المحتوى
إذا كنت قادرا على رؤية جزيء الماء (H2O) عن قرب ، يبدو إلى حد ما مثل رأس دائري مع اثنين من الأذنين المتمركزة في الموضعين 10 و 2. فكر ميكي ماوس. "الآذان" هما أيون الهيدروجين بينما "الرأس هو أيون الأكسجين. لأن أيونات الهيدروجين تحمل شحنة موجبة وأيون الأكسجين سالبة ، فإن هذا الترتيب يمنح الجزيء قطبية صافية ، مثل المغناطيس. من جزيء الماء يعطي الماء أربع خصائص تجعله لا غنى عنه للحياة ، وله تماسك ونقطة غليان مرتفعة نسبيا ، وهو أقل كثافة في الحالة الصلبة من الحالة السائلة ، وهو مذيب جيد بشكل استثنائي.
الجذب المغناطيسي
هيكل جزيء الماء هو رباعي الاسطح مشوه. تشكل أيونات الهيدروجين زاوية 104.5 درجة مع جزيء الأكسجين. والنتيجة هي أنه على الرغم من أن الجزيء محايد كهربائيًا ، إلا أنه يحتوي على أقطاب ، تمامًا كما يفعل المغناطيس. ينجذب الجانب السلبي لأحد الجزيئات إلى الجانب الإيجابي من المحيطين به. تُعرف هذه الجاذبية باسم رابطة الهيدروجين ، ورغم أنها ليست قوية بما يكفي لكسر الروابط التساهمية التي تحافظ على الجزيئات معًا ، إلا أنها قوية بما يكفي لإنتاج سلوك شاذ يميز الماء عن السوائل الأخرى.
أربع خصائص الشاذة
يعتمد الطهاة على الطبيعة القطبية للمياه كلما استخدموا فرن ميكروويف. نظرًا لأن الجزيئات تشبه المغناطيس ، فإنها تستجيب للإشعاع عالي التردد من خلال الاهتزاز ، كما أن طاقة هذه الاهتزازات هي التي تنتج الحرارة لطهي الطعام. هذا مثال على أهمية قطبية H2أوه ، ولكن هناك أكثر أهمية منها.
تماسك: بسبب الجاذبية المغناطيسية التي تمارسها جزيئات الماء على بعضها البعض ، يميل الماء السائل إلى "الالتصاق". يمكنك رؤية ذلك عندما تقترب خرزتان من المياه على سطح مستو وناعم. عندما تقترب بما فيه الكفاية ، فإنها تندمج بطريقة سحرية في قطرة واحدة. تمنح هذه الخاصية ، التي تسمى التماسك ، توتر سطح الماء الذي تستغله الحشرات ذات الأقدام الكبيرة لتكون قادرة على المشي على السطح. يسمح للجذور بامتصاص الماء في تيار مستمر ويضمن عدم فصل الماء الذي يتدفق عبر الشعيرات الدموية الدقيقة ، مثل الأوردة.
نقطة الغليان العالية: درجة غليان الماء ليست عالية عند مقارنتها ببعض السوائل ، مثل الجليسرين أو زيت الزيتون ، لكن يجب أن تكون أقل مما هي عليه. المركبات المكونة من عناصر في نفس المجموعة مثل الأكسجين في الجدول الدوري ، مثل السيلينيوم الهيدروجيني (H2س) وكبريتيد الهيدروجين (H2S) ، لديها نقاط الغليان التي هي 40 إلى 60 درجة مئوية تحت الصفر. وترجع درجة الغليان المرتفعة للمياه إلى الطاقة الإضافية اللازمة لكسر روابط الهيدروجين. بدون الجذب المغناطيسي الذي تمارسه جزيئات الماء على بعضها البعض ، فإن الماء يتبخر عند درجة حرارة -60 درجة مئوية ، ولن يكون هناك ماء سائل ولا حياة على الأرض.
الجليد أقل كثافة من الماء: التماسك الإضافي المقدم من رابطة الهيدروجين يضغط الماء معًا في الحالة السائلة. عندما يتجمد الماء ، يؤدي الجذب / التنافر الإلكتروستاتي إلى إنشاء هيكل شبكي أكثر اتساعًا. الماء هو المركب الوحيد الأقل كثافة في الحالة الصلبة ، وهذا الشذوذ يعني أن الجليد يطفو. إذا لم يحدث ذلك ، فسوف يموت كل نظام بيئي بحري كلما كان الطقس باردًا بدرجة كافية لتجميد الماء.
الماء مذيب عالمي: بسبب ارتباطه الهيدروجيني القوي ، يذوب الماء مواد أكثر من أي سائل آخر. هذا مهم بالنسبة للكائنات الحية التي تستمد غذائها من المواد الغذائية الذائبة في الماء. تعتمد معظم الكائنات الحية أيضًا على الإلكتروليت ، وهي محاليل مائية تحتوي على ذرات أيونية ، لنقل الإشارات الكهربية الحيوية.