثقل في الوزن الجزيئي وتسمى الديوتريوم. ومع ذلك، فإنها لا تزال ذرة هيدروجين في الطبيعة. يتكون جزء الماء الذي يحتوي على ثلاث ذرات هيدروجين من ذرة أكسجين وذرتي هيدروجين عاديتين وذرة هيدروجين ثالثة، وهذه الأخيرة تسمى الديوتريوم .

الماء الذي يحتوي على هذا التركيب يسمى الماء الثقيل بسبب وجود ذرة هيدروجين ثقيلة في تركيبه. تترابط جزيئات الماء معا بواسطة روابط هيدروجينية، حيث تتكون هذه الروابط من ترابط ذرات الهيدروجين مع ذرات الأكسجين الأخرى. النسبة الطبيعية للمغنيسيوم في الماء مناسبة للإنسان .

خصائص الماء

تتميز بخصائص مائية تميزها عن العناصر الأخرى الموجودة على سطح كوكب الأرض.

 الخصائص الفيزيائية للماء

الصيغة الكيميائية للماء المعروفة هي H2O، أي أن الماء يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين، ويرتبط كل منهما بروابط هيدروجينية تنتج عن ارتباط الهيدروجين بذرة الأكسجين .

تتضمن الخصائص الفيزيائية للماء شكلها ومظهرها العادي كسائل شفاف عديم اللون وغير ملون ولا يحتوي على أي مواد ملونة، كما أنه لا يحتوي على طعم أو رائحة .

عندما يتم وضع الماء على النار، لا يغلي إلا عند درجة حرارة مئوية واحدة المعروفة بدرجة غليان الماء، ولا يغلي عند درجات حرارة أدنى من ذلك .

كون الماء له درجة غليان ثابتة ومعروفة، فإنه له أيضا درجة تجمد ثابتة عند الصفر، ولا يتجمد الماء إلا عند هذه الدرجة، كما أن الماء يتميز بالبطء الشديد سواء عند تجمده أو غليانه، وذلك للحفاظ على النظام البيئي .

 الخصائص الكيميائية للماء

يتميز عنصر الماء بأنه يحتوي على خاصية فريدة لا تتميز بها أي من العناصر الأخرى وهي الطبيعة المتذبذبة ، ومعنى كلمة الطبيعة المتذبذة لأي عنصر أخر سواء كان الماء أو بعض المركبات الأخرى هي أن ذلك العنصر يمكن أن يكون حمض أو قاعدة ، أي أنه عندما يدخل في التفاعلات الأخرى يمكنه أن يسلك مجرى الحمض أو القاعدة .

وفقًا لمتطلبات التفاعل، يعني الطبيعة المتذبذبة أن عنصر الماء قادر أيضًا على فقد أو اكتساب الإلكترونات عندما يدخل في أي تفاعل، وذلك بناءً على ما يتطلبه التفاعل من فقد أو اكتساب للإلكترونات .

يتميز الماء بأنه يتفاعل بشكل قوي مع أيونات الملح، فعند تفاعل الماء مع أيونات الملح، يتكون ترسب رطب في المكان التفاعلي نتيجة لاحتواء الماء على مادة عازلة بدرجة عالية، وتسمى هذه الخاصية بخاصية تفاعل التحلل المائي .

حالات الماء في الطبيعة

جميع العناصر والمواد الموجودة في الطبيعة تأخذ هيئة واحدة ويمكن تغيير هيئتها بفعل مكون خارجي، وهذا يؤدي إلى تغيير هيئة تلك العنصر أو المركب، فيما الماء هو العنصر الوحيدالذي يوجد في الطبيعة في ثلاث حالات مختلفة، دون أي تدخل من أي مركبات أو عناصر أخرى .

يوجد الماء في حالتين: الحالة السائلة والحالة الغازية. يكون في الحالة السائلة عندما يكون في ظروف ودرجات حرارة عادية، ويكون في الحالة الغازية عندما يرتفع مستوى حرارة الماء إلى قرب درجة غليانه وهي مائة درجة. عند تلك الدرجة، يبدأ الماء في التبخر والتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية أو البخار .

ثم يوجد الماء في الحالة الصلبة وفي هذه الحالة يكون على شكل ثلج ويبدأ التجمد عندما ينخفض الحرارة أو يقترب من درجة التجمد وهي الصفر، وهذه الثلاث مراحل وحالات الماء بين الحالة الصلبة والسائلة والغازية تعرف بحالات الماء الفيزيائية، والماء متواجد في الطبيعة على كوكب الأرض بأشكال مختلفة وفي أماكن متعددة، ويمكنك معرفة الفرق بين الماء العسر والماء النقي.

توجد المياه على شكل مساحات مائية، وتتضمن تلك المساحات المحيطات والأنهار.

•  مياه الأمطار: تعد تلك الأنواع من المياه هي الأنقى على كوكب الأرض، لأن المياه النقية تتبخر من الأنهار والبحار عند ارتفاع درجة الحرارة، ثم يرتفع البخار المحمل بالماء النقي إلى طبقات الجو العليا، ثم يتكاثف ويتجمع على شكل سحاب، ويهطل هذا الماء مرة أخرى على الأرض على شكل أمطار .
•  تكون مياه الأنهار على كوكب الأرض بشكل أساسي من مياه الأمطار ، وتحتوي تلك المياه على العديد من العناصر الأخرى بسبب مرورها على الصخور وأنواع التربة المختلفة

الأهمية الاقتصادية للماء

الماء له أهميةكبيرة لا يمكن تجاهلها، ومن دون الماء، ستتوقف العديد من العمليات الكبيرة وجميع أشكال الحياة على كوكب الأرض ستواجه صعوبة في الاستمرار. وفي مجال الاقتصاد والصناعة، يحمل الماء أهمية كبيرة، حيث لا يمكن تحقيق تلك الصناعات بدونه.

في مجال الصناعات التحويلية، يتم استخدام مواد ومركبات جاهزة والتي لا تنتج لأي غرض، في صناعة مواد أخرى. في هذه الصناعات، يتم استخدام الماء لغسل وتنظيف المواد، ولتنقيتها من الشوائب التي قد تكون متواجدة بها. وتعرف العملية التي يتم تدوير الماء فيها باسم دورة المياه .