ما هي المعلومة الدقيقة عن سؤال “هل تعلم أن الماء يتكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين واحدة”؟ يعتبر الماء من أهم العناصر الحيوية الموجودة على سطح الأرض، وهو العامل الأساسي لاستمرارية الحياة على كوكبنا. ولهذا السبب يسعى الكثيرون إلى فهم المكونات الكيميائية التي تساهم في تكوين الماء. ومن خلال هذا المقال سنتناول بالتفصيل التركيب الكيميائي للماء.
يتكون الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين
يُعرف الماء بأنه الحالة السائلة لمركب الهيدروجين والأكسجين. اعتقد الفلاسفة القدماء أن الماء هو العنصر الأساسي لجميع المواد السائلة، واستمر هذا الاعتقاد حتى القرن الثامن عشر. الصيغة الكيميائية للماء مكتوبة (H2O)، وتعني أن كل جزيء ماء يتكون من ذرة أكسجين مرتبطة كيميائيا بذرتين هيدروجين. وهذا يدل على أن الماء مركب وليس عنصرا. يمكننا أيضًا الإشارة إلى الماء على أنه “جزيء”، حيث يتم تعريف الجزيء على أنه أي مادة كيميائية تنتج عن الترابط الكيميائي بين ذرتين أو أكثر.
يعرف الماء بأنه مادة مكونة من عنصري الهيدروجين والأكسجين، وهو موجود في الطبيعة في ثلاث حالات: الحالة الصلبة، والحالة السائلة، والحالة الغازية. كما يعتبر الماء من أكثر المركبات انتشارا في الطبيعة ومن أهم العناصر للكائنات الحية. يتمتع الماء بعدة خصائص تجعله مختلفًا عن المركبات الأخرى، ومنها:
- الماء خالي من الطعم واللون والرائحة.
- قد يبدو الماء في بعض الأحيان باللون الأزرق، لأنه يمتص الضوء عند الأطوال الموجية الحمراء.
- الماء مذيب قوي للعديد من المواد الكيميائية.
- الماء هو أحد العناصر الأساسية الضرورية للحياة.
- يتمتع الماء بخصائص لاصقة قوية، مما يسمح له بالحصول على خصائص شعرية. على سبيل المثال، عند وضع الماء في أنبوب ضيق، ترتفع جزيئات الماء إلى الأعلى بسبب التصاقها بجدران الأنبوب الزجاجي.
- ترتبط مكونات جزيء الماء من خلال روابط تساهمية.
- ولجزيء الماء شكل منحني، يتكون من ذرة أكسجين وذرتين هيدروجين، وتبلغ زاوية الانحناء بين هذه المكونات حوالي 105 درجة.
- يحتوي الغلاف الجوي المحيط بنا على كميات متفاوتة من بخار الماء، مما يعني أننا يمكن أن نقول إننا محاطون بالمياه طوال الوقت على الرغم من أننا لا نستطيع رؤيتها.
- أجرى العالم هنري كافنديش تجربة أدت إلى اكتشاف جزيء الماء. قام بحرق كميات محددة من غاز الأكسجين وغاز الهيدروجين، وكان الماء هو الناتج الوحيد.
- وأكد العالم أنطوان لافوازييه اكتشاف كافنديش من خلال تجربة تحلل الماء لينتج عنها عنصري الهيدروجين والأكسجين.
- في عام 1871، طور العالم الإيطالي ستانيسلاو كانيزارو الصيغة الكيميائية للماء (H2O).
- لا تبدأ دورة المياه في مكان محدد، بل يفترض أنها تبدأ في المحيطات.
- يُعرف الماء أيضًا باسم بيروكسيد الهيدروجين.
الحالات الكيميائية للماء
كيميائياً، يتكون الماء من ثلاث حالات، وهي كما يلي:
- الحالة الصلبة
وللماء في هذه الحالة مميزات محددة، أهمها:
- ويوجد الماء على شكل جليد أبيض لامع.
- يبدأ الماء بالتجمد عندما يصل إلى 0 درجة مئوية.
- الحالة الغازية
ويظهر الماء في هذه الحالة على شكل بخار، ويتحول إلى هذه الحالة عندما يصل إلى درجة الغليان، والتي تعادل 100 درجة مئوية.
- الحالة السائلة
السائل هو الحالة الأكثر شيوعًا للمياه، حيث يكون عديم اللون والرائحة. يشكل الماء السائل حوالي 70% من مساحة سطح الأرض، وهو في هذه الحالة يتواجد عند درجات حرارة تتراوح بين نقطة التجمد ونقطة التبخر.
وعلى الأرض، يوجد الماء في البحار والمحيطات بنسبة 96.5%، وفي الأنهار الجليدية القطبية بنسبة 1.74%، وفي رواسب طبقات المياه الجوفية والتربة الصقيعية بنسبة 1.72%. أما النسبة المتبقية فتتوزع بين البحيرات ورطوبة التربة بمعدل 0.04%.