ما نوع جزيء الماء

سُئل أكتوبر 11 في تصنيف حلول دراسية بواسطة الشهاب (189,190 نقاط)

ما نوع جزيء الماء

يسعدنا ان نقدم لكم اجابات الاسئلة المفيدة والمجدية وهنا في موقعنا موقع الشهاب الذي يسعى دائما نحو ارضائكم اردنا بان نشارك بالتيسير عليكم في البحث ونقدم لكم اليوم جواب السؤال الذي يشغلكم وتبحثون عن الاجابة عنه وهو كالتالي : 

جزيء الماء H2O

اهلا وسهلا بكم اعضاء وزوار موقع الشهاب الكرام يسرنا ان نضع لكم اجابة سؤال: شكل جزيء الماء منحنى. جزيء الماء شكله منحني. ما نوع جزيء الماء قطبي

الماء مركب كيميائي وجزيء قطبي ، وهو سائل عند درجة حرارة وضغط معياريين. لها الصيغة الكيميائية H 2 O ، مما يعني أن جزيء واحد من الماء يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين. تم العثور على الماء في كل مكان تقريبًا على وجه الأرض ومطلوب من جميع أشكال الحياة المعروفة. حوالي 70٪ من سطح الأرض مغطى بالمياه. من المعروف أن الماء موجود ، في شكل جليدي ، على العديد من الأجسام الأخرى في النظام الشمسي وما وراءه ، وإثبات وجوده (أو وجوده) في شكل سائل في أي مكان بجانب الأرض سيكون دليلًا قويًا على وجود حياة خارج كوكب الأرض.

العامة

تُعرف الحالة الصلبة للماء بالجليد ؛ تُعرف الحالة الغازية باسم بخار الماء (أو البخار). يتم تعريف وحدات درجة الحرارة (الدرجة المئوية سابقًا والآن الكلفن) من حيث النقطة الثلاثية للماء ، 273.16 كلفن (0.01 درجة مئوية) و 611.2 باسكال ، درجة الحرارة والضغط التي تتعايش عندها المياه الصلبة والسائلة والغازية في حالة توازن. يُظهر الماء بعض السلوكيات الغريبة جدًا ، بما في ذلك تكوين حالات مثل الجليد الزجاجي ، والحالة الصلبة للماء غير البلورية (الزجاجي).

عند درجات حرارة أعلى من 647 كلفن وضغوط أكبر من 22.064 ميجا باسكال ، تفترض مجموعة جزيئات الماء حالة فوق حرجة ، حيث تطفو مجموعات تشبه السائل في مرحلة تشبه البخار.

مسار الماء السائل هو مقياس لكمية الماء السائل في عمود الهواء.

الطبيعة ثنائية القطب لجزيء الماء

سمة مهمة لجزيء الماء هي طبيعته القطبية. يشكل جزيء الماء زاوية ، مع وجود ذرات الهيدروجين في الأطراف والأكسجين في القمة. نظرًا لأن الأكسجين له كهرسلبية أعلى من الهيدروجين ، فإن جانب الجزيء مع ذرة الأكسجين له شحنة سالبة جزئية. يسمى الجزيء مع هذا الاختلاف في الشحنة ثنائي القطب. تؤدي فروق الشحنة إلى انجذاب جزيئات الماء إلى بعضها البعض (المناطق الإيجابية نسبيًا تنجذب إلى المناطق السلبية نسبيًا) وإلى الجزيئات القطبية الأخرى. يُعرف هذا الجذب باسم الرابطة الهيدروجينية .

ينتج عن هذا الجذب الضعيف نسبيًا (بالنسبة إلى الروابط التساهمية داخل جزيء الماء نفسه) خصائص فيزيائية مثل نقطة غليان عالية نسبيًا ، لأن الكثير من الطاقة الحرارية ضروري لكسر الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات. على سبيل المثال، الكبريت هو عنصر أدناه الأوكسجين في الجدول الدوري، ومجمع ما يعادلها، وكبريتيد الهيدروجين (H 2 S) لم يكن لديك الروابط الهيدروجينية، ورغم أن لديها ضعف الوزن الجزيئي للماء، وهو غاز في درجة حرارة الغرفة . كما أن الترابط الإضافي بين جزيئات الماء يمنح الماء السائل سعة حرارية كبيرة محددة.

يعطي الترابط الهيدروجيني أيضًا لجزيئات الماء سلوكًا غير عادي عند التجميد. تمامًا مثل معظم المواد الأخرى ، يصبح السائل أكثر كثافة مع انخفاض درجة الحرارة. ومع ذلك ، على عكس معظم المواد الأخرى ، عند تبريدها إلى ما يقرب من نقطة التجمد ، فإن وجود روابط الهيدروجين يعني أن الجزيئات ، أثناء إعادة ترتيبها لتقليل طاقتها ، تشكل بنية ذات كثافة أقل في الواقع: ومن ثم فإن الشكل الصلب ، الجليد ، سوف تطفو في الماء. بمعنى آخر ، يتمدد الماء أثناء تجمده (تتقلص معظم المواد الأخرى عند التصلب). تصل المياه السائلة إلى أعلى كثافة لها عند درجة حرارة 4 درجات مئوية. هذا له نتيجة مثيرة للاهتمام للحياة المائية في الشتاء. يصبح الماء المبرد على السطح أكثر كثافة ويغرق ، مكونًا تيارات حرارية تبرد الجسم المائي بالكامل ، ولكن عندما تصل درجة حرارة مياه البحيرة إلى 4 درجات مئوية ، يصبح الماء الموجود على السطح أقل كثافة ، مع زيادة البرودة.، وتبقى كطبقة سطحية تشكل الجليد في النهاية. نظرًا لأن انتقال الماء البارد إلى الأسفل يتم حظره بسبب تغير الكثافة ، فإن أي كتلة كبيرة من الماء المجمدة في الشتاء ستظل سائلة الجزء الأكبر من الماء عند 4 درجات مئوية تحت السطح الجليدي ، مما يسمح للأسماك بالبقاء على قيد الحياة. هذا هو أحد الأمثلة الرئيسية للخصائص الفيزيائية المضبوطة بدقة والتي تدعم الحياة على الأرض والتي تُستخدم كحجة لمبدأ الإنسان.

والنتيجة الأخرى هي أن الجليد سوف يذوب إذا تم تطبيق ضغط كافٍ.

1 إجابة واحدة

0 تصويتات
تم الرد عليه أكتوبر 11 بواسطة الشهاب (189,190 نقاط)
هيكل الماء والجليد
الموضح أعلاه هو مقارنة جنبًا إلى جنب لمربع 10 أنجسترومس عبر. يظهر بوضوح أن الجليد يشغل مساحة أكبر بسبب الرابطة الهيدروجينية التي تحدث عندما تتغير الحالة من سائل إلى صلب. في الجليد Ih ، يشكل كل ماء أربعة روابط هيدروجينية مع O – O مسافات 2.76 Angstroms إلى أقرب جار أكسجين. بسبب الهيكل المنظم في الجليد ، هناك عدد أقل من جزيئات H20 في مساحة معينة من الحجم.

الماء كمذيب
الماء أيضًا مذيب جيد بسبب قطبيته. تعتبر خصائص المذيبات للماء حيوية في علم الأحياء ، لأن العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية تحدث فقط داخل المحاليل المائية (على سبيل المثال ، التفاعلات في السيتوبلازم والدم). بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الماء لنقل الجزيئات البيولوجية.

عندما يدخل مركب أيوني أو قطبي الماء ، فإنه يكون محاطًا بجزيئات الماء. يسمح الحجم الصغير نسبيًا لجزيئات الماء عادةً للعديد من جزيئات الماء بأن تحيط بجزيء واحد من المذاب . تنجذب ثنائيات أقطاب الماء السالبة جزئيًا إلى المكونات الموجبة الشحنة للمذاب ، والعكس صحيح بالنسبة لثنائيات الأقطاب الموجبة.


 
بشكل عام ، المواد الأيونية والقطبية مثل الأحماض والكحوليات والأملاح قابلة للذوبان في الماء بسهولة ، والمواد غير القطبية مثل الدهون والزيوت ليست كذلك. تبقى الجزيئات غير القطبية معًا في الماء لأنها أكثر ملاءمة من الناحية النشطة لجزيئات الماء لربط الهيدروجين ببعضها البعض بدلاً من الانخراط في تفاعلات فان دير فال مع الجزيئات غير القطبية.

من أمثلة المذاب الأيوني ملح الطعام. كلوريد الصوديوم، كلوريد الصوديوم، يفصل في نا + الكاتيونات والكلور – الأنيونات، كل كائن تحيط بها جزيئات الماء. يتم بعد ذلك نقل الأيونات بسهولة بعيدًا عن شبكتها البلورية إلى محلول. مثال على المذاب غير الأيوني هو سكر المائدة. روابط الهيدروجين ثنائية أقطاب الماء إلى المناطق ثنائية القطب من جزيء السكر وتسمح لها بالانتقال بعيدًا إلى المحلول.

التماسك والتوتر السطحي
تمنح الروابط الهيدروجينية القوية الماء تماسكًا عاليًا وبالتالي توترًا سطحيًا. يتضح هذا عندما يتم وضع كميات صغيرة من الماء على سطح غير قابل للذوبان ويبقى الماء معًا كقطرات. هذه الميزة مهمة عندما يتم نقل الماء من خلال نسيج الخشب حتى ينبع في النباتات ؛ تعمل عوامل الجذب القوية بين الجزيئات على تثبيت عمود الماء معًا ، وتمنع التوتر الناجم عن سحب النتح. السوائل الأخرى ذات التوتر السطحي المنخفض لديها ميل أكبر إلى “التمزق” ، وتشكيل الفراغ أو الجيوب الهوائية وجعل وعاء نسيج الخشب معطلاً.

التوصيل
الماء النقي هو في الواقع عازل جيد (موصل ضعيف) ، مما يعني أنه لا يوصل الكهرباء بشكل جيد. نظرًا لأن الماء مذيب جيد ، فإنه غالبًا ما يحتوي على مادة مذابة فيه ، وغالبًا ما يكون الملح. إذا كان الماء يحتوي على مثل هذه الشوائب ، فيمكنه توصيل الكهرباء بشكل أفضل بكثير ، لأن الشوائب مثل الملح تحتوي على أيونات حرة في محلول مائي يمكن أن يتدفق بواسطتها تيار كهربائي.

التحليل الكهربائي
يمكن تقسيم الماء إلى العناصر المكونة له ، الهيدروجين والأكسجين ، عن طريق تمرير تيار عبره. هذه العملية تسمى التحليل الكهربائي . جزيئات الماء تنأى بشكل طبيعي في H + وOH – أيونات، التي يتم سحبها نحو الكاثود والأنود، على التوالي. عند الكاثود ، يلتقط اثنان من أيونات H + الإلكترونات ويشكلان غاز H 2 . عند المصعد، أربعة OH – أيونات الجمع بين وتطلق O 2 الغاز والمياه الجزيئية، وأربعة إلكترونات. أنتجت الغازات فقاعة على السطح ، حيث يمكن جمعها.

التفاعلية
كيميائيًا ، الماء مذبذب: قادر على العمل كحمض أو قاعدة. في بعض الأحيان ، يستخدم مصطلح حمض الهيدروكسيك عندما يعمل الماء كحمض في تفاعل كيميائي. عند درجة حموضة 7 (محايدة) ، يكون تركيز أيونات الهيدروكسيد (OH – ) مساويًا لتركيز أيونات الهيدرونيوم (H 3 O + ) أو أيونات الهيدروجين (H + ). في حالة اضطراب التوازن ، يصبح المحلول حمضيًا (تركيز أعلى من أيونات الهيدرونيوم) أو قاعديًا (تركيز أعلى من أيونات الهيدروكسيد).

يمكن أن يعمل الماء كحمض أو قاعدة في التفاعلات. وفقًا لنظام Brønsted-Lowry ، يُعرَّف الحمض على أنه نوع يتبرع بالبروتون (أيون H +) في التفاعل ، وقاعدة يتلقى البروتون. عند التفاعل مع حمض أقوى ، يعمل الماء كقاعدة ؛ عند التفاعل مع حمض أضعف ، فإنه يعمل بمثابة حمض. على سبيل المثال ، يتلقى H + أيون من حمض الهيدروكلوريك في التوازن:

HCl + H 2 O -> H 3 O + + Cl –

هنا تعمل المياه كقاعدة ، عن طريق تلقي H + أيون. يتبرع الحمض بأيون H + ، ويمكن للماء أيضًا القيام بذلك ، كما هو الحال في التفاعل مع الأمونيا ، NH3:

NH 3 + H 2 O -> NH 4 + + OH –

درجة الحموضة في الممارسة
من الناحية النظرية ، تحتوي المياه النقية على درجة حموضة 7. عمليًا ، من الصعب جدًا إنتاج الماء النقي. الماء الذي يُترك معرضًا للهواء لأي فترة زمنية سيحل ثاني أكسيد الكربون بسرعة ، مكونًا محلولًا من حمض الكربونيك ، مع درجة حموضة محدودة تبلغ 5.7 ~ (المرجع: كيندال ، ج. (1916) ، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 38 (11 ): 2460-2466).

تنقية المياه
المياه النقية ضرورية للعديد من التطبيقات الصناعية ، وكذلك للاستهلاك. يحتاج البشر إلى ماء لا يحتوي على الكثير من الملح أو الشوائب الأخرى. تشمل الشوائب الشائعة المواد الكيميائية أو البكتيريا الضارة. بعض المواد المذابة مقبولة وحتى مرغوبة لتحسين الذوق. تسمى المياه الصالحة للشرب مياه الشرب .

ست طرق شائعة لتنقية المياه هي:

التصفية : يتم تمرير الماء من خلال منخل يلتقط الجسيمات الصغيرة. كلما كانت شبكة الغربال أكثر إحكامًا ، يجب أن تكون الجزيئات أصغر التي تمر من خلالها. لا تكفي عملية التصفية لتنقية المياه تمامًا ، ولكنها غالبًا ما تكون خطوة أولى ضرورية ، حيث يمكن أن تتداخل هذه الجسيمات مع طرق التنقية الأكثر شمولاً.
الغليان: يتم تسخين الماء إلى درجة الغليان لفترة كافية لتعطيل أو قتل الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش عادة في الماء في درجة حرارة الغرفة. في المناطق التي يكون فيها الماء “عسرًا” (يحتوي على أملاح الكالسيوم المذابة) ، يؤدي الغليان إلى تحلل أيون البيكربونات ، مما يؤدي إلى ترسيب بعض (وليس كل) الكالسيوم المذاب على شكل كربونات الكالسيوم. هذا هو ما يسمى “الفراء” الذي يتراكم على عناصر الغلاية وما إلى ذلك في مناطق الماء العسر. باستثناء الكالسيوم ، فإن الغليان لا يزيل المواد المذابة ذات درجة غليان أعلى من الماء ،
تصفية الكربون : الفحم ، وهو شكل من أشكال الكربون ذات مساحة سطح عالية بسبب طريقة تحضيره ، يمتص العديد من المركبات ، بما في ذلك بعض المركبات السامة. يتم تمرير الماء من خلال الفحم النشط لإزالة هذه الملوثات. تستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في فلاتر المياه المنزلية وخزانات الأسماك. تحتوي المرشحات المنزلية لمياه الشرب أحيانًا أيضًا على كميات ضئيلة من أيونات الفضة لها تأثير مبيد للجراثيم.
التقطير : يتضمن التقطير غلي الماء لإنتاج بخار الماء. ثم يرتفع بخار الماء إلى سطح مبرد حيث يمكن أن يتكثف مرة أخرى في سائل ويتم تجميعه. لأن المواد المذابة لا تتبخر عادة ، فإنها تبقى في محلول الغليان. حتى التقطير لا ينقي الماء تمامًا ، بسبب الملوثات ذات نقاط الغليان المتشابهة وقطرات السائل غير المتبخر المحمولة بالبخار. ومع ذلك ، يمكن الحصول على 99.9٪ من الماء النقي بالتقطير.
التناضح العكسي : يتم تطبيق الضغط الميكانيكي على محلول غير نقي لإجبار الماء النقي من خلال غشاء شبه منفذ. المصطلح هو التناضح العكسي ، لأن التناضح الطبيعي سيؤدي إلى تحرك الماء النقي في الاتجاه الآخر لتخفيف الشوائب. التناضح العكسي هو من الناحية النظرية الطريقة الأكثر شمولاً لتنقية المياه على نطاق واسع ، على الرغم من صعوبة إنشاء أغشية شبه نفاذة مثالية. على كروماتوغرافيا الصرف: في هذه الحالة ، يتم تمرير الماء عبر عمود راتنج مشحون به سلاسل جانبية تحبس الكالسيوم والمغنيسيوم وأيونات المعادن الثقيلة الأخرى. في العديد من المختبرات ، حلت طريقة التنقية هذه محل التقطير ، لأنها توفر حجمًا كبيرًا من الماء النقي جدًا بسرعة أكبر وباستخدام أقل للطاقة مقارنة بالعمليات الأخرى. الماء المنقى بهذه الطريقة يسمى الماء منزوع الأيونات .

اسئلة متعلقة

0 إجابة
سُئل يونيو 20 في تصنيف معلومات عامة بواسطة مجهول
0 إجابة
سُئل يونيو 11 في تصنيف معلومات عامة بواسطة الشهاب (189,190 نقاط)

8,663 أسئلة

694 إجابة

0 تعليقات

1 عضو

مرحبًا بك إلى موقع الشهاب، حيث يمكنك طرح الأسئلة وانتظار الإجابة عليها من المستخدمين الآخرين.
...