ما هي الحقيقة وراء سؤال: هل تعلم أن الماء يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأوكسجين؟ يُعتبر الماء من أهم العناصر على وجه الأرض، إذ يعد السبب الرئيسي لاستمرارية الحياة على هذا الكوكب. لذلك، يسعى الكثيرون إلى معرفة التكوين الكيميائي للماء وما يتضمنه. من خلال هذا المقال، سنستعرض تفاصيل التركيب الكيميائي للماء بالتفصيل.
تكوين الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة من الأكسجين
الماء هو الاسم المعطى للحالة السائلة لمركب الهيدروجين والأوكسجين. في العصور القديمة، اعتبر الفلاسفة أن الماء يمثل عنصراً أساسياً لكل المواد السائلة، واستمر هذا الاعتقاد حتى القرن الثامن عشر. تُعبر الصيغة الكيميائية للماء (H2O) عن أن كل جزيء ماء يتكون من ذرة أكسجين مرتبطة كيميائياً بذرّتين من الهيدروجين، مما يُشير إلى أن الماء هو مركب وليس عنصراً بسيطاً. يُستخدم مصطلح “جزيء” لوصف الماء، حيث يعرف الجزيء بأنه مادة كيميائية ناتجة عن ارتباط ذرتين أو أكثر ببعضها كيميائياً.
يمكن تعريف الماء كمادة مؤلفة من عنصري الهيدروجين والأوكسجين، حيث يتواجد في الطبيعة ضمن ثلاث حالات: الحالة الصلبة والسائلة والغازية. يُعتبر الماء من أكثر المركبات وفرة وأهمية للكائنات الحية. يتمتع مركب الماء بعدد من الخصائص التي تميزه عن غيره من المركبات، وهذه الخصائص تشمل:
- الماء لا يمتلك طعماً أو لوناً أو رائحة.
- يمكن أن يظهر الماء بلون مائل للزرقة بسبب امتصاصه للأطوال الموجية الحمراء من الضوء.
- يُعتبر الماء مذيباً للعديد من المواد الكيميائية.
- يعد الماء من الضروريات الأساسية لجميع الكائنات الحية.
- يمتلك الماء خاصية التلاصق، مما يجعل جزيئاته تتسم بالميل للمخاصية الشعرية؛ على سبيل المثال، إذا وُضعت كمية من الماء في أنبوب ضيق، فإن جزيئات الماء ترتفع لأعلى بسبب تلاصقها مع جدران الأنبوب الزجاجي.
- ترتبط العناصر المكونة لجزيء الماء برابطة تساهمية.
- يتخذ جزيء الماء شكلاً منحنيًا يتكون من ذرة أكسجين وذرتي هيدروجين، وزاوية الانحناء بين هذه الذرات تبلغ حوالي 105 درجات.
- يحوي الغلاف الجوي كميات متغيرة من بخار الماء؛ مما يعني أننا محاطون بالماء باستمرار، ولكننا لا نراه.
- قام العالم هنري كافنديش باكتشاف جزيء الماء من خلال تجربة قام فيها بحرق كميات معينة من غاز الأكسجين وغاز الهيدروجين، وكان الماء هو الناتج الوحيد عن هذا التفاعل.
- أكد العالم أنطوان لافوازييه اكتشاف كافنديش من خلال تجاربه التي نتج عنها تحليل الماء إلى عنصري الهيدروجين والأكسجين.
- في عام 1871، وضع العالم الإيطالي ستانيسلاو كانيزارو الصيغة الكيميائية للماء وهي H2O.
- لا توجد نقطة بداية محددة لدورة المياه، لكن يُعتبر المحيطات نقطة انطلاق محتملة.
- يسمى الماء أيضاً بأوكسيد الهيدروجين.
الحالات الكيميائية للماء
يتكون الماء كيميائياً من ثلاث حالات رئيسية، وهي:
- الحالة الصلبة
تتميز الماء في هذه الحالة بخصائص فريدة على النحو التالي:
- يظهر الماء على شكل ثلج أبيض ناصع.
- يبدأ تجمد الماء عند الوصول إلى درجة حرارة صفر مئوي.
- الحالة الغازية
يتواجد الماء في هذه الحالة على شكل بخار عندما يصل لدرجة الغليان، التي تعادل 100 درجة مئوية.
- الحالة السائلة
تمثل الحالة السائلة للماء حالته الأكثر شيوعاً، حيث يكون بلا طعم أو لون، ويغطي الماء السائل نحو 70% من سطح الأرض. يتواجد الماء في الحالة السائلة ضمن درجات الحرارة بين درجات التجمد والتبخر.
يحدث توزيع المياه على كوكبنا كما يلي: 96.5% في البحار والمحيطات، 1.74% في الأنهار الجليدية القطبية، 1.72% في رواسب المياه الجوفية والتربة الصقيعية، والباقي 0.04% موزع بين البحيرات ورطوبة التربة.
