ما هي المعلومات الدقيقة حول سؤال “هل تعلم أن الماء يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين”؟ يُعتبر الماء من أهم العناصر الحيوية على سطح الأرض، وهو العامل الأساسي لاستمرارية الحياة على كوكبنا. لهذا السبب، يسعى الكثيرون إلى فهم المكونات الكيميائية التي تساهم في تكوين الماء. من خلال هذا المقال، سنتناول بالتفصيل التركيب الكيميائي للماء.
الماء يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين
يُعرف الماء باسم الحالة السائلة لمركب الهيدروجين والأكسجين. وقد كان الفلاسفة القدماء يرون أن الماء يشكل العنصر الأساسي لكل المواد السائلة، وظل هذا الاعتقاد مستمرًا حتى القرن الثامن عشر. الصيغة الكيميائية للماء تُكتب (H2O)، مما يعني أن كل جزيء ماء يتكون من ذرة أكسجين مرتبطة كيميائيًا بذرتين من الهيدروجين. وهذا يُظهر أن الماء هو مركب وليس عنصراً، ويمكننا الإشارة إلى الماء أيضًا باسم “جزيء”، حيث يُعرف الجزيء بأنه أي مادة كيميائية ناتجة عن الترابط الكيميائي لذرتين أو أكثر.
يتم تعريف الماء على أنه مادة تتكون من عنصري الهيدروجين والأكسجين، وهو موجود في الطبيعة في ثلاث حالات: الحالة الصلبة والحالة السائلة والحالة الغازية. كما يُعتبر الماء واحدًا من المركبات الأكثر انتشارًا في الطبيعة وأحد أهم العناصر للكائنات الحية. يتمتع الماء بعدة خصائص تجعله مختلفًا عن باقي المركبات، ومن بين تلك الخصائص:
- الماء خالي من الطعم ولون ورائحة.
- قد يظهر الماء أحياناً باللون الأزرق، بسبب امتصاصه للضوء عند الأطوال الموجية الحمراء.
- يُعتبر الماء مذيبًا قويًا للعديد من المواد الكيميائية.
- يُعتبر الماء أحد العناصر الأساسية الضرورية للحياة.
- تمتاز المياه بقوة التلاصق، مما يتيح لها خاصية الشعرية، على سبيل المثال، عند وضع الماء في أنبوب ضيق، ترتفع جزيئات الماء إلى الأعلى بسبب تلاصقها مع جدران الأنبوب الزجاجي.
- تتصل العناصر المكونة لجزيء الماء من خلال روابط تساهمية.
- يتخذ جزيء الماء شكلًا منحنيًا، حيث يتكون من ذرة أكسجين وذرتين من الهيدروجين، وتبلغ زاوية الانحناء بين هذه المكونات حوالي 105 درجات.
- يتضمن الغلاف الجوي المحيط بنا كميات مختلفة من بخار الماء، مما يعني أنه يمكن القول إننا محاطون بالماء طوال الوقت رغم عدم رؤيتنا له.
- أجرى العالم هنري كافنديش تجربة أدت إلى اكتشاف جزيء الماء، حيث أحرق كميات محددة من غاز الأكسجين وغاز الهيدروجين، وكان الماء هو الناتج الوحيد.
- أكد العالم أنطوان لافوازييه اكتشاف كافنديش من خلال تجربة لتحليل الماء نتج عنها عنصري الهيدروجين والأكسجين.
- في عام 1871، وضع العالم الإيطالي ستانيسلاو كانيزارو الصيغة الكيميائية للماء (H2O).
- لا تبدأ دورة المياه في مكان محدد، لكن يُفترض أنه ينطلق من المحيطات.
- يُعرف الماء أيضًا بأسم “أكسيد الهيدروجين”.
حالات الماء الكيميائية
يتكون الماء كيميائيًا من ثلاث حالات، وهي كالتالي:
- الحالة الصلبة
يتمتع الماء في هذه الحالة بميزات محددة، ومن أهمها:
- يتواجد الماء على شكل ثلج ذي لون أبيض ناصع.
- يبدأ الماء في التجمد عند الوصول إلى درجة حرارة صفر مئوي.
- الحالة الغازية
يظهر الماء في هذه الحالة على شكل بخار، ويتحول إلى هذه الحالة عند بلوغه درجة الغليان التي تعادل 100 درجة مئوية.
- الحالة السائلة
تعتبر الحالة السائلة هي الحالة الأكثر شيوعًا للماء، حيث يكون بلا لون أو رائحة. يشكل الماء السائل نحو 70% من مساحة الكرة الأرضية، ويتواجد في هذه الحالة عند درجات الحرارة بين نقطة التجمد ونقطة التبخر.
على كوكب الأرض، يُوجد الماء في البحار والمحيطات بنسبة تصل إلى 96.5%، وفي الأنهار الجليدية القطبية بنسبة 1.74%، وفي رواسب طبقات المياه الجوفية والتربة الصقيعية بنسبة 1.72%. أما النسبة المتبقية، فتوزع بين البحيرات ورطوبة التربة بنسبة 0.04%.
