ما هو الرمز الكيميائي للماء وما خصائصه الكيميائية وما مكوناته، وهو سائل نقي بدون لون أو طعم أو رائحة، ويشكل 70٪ من سطح الأرض سواء كانت مياه مالحة. أو عذب، ويتواجد الماء في الطبيعة في ثلاث حالات، وهي سائلة وصلبة وغازية، وفي هذه المقالة على الموقع المنهاجي سيتم الإجابة على السؤال، وكذلك مناقشة الخصائص الكيميائية للماء، وكذلك كبيان لمكونات مياه البحر والمحيطات والأنهار والبحيرات.
ما هو الرمز الكيميائي للماء وما خصائصه الكيميائية وما مكوناته
يتكون جزيء الماء (H2O) من ذرة أكسجين واحدة تتحد مع ذرتين من الهيدروجين. يتميز جزيء الماء بخصائصه القطبية بسبب عدم وجود شحنة كهربائية مماثلة بين طرفيه ؛ وذلك لأن نواة ذرة الأكسجين المكونة من 8 بروتونات جيدة ومحفزة في النقل، ولديها قدرة أكبر على جلب الإلكترونات مقارنة بقدرة نواة ذرة الهيدروجين التي تتكون من بروتون واحد بشحنة موجبة، وبناءً عليه، تتشكل شحنة كهربائية سالبة بجانب الأكسجين وشحنة أخرى غير سالبة بالقرب من الهيدروجين، ويتشكل الماء من خلال دورة الماء في الطبيعة التي تنتج عن تفاعل الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري معًا، يتفاعل الماء مع كل مكونات تلك المغلفات.
يتأثر بعوامله الصناعية والطبيعية، وخلال ذلك يذوب عددًا كبيرًا من المواد المعدنية والكيميائية والعضوية ؛ نتيجة لقدرته الفائقة على إذابة أنواع مختلفة من المواد، وبالتالي فإن العناصر الكيميائية للماء تختلف من مكان إلى آخر حسب المواد المختلفة الذائبة فيه، مما يخلق تنوعًا هائلاً في أشكاله وتكوينه الطبيعي، حيث التجميع الكيميائي لتغييرات المياه نتيجة تأثيرها على الملوثات الصناعية والأنشطة البشرية والزراعية بالإضافة إلى أنشطة المعالجة. المياه التي تختلف حسب منشأ ونوعية المياه.
الخواص الكيميائية للماء
يتميز الماء بمجموعة من الخصائص الكيميائية التي جعلته أساسًا في مختلف مجالات الحياة اليومية، فلا يمكن الاستغناء عنه في كثير من المجالات، ومن هذه المواصفات ما يلي/
تحييد الحمض
يعتبر الماء مادة محايدة كيميائياً، لأن حموضته وقاعدته سبع درجات، وبالتالي لا يمكن اعتباره مادة حمضية أو مادة أساسية. الذوبان يذوب الماء جميع المواد لأنه مادة قطبية تحتوي على أيونات حرة، فتذوب الكثير من الأملاح والمواد في الماء، فلا يتبقى ماء نقي 100٪ لأن غازات وأملاح هنا تذوب فيه.
وزن
يُعرف بالماء الثقيل، وهو مركب يتكون من اتحاد الديوتيريوم مع الأكسجين. تتكون قطرة ماء واحدة من ملايين الجسيمات التي تتكون من ذرات الأكسجين والهيدروجين. يتكون الماء النظيف من نسبة صغيرة من الديوتيريوم، والمعروف باسم ذرة الهيدروجين التي تزن أكثر من الذرة العادية، لذلك يطلق عليها اسم الماء المركب. من ذرات الديوتيريوم وذرات الأكسجين في الماء الثقيل.
جاهزية التوصيل الكهربائي
الماء موصل جيد للكهرباء بسبب كمية الأملاح الذائبة فيه. إنه وحده موصل كهربائي سيء.
العلاقات الكيميائية
يعتبر الماء تركيبًا صلبًا مُجمَّعًا، لأن تركيبته الكيميائية تمنحه تلك الكثافة. يتكون جزيء الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين، لذلك هناك إلكترونان يدوران حول نواتين في ذرات هيدروجين مختلفة، وهناك مساحة لإلكترونين، وذرة الأكسجين بها ستة إلكترونات، وهناك مجال لـ اثنين آخرين. تمتلئ كلتا الذرتين بنقص في ذرات الهيدروجين والأكسجين لتشكيل جزيء ماء قوي ومترابط.
المتانة والترابط
يعد الماء من أصعب السوائل من حيث التماسك والتماسك، ويمكن ملاحظة ذلك من خلال وضعه في وعاء وملاحظة جاذبية سطحه للداخل كما لو كان شيئًا ما يجذبه. تنظيم القطرات، ونتيجة لهذه الخاصية، كلما قل قطر الأنبوب الذي يقع فيه الماء، يرتفع إلى الأعلى كما لو كان يتسلق جدرانه، وهذا ما يعرف بالخاصية التناضحية التي تجعل ينتقل الماء من التربة عبر جذوع الأشجار وفروعها، وهذه الميزة أيضًا مسؤولة عن حركة الدم في الأوعية الدموية في جسم الإنسان.
الاستقرار الحراري
يغلي الماء عند 100 درجة، وهذا ماء خاص به بدون مركبات الهيدروجين المقابلة في التجميع ؛ لأنه يغلي عند درجة حرارة 70، إذا كان الماء مثله، لكان موجودًا على سطح الأرض عند درجات الحرارة العادية مثل البخار. معامل درجة حرارة الماء المحدد، بينما ترتفع الرمال الساحلية بالقرب من البحار والمحيطات ومياهها منخفضة الحرارة، ونجدها باردة في الليل والماء دافئ.
منحنى الكثافة المتميز
من الخصائص الفريدة التي تعتبر شذوذًا في الماء أنه إذا تم تبريده ينقص حجمه وتزداد كثافته، وتتوقف هذه الميزة عند أربع درجات مئوية، وإذا تم تبريده أكثر، فإن حجمه بدلاً من التراجع يتسع .
المكونات المائية للأنهار والبحيرات
تشترك الممرات المائية والبحيرات في نفس التركيب المائي، وهذا يعتمد على عدة عوامل مدخلات الغلاف الجوي مثل الغازات والعمليات البيولوجية وتصريف المياه الجوفية وتفاعلات المياه مع المعادن في مجرى النهر أو التربة. منها، في حين أن تكوين مياه المجاري المائية يشبه تكوين المياه الضحلة، وفي الأسطر التالية تعتبر أهم مكونات مياه المجاري والبحيرات
- الكالسيوم (Ca + 2).
- المغنيسيوم (ملغ + 2).
- صوديوم (Na + 1).
- البوتاسيوم (K + 1).
- كربونات (HCO3-1).
- كبريتات (SO4-2).
- الكلور (Cl-1).
- البورون (ب).
- مجموع مواد الجهير الذائبة (TDS).
مكونات مياه البحر والمحيطات
وتتميز مياه البحار والمحيطات بالملوحة الشديدة. نظرا لارتفاع نسبة الملح المذاب فيه والتي تشكل عادة حوالي 3.5٪ من كتلته، نتيجة ذوبان الرواسب المعدنية في الماء طوال دورة المياه الطبيعية، وتختلف نسبة الملوحة ومكونات مياه البحر حسب إلى الموقع الجغرافي والعمق، حيث تكون نسبة المواد المذابة أعلى في المياه القطبية الباردة، ونسبة ملوحة الماء عند التقاء مياه المحيط بالمياه العذبة من مصب النهر، بينما تكون نسبة ملوحة الماء يكون الماء أكبر إذا كانت نسبة رشه عالية ؛ مثل البحر الميت الذي تبلغ نسبة الملوحة فيه 30٪، أي حوالي 9 أضعاف متوسط الملوحة في المحيطات.
تختلف كثافة مياه البحر عن كثافة المياه العذبة. وذلك لأن مياه البحر تحتوي على كميات كبيرة من المواد المذابة، وبالتالي تتضاعف كتلتها، وبقسمة الكتلة على وحدة حجم، يتضح أن وفرة مياه البحر أكبر من كثافة المياه العذبة، وكلما قلت الوفرة وملوحة الماء، كلما اقتربت من السطح، وتنزل المياه ذات الكثافة العالية إلى قاع المحيط. وتجدر الإشارة إلى أن كثافة الماء تتأثر بدرجة الحرارة أيضًا. الماء البارد أكثر كثافة من الماء الدافئ، ويؤدي الاختلاف في وفرة الماء إلى تكوين تيارات بحرية عميقة تنقل المياه من عمق إلى آخر. ومن أهم مكونات مياه البحر ما يلي
- الكلور (-Cl).
- صوديوم (+ Na).
- الكبريت (SO4 + 2).
- المغنيسيوم (ملغ + 2).
- الكالسيوم (Ca + 2).
- البوتاسيوم (+ ك). بروميد (-بر).
- السترونتيوم (الأب).
- الفلور (-F).
- السيليكون (H4SiO4).
- الهيدروجين (+ H).
- البورون (BO4-3).
- بيركربونات (-HCO3).
- إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS).
- الكربون العضوي المذاب (DOC)