الماء و خصائصه

الماء في البيئة

 الماء و خصائصه

البناء الجزيئي للماء

يمتلك الماء شكلاً بسيطاً يتكون من ذرتي هيدروجين [H ] و ذرة أكسجين [O]  تترابط بروابط تساهمية عددة 2 رابطة في الماء كل ذرة هيدروجين ترتبط مع الأكسجين برابطة تساهمية

رابطة تساهمية

البناء الجزيئي للماء ]

الرابطة التساهميه: - رابطة بين ذرتين كل منهم يشارك بنفس العدد من الالكترونات السالبة للوصول إلي الاستقرار باكتمال المدار الأخير .

الزاويا في الماء 109 نظرياً و لكن عملياً  104.5  يعود السبب لوجود زوجي الالكترونات الحرة حول ذرة الأكسجين.

يعتبر الماء جزيء مستقطب: لاحتواءه علي ذرة سالبة الشحنة الأكسجين و ذرة موجبة الشحنة  الهيدروجين بينهم تجاذبا" الكتروستاتيكياً  مما ينتج توزيع غير متوازن للالكترونات داخل الرابطة التساهمية.

الكهروسالبية [الجزيء المستقطب] :- مقدرة ذرة العنصر علي جذب الالكترونات نحوها عند ارتباطها مع ذرات أخرى.

توجد رابطة بين جزيئات الماء تسمى رابطة الهيدروجينية

الرابطة الهيدروجينية : ارتباط ذرة الهيدروجين في إحدى الجزيئات مع ذرات اعلي منها في الكهروسالبية في الجزيء الأخر مثل الأكسجين

هذا  الرسم لشكل البنائي  للماء مع الروابط بين جزيئاتة ؟

وجود الروابط التساهمية و الهيدروجينية في الماء المسئولة عن معظم الصفات للماء

خصائص الماء

أولاً مقاومة التحلل :

يصعب تحلل الماء لعناصره الأولية غازي الهيدروجين و الأكسجين  بسبب 1- وجود الرابطة التساهمية داخل جزيء الماء 2- ارتباط ذراتة بشكل منحى زاوي

الفائدة من الخاصية :

 يساعد علي عدم تحلل الماء و بقاء المحاليل المائية داخل خلايا الكائنات الحية .

ثانياً : قدرة الماء علي التفاعل مع المركبات الأخرى :

إتحاد الماء مع أكاسيد الفلزات يعطى [ هيدروكسيد الفلز] و حرارة   بينما إتحاد الماء

 مع أكاسيد  اللافلزات يعطى [ أحماض]

الفائدة من الخاصية :

تفتيت  الصخور و تكوين التربة من خلال تفاعل الماء مع مكونات الصخور

ثالثاً التأين و درجة الحموضة:

التأين : تحول جزيئات مركب ما أو ذرات العناصر إلي أيونات موجبة و سالبة .

و معدل تأين الماء منخفض جدا" عند تأين الماء يتحول [H+] و هيدروكسيد سالب [OHـ]  زيادة الهيدروجين الموجب تعنى زيادة الحموضة و زيادة الهيدوكسيد السالب تعنى زيادة القاعدية  الماء النقي متعادل الشحنة

درجة حموضة الدم 7.4 أذا زادت أو قلت تسبب 1- خلل في الوظائف 2- الوفاة

الفائدة من الخاصية :

تتم معظم العمليات الحيوية في مجال محدود من درجات الحموضة و تختل الوظائف أذا زادت أو نقصت عن هذا المجال .

ًالماء مذيب عالمي

تذوب أغلب المواد في الماء بدرجات متفاوتة  بسبب قطبية الماء بسبب الشكل المنحنى الزاوي للروابط التساهمية

يحتفظ الماء بتركيبة الأساسي بسبب قوة الروابط التساهمية و الهيدروجينية .

مثال : يذوب السكر في الماء   عن طريق تداخل جزيئات الماء  داخل جزيئات السكر و تعزل جزيئات السكر

 [ ذوبان بالانتشار] أما ملح الطعام [كلوريد الصوديوم ] يذوب في الماء عن طريق التأين فيتحول لكلور سالب و صوديوم موجب

علل: المحلول المذاب به سكر  لا يوصل الكهرباء و المحلول المذاب به ملح يوصل؟

ج-5 المحلول المذاب به ملح سيوصل الكهرباء لأنة يذوب بطريقة التأين و يتحول لشحنات قادرة علي حمل التيار بينما المحلول المذاب بة سكر لا يوصل لأنه عندما يذوب لا يكون أيونات بل يحاط بجزيئات ماء

الفائدة من الخاصية :

 مهمة في تغذية الكائنات الحية و الاستفادة من الغذاء بذوبان المواد الغذائية في الماء.

خامساً الحرارة النوعية للماء :

الحرارة النوعية :- الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 غم من المادة 1 درجة سلسيوس.

الماء حرارته النوعية عالية فهو يسخن و يبرد ببطيء  لذلك يستخدم في التبريد و يسبب نسيم البحر

الفائدة من الخاصية :

 يمكن جسم الإنسان من مقاومة التغيرات الجوية المختلفة بدرجة كبيرة

سادساً الحرارة الكامنة :

الحرارة الكامنة لانصهار:كمية الحرارة اللازمة لصهر 1غم من الثلج إلي ماء دون تغير في درجه حرارته .

يحتاج الماء للحرارة لتحول من سائل لبخار لذلك يستخدم الماء  في إطفاء الحرائق  فرش الماء علي النار يحول الماء السائل لبخار ماء فيحتاج للحرارة لتحول يأخذها من النار فتنطفئ النار ،[ ارتفاع الحرارة الكامنة للماء].

الفائدة من الخاصية :

 استخدام الماء في إطفاء الحرائق و رش الشوارع بالماء ليبرد  و يلطف الجو.

سابعاً درجة التجمد و الغليان :

يتجمد الماء عند صفر درجة س و يغلي عند 100 درجة مئوية  و يعود ارتفاع درجة غليان الماء بسبب وجود الرابطة الهيدروجينية .

الفائدة من الخاصيتين :

 مهمة لاستمرار الحياة و أتمام جميع وظائفه الحيوية و بقاء الماء في جسد الإنسان.

ثامناً اللزوجة و التوتر السطحي: 

يتميز الماء بلزوجة عالية و كذلك توتر سطحي عالي نسبياً بسبب الرابطة الهيدروجينية  .

  التوتر السطحي: محاولة سطح  السوائل الحرة  الساكنة أن تكون مشدودة لتأخذ اقل مساحة ممكنة .

اللزوجة:- مقاومة السوائل للانسياب بفعل تجاذب جزيئاته بفعل الروابط الموجودة فيه.

من الأمثلة علي التوتر السطحي و اللزوجة العالية للماء  بقاء قطرة الماء معلقة في الحنفية و وقوف البعوض علي سطح الماء .

الفائدة من  الخاصيتين:

  1 - زيادة تماسك مكونات الخلية 2- إكساب الخلية شكلها 3- تقليل فقدان الماء في أجسام الكائنات الحية         4 - امتصاص العصارة الغذائية بواسطة الشعيرات الجذرية عكس الجاذبية.

تاسعاً : قلة كثافة الماء عند تجمده :

 الماء له كثافة أقل و حجم أكبر و هو في حالة  الصلابة عن حالة السيولة

بسبب الرابطة الهيدروجينية عند تجمد الماء يتكون شكل شبة منتظم مملوء بالفراغات و يزيد الحيز المكاني بسبب زيادة الحيز التي تشغله جزيئات الجليد .  الماء في حالة التبخر تكون جزيئاته منفردة و عدد جزيئات

الماء في حالة السيولة[ 2-3 جزيئات] بينما في حالة الجليد الرخو [4 جزيئات] و الجليد الصلب[ 6 جزيئات]

الفائدة من الخاصية :

  مهمة لحماية الكائنات الحية في المناطق المتجمدة .

الأول الماء و خصائصه

•       مسرد المصطلحات:

1- الرابطة التساهميه: - رابطة بين ذرتين كل منهم يشارك بنفس العدد من الالكترونات السالبة للوصول إلي الاستقرار باكتمال المدار الأخير.

2- الكهروسالبية[الجزيء المستقطب]:- مقدرة ذرة العنصر علي جذب الالكترونات نحوها عند ارتباطها مع ذرات أخرى.

3- الرابطة الهيدروجينية: ارتباط ذرة الهيدروجين في إحدى الجزيئات مع ذرات اعلي منها في الكهروسالبية في الجزيء الأخر.

4- التأين:ذرة أو مجموعة ذرات مشحونة بشحنة سالبة أو موجبة.

5- التوتر السطحي: محاولة السوائل الساكنة أن تكون مشدودة لتأخذ اقل مساحة ممكنة.

6- اللزوجة:- مقاومة السوائل للانسياب بفعل تجاذب جزيئاته بفعل الروابط الموجودة فيه.

7- الجزيء المستقطب: جزيء يحتوى ذرة موجبة و أخري سالبة بنهم تجاذب الكترو ستاتيكي

الرسومات المطلوبة

الرابطة الهيدروجينية.

س1 وضح المقصود بكل مما يأتي ؟

[الرابطة التساهميه – الرابطة الهيدروجينية – التوتر السطحي – الجزيء المستقطب ]

س2 علل لما يأتي

 أ- التغير في درجة الحرارة بين الليل و النهار في المناطق الشاطئية أقل بكثير من المناطق الداخلية ؟.

ج –ب  لو جود الماء في المناطق الشاطئية فالحرارة النوعية للماء عالي فهو يسخن ببطيء و يبرد ببطيء فتكون التغيرات في الحرارة أقل.

ب يبرد الجسم عند تبخر العرق؟.

ج-ب العرق ماء يحتاج للحرارة للتحول لبخار يستمدها من محيطة فيأخذ تلك الحرارة من الجسم فيبرد و ارتفاع الحرارة الكامنة للماء .

جـ يستخدم الماء في التبريد ؟

 ج-ج لارتفاع الحرارة النوعية و الكامنة للماء.

د- تعتبر قلة كثافة الماء عند تجمده من أهم الصفات التي تحمى الإحياء المائية و تحافظ علي حياتها؟

ج-د  لان هذا يسبب طفو الثلج عند تجمده الماء مما يجعله يكون طبقة عازلة تعمل علي حماية الكائنات.

لزيادة الحيز المكاني مع قلة كثافة الماء.

ه- الشوائب و الأملاح الذائبة في الماء تزيد من درجة التوصيل للكهرباء؟.

ج –ه  لأنها تتأين فتتحول لايونات موجبة و سالبة قادرة علي حمل الشحنات الكهربائية و توصيلها .

و- يتخذ الماء في حالة السيولة شكل الوعاء الذي يحويه ؟

ج-و بسبب التوتر السطحي العالي للماء.

ز- تبقى قطرة الماء معلقة في الصنبور الماء الوقت ؟

ج-ز  بسبب التوتر السطحي و اللزوجة العالية للماء.

أسئلة إضافية

س1 ما أهميه كل مما يأتي:

1- مقاومة الماء للتحلل.

ج-1 يساعد علي عدم تحلل الماء في الظروف الطبيعية و علي بقاء المحاليل المائية في الخلايا الحية.

2- قدرة الماء علي التفاعل مع المركبات الأخرى.

ج2 مهمة في تكوين التربة و تفتيت الصخور.

3 -ذوبان الماء مع المواد

ج 3 تساعد في تغذية الكائنات الحية عن طريق ذوبان المواد الغذائية في الماء.

4- الحرارة النوعية العالية للماء.

ج -4 تمكن أجساد الكائنات الحية من مقاومة التغيرات الجوية بدرجة كبيرة.

هـ - ارتفاع درجة غليان الماء و تجمده.

ج-هـ مهمة لبقاء الحياة و أتمام العمليات الحيوية.

6- التوتر السطحي و اللزوجة العالية للماء للكائنات الحية.

1- زيادة تماسك مكونات الخلية 2- إكساب الخلية شكلها 3- تقليل فقدان الماء في أجسام الكائنات الحية

7- قلة كثافة الماء عند تجمده.

تحافظ علي حياة الكائنات الحية في المناطق المتجمدة.

س2 علل لما يأتي:

1- صعوبة تحلل الماء لعناصره الأساسية ؟

ج-1 بسبب وجود الرابطة التساهمية في الماء و ترتيب ذراتة بشكل منحى زاوي.

2- درجة غليان الماء عالية ؟

ج- 2 بسبب قوة الرابطة الهيدروجينية التي تربط جزيئات الماء.

3- التوتر السطحي للماء عالي ؟

ج-3  بسبب وجود الرابطة الهيدروجينية .

4- الماء المادة الوحيدة الأقل كثافة و أكبر حجم في حالة الصلابة منها في حالة السيولة ؟

ج-4 بسبب قوة الرابطة الهيدروجينية للماء.

5- الماء يظل محتفظاً بتركيبة الأساسي عند ذوبان المواد فيه ؟

ج-5 بسبب قوة الرابطة التساهميه و الهيدروجينية.

س3 ماذا يحدث في كل من الحالات آلاتية

1- انخفاض مقاومة الماء للتحلل ؟

ج- 1 لما بقى حياة و لا ماء علي وجه الأرض بسبب تحوله لعنصري الهيدروجين و الأكسجين

2- انخفاض درجة حموضة الدم عند الإنسان ؟

ج-2 تختل وظائف الجسم و تسبب الوفاة

3-رش المستنقعات و البرك بالكيروسين [الكاز ]؟

ج-3 سوف يقل التوتر السطحي للماء مما يعنى غرق البعوض عند محاولة الوقوف علي سطح الماء.

4- رش محلول مائي بالسكر و أخر بالملح ؟

ج- 4 المحلول المذاب بة ملح سيوصل الكهرباء لأنة يذوب بطريقة التأين و يتحول لشحنات قادرة علي حمل التيار بينما المحلول المذاب بة سكر لا يوصل لأنه عندما يذوب بالتداخل لا يكون أيونات

س4 أكمل الفراغ

1- عدد جزيئات الماء في حالة السيولة[ 2-3 جزيئات] بينما في حالة الجليد الرخو [4 جزيئات]

2- يتحلل الماء لغازي [ الأكسجين ] و [ الهيدروجين ]

3- إتحاد الماء مع أكاسيد الفلزات يعطى [ هيدروكسيد الفلز]

4- بينما إتحاد الماء مع أكاسيد اللافلزات يعطى [ أحماض]

5- أنواع الروابط في الماء [ تساهميه ] و [ هيدروجينية]

6- درجة الحموضة في الدم [ 7,4]

7- قياس الزاوية في الماء نظرياً[ 109] و عملياً[104,5]

8- درجة غليان الماء [100] سلسيوس بينما درجة تجمده [صفر]سلسيوس.

9- كلما ذاد تركيز المحلول ذادت قدرته علي [توصيل الكهرباء]

10- يذوب الملح في الماء عن طريق [ التأين ]

س5 فسر مع التوضيح كلاً مما يأتي

1- رش الشوارع بالماء في فصل الصيف ؟

ج-1 سوف يبرد الجو في الشارع بسبب الحرارة الكامنة للماء لأنة سوف يتبخر فيحتاج للحرارة لذلك يأخذها من الجو فيبرد الجو.

2- قلة فقدان ثغور الورق للماء ؟

ج-2بسبب التوتر السطحي و اللزوجة العالية للماء مما يجعل جزيئات الماء تتماسك و بالتالي يقل فقدها للماء

  3- عدم تغير درجة حرارة جسم الإنسان في أيام الصيف أو الشتاء ؟

ج-3بسبب الحرارة النوعية العالية للماء الموجود في جسم الإنسان فيمتص أو يفقد طاقة دون تغير في حرارته.

4- قيس محلول بمقياس الحموضة فوجد 8.5 ؟

ج-4هذا يعنى أن المحلول قلويا [قاعديا ] يمتاز بالصفات القاعدية

5- إضافة الملح علي الماء ؟

ج-5 يزيد من درجة توصيل الماء للكهرباء بسبب تأين كلوريد الصوديوم [ملح الطعام ] وتحوله لشحنات سالبة كلور و شحنات موجبة الصوديوم قادرة علي حمل الشحنات الكهربائية.

6- قطبية الماء ؟

ج-6 لأنة يحتوى علي ذرات موجبة الهيدروجين و أخري سالبة الأكسجين بينهم ترابط الكترواستاتيكى.