جزيء الماء
يتكون الماء من جزيئات صغيرة، وقطبية على شكل حرف V، والتي تتكون من ذرتين خفيفتين من الهيدروجين ترتبطان بذرة أكسجين أثقل بحوالي 16 مرة، وتكون شحنة الجزيء الكلية متعادلةً، حيث تتوزع الشحنات الموجبة، والسالبة في أماكن مختلفة من الجزيء، فتحتوي كل ذرة هيدروجين على نواة تتكون من بروتون موجب الشحنة مُحاطةً بسحابة إلكترون سالب الشحنة.
تحتوي ذرة الأكسجين على نواة تتكون من ثمانية بروتونات ذات شحنة موجبة، وثمانية نيوترونات غير مشحونة، تحيط بها ثمانية إلكترونات سالبة الشحنة تتحرك في المدارات، فعندما يتشكّل جزيء الماء تتوزع الإلكترونات العشرة على خمسة مدارات، بحيث يدور إلكترونين في كل مدار، ويرتبط زوج واحد من الإلكترونات ارتباطاً وثيقاً بذرة الأكسجين، كما يشكّل زوجان مرتبطان بذرة الأكسجين إلكترونات خارجية لها، ويشكّل آخر زوجين الرابطة التساهمية O-H.[1]
حالات الماء
يتواجد للماء على ثلاث حالات من المادة، وهي كما يأتي:[2]
- الحالة الصلبة: تكون جزيئات الماء في الحالة الصلبة قريبةً جداً من بعضها البعض، مما يمنع شكلها الكلي من أن يتغير، حيث يمتلك الجليد نمطاً منتظماً جداً من الجزيئات المنفصلة عن بعضها البعض، والتي تربطها الروابط الهيدروجينية مشكلةً شبكةً بلورية، حيث تمتلك هذه البلورات مناطق مفتوحة، مما يجعل كثافة الجليد أقل من كثافة الماء السائل، ويتشكل الجليد عندما تكون درجة الحرارة أقل من درجة التجمد، وهي 0 درجة مئوية.
- الحالة السائلة: عندما يتم تسخين الجليد فوق درجة التجمد فإنّ ذلك يؤدي إلى ذوبانه ليصبح ماءً سائلاً، وتصبح قوى الجذب بين جزيئاته ضعيفةً، حيث تبدأ جزيئات الماء بالتحرك، والانزلاق حول بعضها البعض، مما يجعل الماء السائل يأخذ شكل أي علبة يوضع فيها.
- الحالة الغازية: تتحرك جزيئات الماء بسرعة كبيرة في الحالة الغازية، ولا ترتبط ببعضها البعض، كما يغلي الماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية ليتحول إلى بخار الماء، حيث يتكوّن البخار من قطرات صغيرة جداً من الماء، والتي تكون معلقةً في الهواء.
خصائص جزيئات الماء
يتميّز جزيء الماء عن غيره من الجزيئات بالعديد من الخصائص، ومنها ما يأتي:[3]
- ترتبط ذرات الهيدروجين والأكسجين في جزيء الماء بروابط تساهمية قطبية، كما قد يرتبط جزيء ماء واحد بأربعة روابط هيدروجينية كحد لأقصى مع أنواع أخرى.
- يعتبر الماء مذيباً ممتازاً بسبب قطبيته وارتفاع ثابت العزل الكهربائي له، حيث تذوب المواد القطبية والأيونية بشكل جيّد في الماء، وذلك يشمل الأحماض، والعديد من الأملاح، والكحوليات.
- يعتبر الماء النقي عازلاً كهربائياً، ومع ذلك فإنّ الماء منزوع الأيونات قد يحتوي على أيونات، حيث يخضع الماء للتأين التلقائي، لذلك فإنّ معظم المياه تحتوي على كميات ضئيلة من المذاب، والذي يكون الملح في كثير من الأحيان، فيتحلل إلى أيونات، ويزيد من موصلية الماء.
- يعتبر الماء عنصراً مُتقلباً، فقد يكون حامضاً، أو قاعدةً على حد سواء.
- يتيمز الماء بخاصية التماسك، والالتصاق، حيث تلتصق جزيئات الماء ببعضها البعض، وهو ما يُسمى بالتماسك، كما أنها قد تلتصق بالجزيئات الأخرى، وهو ما يُسمى بالالتصاق.[4]
- يمتلك الماء حرارة تبخر عالية.[4]
المراجع
- ↑ Martin Chaplin (26-1-2018), "Water Molecule Structure"، www1.lsbu.ac.uk, Retrieved 30-3-2018. Edited.
- ↑ "It's Just a Phase: Water as a Solid, Liquid, and Gas", www.eo.ucar.edu, Retrieved 30-3-2018. Edited.
- ↑ Anne Helmenstine (12-1-2018), "Water Definition in Chemistry"، www.thoughtco.com, Retrieved 30-3-2018. Edited.
- ^ أ ب "Hydrogen bonds in water", www.khanacademy.org, Retrieved 30-3-2018. Edited.