يتكون الماء من الهيدروجين كيف اصنف الماء، وهي مادة تتكون من العناصر الكيميائية الهيدروجين و الأكسجين والموجودة في الدول الغازية والسائلة والصلبة. إنه واحد من أكثر المركبات وفرة وضرورية. سائل عديم الطعم والرائحة في درجة حرارة الغرفة ، وله قدرة مهمة على إذابة العديد من المواد الأخرى. في الواقع ، تعد تعددية استخدامات الماء كمذيب أمر ضروري للكائنات الحية. يُعتقد أن الحياة نشأت في المحاليل المائية لمحيطات العالم ، وتعتمد الكائنات الحية على المحاليل المائية ، مثل الدمو العصائر الهضمية ، للعمليات البيولوجية. توجد المياه أيضًا على الكواكب والأقمار الأخرى داخل وخارج النظام الشمسي. في الكميات الصغيرة ، يبدو الماء عديم اللون.
يتكون الماء من الهيدروجين كيف اصنف الماء
- كيمياء الماء
على الرغم من أن جزيئات الماء بسيطة في التركيب (H 2 O) ، إلا أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمركب معقدة للغاية ، وهي ليست نموذجية لمعظم المواد الموجودة على الأرض . على سبيل المثال ، على الرغم من أن مشهدمكعبات الثلج العائمة في كوب من الماء المثلج أمر شائع ، مثل هذا السلوك غير معتاد للكيانات الكيميائية. بالنسبة لكل مركب آخر تقريبًا ، فإنالحالة الصلبة أكثر كثافة من الحالة السائلة ؛ وهكذا ، ستغرق المادة الصلبة في قاع السائل. حقيقة أن الجليد يطفو على الماء أمر مهم للغاية في العالم الطبيعي ، لأن الجليد الذي يتشكل على البرك والبحيرات في المناطق الباردة من العالم يعمل كحاجز عازل يحمي الحياة المائية أدناه. إذا كان الجليد أكثر كثافة من الماء السائل ، فإن الجليد المتكون على البركة سوف يغرق ، وبالتالي يعرض المزيد من الماء لدرجة حرارة البرودة. وهكذا ، سوف تتجمد البركة في النهاية ، مما يؤدي إلى قتل جميع أشكال الحياة الموجودة.
يحدث المياه كسائل على سطح الأرض في ظل ظروف طبيعية، مما يجعله لا تقدر بثمن لنقل، للترويح عن النفس، وموئلا ل عدد لا يحصى من النباتات و الحيوانات . حقيقة أن المياه يتم تغيير بسهولة إلى بخار (غاز) يسمح لنقلها عن طريق الجو من المحيطات إلى المناطق الداخلية حيث يتكثف و، و المطر ، يغذي محطة والحياة الحيوانية. ( انظر الغلاف المائي: الدورة الهيدرولوجية لوصف الدورة التي يتم من خلالها نقل المياه فوق الأرض.)
نظرًا لأهميتها ، فقد لعبت المياه منذ فترة طويلة دورًا دينيًا وفلسفيًا مهمًا في تاريخ البشرية. في القرن السادس قبل الميلاد ،اعتبر طاليس الميليتوس ، الذي يُنسب إليه الفضل أحيانًا في بدء الفلسفة اليونانية ، الماء باعتباره اللبنة الأساسية الوحيدة للمادة:
إنه الماء الذي يتخذ أشكالاً مختلفة ويشكل الأرض والغلاف الجوي والسماء والجبال والآلهة والبشر والوحوش والطيور والعشب والأشجار والحيوانات وصولاً إلى الديدان والذباب والنمل. كل هذه أشكال مختلفة من الماء. تأمل في الماء.
بعد مائتي عام ، اعتبر أرسطو الماء أحد العناصر الأساسية الأربعة ، بالإضافة إلى الأرض والهواء والنار. استمر الاعتقاد بأن الماء كان مادة أساسية لأكثر من 2000 عام حتى أظهرت التجارب في النصف الثاني من القرن الثامن عشر أن الماء مركب يتكون من عنصري الهيدروجين والأكسجين.
- حصاد المياه
توجد المياه الموجودة على سطح الأرض بشكل أساسي في المحيطات (97.25 في المائة) والقلنسوات الجليدية القطبية والأنهار الجليدية (2.05 في المائة) ، مع التوازن في بحيرات المياه العذبة والأنهار والمياه الجوفية . مع نمو سكان الأرض وزيادة الطلب على المياه العذبة ، تزداد أهمية تنقية المياه وإعادة تدويرها.
ومن المثير للاهتمام أن متطلبات نقاء المياه للاستخدام الصناعي غالبًا ما تتجاوز متطلبات الاستهلاك البشري . على سبيل المثال ، يجب أن تكون المياه المستخدمة في الغلايات عالية الضغط نقية بنسبة 99.999998 في المائة على الأقل. لأن مياه البحر تحتوي على كميات كبيرة من الأملاح الذائبة ، يجب تحلية المياه لمعظم الاستخدامات ، بما في ذلك الاستهلاك البشري.
- سد هوفر
يوضح سد هوفر على نهر كولورادو على حدود نيفادا وأريزونا كيف يمكن تسخير الموارد الطبيعية للمياه لمجموعة متنوعة من الأغراض ، بما في ذلك الاستهلاك البشري والري والصناعة.
توضح هذه المقالة التركيب الجزيئي للماء بالإضافة إلى خصائصه الفيزيائية والكيميائية. للمعالجات الرئيسية الأخرى للمياه ، انظر المناخ ؛ أعمال بيئية ؛ الغلاف المائي . جليد . و التلوث .
- الماء السائل
يتكون جزيء الماء من جزئينالهيدروجين الذرات ، يرتبط كل منهما عن واحد السندات الكيميائية إلى الأوكسجين ذرة . تحتوي معظم ذرات الهيدروجين على نواة تتكون فقط من بروتون . اثنين من النظائر أشكال،الديوتيريوم و التريتيوم ، الذي نوى ذرية تحتوي أيضا على واحد واثنين من النيوترونات ، على التوالي، وجدت لدرجة صغيرة في الماء. أكسيد الديوتيريوم (D 2 O) ، يسمىالماء الثقيل ، مهم في البحث الكيميائي ويستخدم أيضًا كوسيط نيوتروني في بعض المفاعلات النووية .
- جزيء الماء
يتكون جزيء الماء من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين. تحتوي ذرة الأكسجين الواحدة على ستة إلكترونات في غلافها الخارجي ، والتي يمكن أن تحتوي على ما مجموعه ثمانية إلكترونات. عندما ترتبط ذرتان من الهيدروجين بذرة أكسجين ، يتم ملء الغلاف الإلكتروني الخارجي للأكسجين.
على الرغم من أن صيغته (H 2 O) تبدو بسيطة ، إلا أن الماء يعرض خصائص كيميائية وفيزيائية معقدة للغاية. على سبيل المثال، في نقطة انصهار ، 0 ° C (32 ° F)، و نقطة الغليان ، و 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت)، وأعلى بكثير مما هو متوقع بالمقارنة مع مماثلة المركبات ، مثل كبريتيد الهيدروجين و الأمونيا . في شكله الصلب ، الجليد ، يكون الماء أقل كثافة مما هو عليه عندما يكون سائلاً ، وهي خاصية أخرى غير عادية. يكمن جذر هذه الحالات الشاذة في التركيب الإلكتروني لجزيء الماء.
جزيء الماء ليس خطيًا ولكنه منحني بطريقة خاصة. ترتبط ذرتا الهيدروجين بـذرة الأكسجين بزاوية 104.5 درجة.
تظهر بنية جزيء الماء ذرتين من الهيدروجين مرتبطة بذرة الأكسجين بزاوية 104.5 درجة.
مسافة O ― H (طول الرابطة ) 95.7 بيكومتر (9.57 × 10 −11 مترًا ، أو 3.77 × 10 −9 بوصات). لأن ذرة الأكسجين لديها أكبر الكهربية من ذرة الهيدروجين، والسندات O-H في جزيء الماء هي القطبية، مع الأكسجين تحمل شحنة سالبة جزئية (δ-) والهيدروجين ذات شحنة موجبة الجزئي (δ +).
هيكل جزيء الماء يوضح شحنات ذرات الهيدروجين والأكسجين
تنجذب ذرات الهيدروجين في جزيئات الماء إلى مناطق ذات كثافة إلكترون عالية ويمكن أن تشكل روابط ضعيفة ، تسمىالروابط الهيدروجينية مع تلك المناطق. هذا يعني أن ذرات الهيدروجين في جزيء ماء واحد تنجذب إلى أزواج الإلكترونات غير المترابطة لذرة الأكسجين على جزيء ماء مجاور . يُعتقد أن بنية الماء السائل تتكون من مجاميع من جزيئات الماء التي تتشكل وتتشكل باستمرار. هذا النظام قصيرة المدى، كما يطلق عليه، وحسابات لخصائص غير عادية أخرى للمياه، مثل فيها عالية اللزوجة و التوتر السطحي .
- قطرات الماء
الماء جزيء قطبي وينجذب إلى الجزيئات القطبية الأخرى. وهكذا ، تتشكل قطرات أو خرزات من الماء على سطح غير قطبي لأن جزيئات الماء تلتصق ببعضها البعض بدلاً من الالتصاق بالسطح.
- تقسيم الماء
و الأوكسجين ذرة ستة إلكترونات في تقريرها الخارجي ( التكافؤ قذيفة)، والتي يمكن أن تعقد ما مجموعه ثمانية إلكترونات. عندما تشكل ذرة الأكسجين رابطة كيميائية واحدة ، فإنها تشترك في أحد إلكتروناتها مع نواة ذرة أخرى وتتلقى في المقابل حصة من الإلكترون من تلك الذرة. عند الارتباط بذرتين من الهيدروجين ، يتم ملء الغلاف الإلكتروني الخارجي لذرة الأكسجين.