10:26 ص
الري و المياه -
كتب الزراعة
كتاب : الماء بين العلم و الإيمان
عدد صفحات الكتاب : 409 صفحة
الماء، مادة تتكون من العناصر الكيميائية الهيدروجين والأكسجين، وتوجد في الحالات الغازية والسائلة والصلبة. وهو واحد من أكثر المركبات وفرة وضرورية. سائل لا طعم له ولا رائحة في درجة حرارة الغرفة، وله قدرة مهمة على إذابة العديد من المواد الأخرى. وفي الواقع، فإن تعدد استخدامات الماء كمذيب أمر ضروري للكائنات الحية. يُعتقد أن الحياة نشأت في المحاليل المائية لمحيطات العالم، وتعتمد الكائنات الحية على المحاليل المائية، مثل الدم والعصارات الهضمية، في العمليات البيولوجية. يوجد الماء أيضًا على الكواكب والأقمار الأخرى داخل النظام الشمسي وخارجه. في الكميات الصغيرة، يبدو الماء عديم اللون، لكن الماء في الواقع له لون أزرق جوهري ناتج عن امتصاص طفيف للضوء عند الأطوال الموجية الحمراء.
على الرغم من أن جزيئات الماء بسيطة في تركيبها (H2O)، إلا أن الخواص الفيزيائية والكيميائية للمركب معقدة للغاية، وهي ليست نموذجية لمعظم المواد الموجودة على الأرض. على سبيل المثال، على الرغم من أن رؤية مكعبات الثلج تطفو في كوب من الماء المثلج أمر شائع، إلا أن مثل هذا السلوك غير معتاد بالنسبة للكيانات الكيميائية. بالنسبة لكل مركب آخر تقريبًا، تكون الحالة الصلبة أكثر كثافة من الحالة السائلة؛ وبالتالي، فإن المادة الصلبة سوف تغوص في قاع السائل. إن حقيقة طفو الجليد على الماء أمر بالغ الأهمية 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 يغوص، مما يعرض المزيد من الماء لدرجة الحرارة الباردة. وبالتالي، ستتجمد البركة في نهاية المطاف، مما يؤدي إلى مقتل جميع أشكال الحياة الموجودة فيها.
يوجد الماء كسائل على سطح الأرض في الظروف العادية، مما يجعله لا يقدر بثمن للنقل والترفيه وكموطن لعدد لا يحصى من النباتات والحيوانات. حقيقة أن الماء يتحول بسهولة إلى بخار (غاز) يسمح له بالانتقال عبر الغلاف الجوي من المحيطات إلى المناطق الداخلية حيث يتكثف، وعلى شكل أمطار، يغذي الحياة النباتية والحيوانية
يتكون جزيء الماء من ذرتي هيدروجين، ترتبط كل منهما برابطة كيميائية واحدة مع ذرة الأكسجين. تحتوي معظم ذرات الهيدروجين على نواة تتكون من بروتون فقط. يوجد شكلان من النظائر، الديوتيريوم والتريتيوم، حيث تحتوي النوى الذرية أيضًا على نيوترون واحد ونيوترونين، على التوالي، بدرجة صغيرة في الماء. يعتبر أكسيد الديوتيريوم (D2O)، الذي يسمى الماء الثقيل، مهمًا في الأبحاث الكيميائية ويستخدم أيضًا كمهدئ للنيوترونات في بعض المفاعلات النووية.
على الرغم من أن صيغته (H2O) تبدو بسيطة، إلا أن الماء يظهر خصائص كيميائية وفيزيائية معقدة للغاية. على سبيل المثال، نقطة انصهاره 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت)، ونقطة الغليان 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت)، أعلى بكثير مما هو متوقع بالمقارنة مع المركبات المماثلة، مثل كبريتيد الهيدروجين والأمونيا. في حالته الصلبة، أي الجليد، يكون الماء أقل كثافة منه 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 بذرة الأكسجين بزاوية قدرها 104.5 درجة. مسافة O―H (طول الرابطة) هي 95.7 بيكومتر (9.57 × 10−11 متر، أو 3.77 × 10−9 بوصة). نظرًا لأن ذرة الأكسجين لديها سالبية كهربية أكبر من ذرة الهيدروجين، فإن روابط O―H في جزيء الماء تكون قطبية، حيث يحمل الأكسجين شحنة سالبة جزئية (δ−) والهيدروجين له شحنة موجبة جزئية (δ+).
تنجذب ذرات الهيدروجين الموجودة في جزيئات الماء إلى المناطق ذات الكثافة الإلكترونية العالية ويمكن أن تشكل روابط ضعيفة تسمى روابط الهيدروجين مع تلك المناطق. وهذا يعني أن ذرات الهيدروجين الموجودة في جزيء ماء واحد تنجذب إلى أزواج الإلكترونات غير المترابطة لذرة الأكسجين الموجودة في جزيء الماء المجاور. يُعتقد أن بنية الماء السائل تتكون من مجاميع من جزيئات الماء التي تتشكل وتتشكل باستمرار. وهذا النظام قصير المدى، كما يُطلق عليه، يفسر خصائص أخرى غير عادية للمياه، مثل اللزوجة العالية والتوتر السطحي.
تحتوي ذرة الأكسجين على ستة إلكترونات في غلافها الخارجي (التكافؤ)، والتي يمكن أن تحتوي على إجمالي 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 بذرتي هيدروجين، يمتلئ الغلاف الإلكتروني الخارجي لذرة الأكسجين...
------------------
--------------------------
ليست هناك تعليقات: