خصائص الماء النقي. وسنجيب أيضًا على ما إذا كان الماء النقي هو الحل وما هي أهم الخواص الحرارية للماء. سنتحدث أيضًا عن الخواص الكيميائية للماء. كل هذه المواضيع تجدونها في هذه المقالة.
خصائص الماء النقي
1- التمدد
تتوسع المادة بشكل طبيعي، فهي تسخن وتنكمش عند التجمد، ولكن مع الماء يكون الأمر عكس ذلك تمامًا، فعندما يسخن أو يبرد بين 4 درجات مئوية و0 درجة مئوية، وعندما يبرد أقل من 4 درجات مئوية يتمدد الماء وبالتالي يزداد حجمه، لذلك حجم الجليد عند 0 درجة مئوية أكبر من حجم الماء عند 0 درجة مئوية، وينكمش الماء من 0 درجة مئوية إلى 4 درجات مئوية ثم يتوسع كالمعتاد مع زيادة درجة الحرارة.
عند تسخين الماء إلى درجة 0 درجة مئوية، ينكمش الماء وبالتالي يقل حجمه، ويحدث هذا حتى 4 درجات مئوية عند تجميد الماء، فيزداد حجمه بحوالي 10%.
2- الحالة
يوجد الماء النقي في الحالات الثلاث على شكل صلب (ثلج)، سائل (ماء)، وغازي (بخار أو بخار ماء).
3- درجة تجمد الماء
يتجمد الماء النقي إلى جليد صلب عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وعند ضغط 760 ملم زئبقي، فإذا كان الماء يحتوي على شوائب فإنه يتجمد عند درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية.
وجود الشوائب يقلل من درجة التجمد. أيضًا، عند الضغط العالي، يتجمد الماء عند درجة حرارة أقل بقليل من 0 درجة مئوية. ولهذا السبب، في الجبال عند الضغط الجوي المنخفض، يتجمد الماء عند درجة حرارة أعلى قليلاً من 0 درجة مئوية.
4-درجة غليان الماء
يغلي الماء النقي عند 100 درجة مئوية وعند ضغط 760 ملم زئبق، عند الضغط العالي، تكون نقطة الغليان أكثر من 100 درجة مئوية، عندما يكون الضغط مرتفعًا، لا يمكن لجزيئات بخار الماء الهروب بسهولة من السطح، وهذا هو سبب طهي الطعام بشكل أسرع. في طنجرة الضغط، عند الضغط المنخفض أو على الجبال العالية، يغلي الماء عند درجة حرارة أقل بقليل من 100 درجة مئوية، وذلك لأن جزيئات الماء أكثر حرية في الهروب من سطح الماء.
5- مادة مستقرة
الماء مادة مستقرة. ويتحلل إلى مكوناته H2 وO2 عندما نقوم بتسخين الماء إلى ما يزيد عن 500 درجة مئوية. وبدلاً من ذلك، يقوم التحليل الكهربائي بتكسير بنية الماء إلى H2 وO2، وأثناء التجميد والغليان، لا تتحلل جزيئات الماء.
6-الكثافة
كثافة الماء الصلب، أي الجليد، أقل من كثافة الماء السائل في درجة حرارة الغرفة، ولهذا تطفو مكعبات الثلج في الماء، وبالتالي فهو أخف من الماء. يتم تعريف كثافة المادة على أنها كتلتها لكل وحدة حجم رياضيًا، والماء النقي له كثافة قصوى عند 4 درجات مئوية وأقل كثافة عند 0 درجة مئوية، ويكون الجليد أخف ويطفو في الماء.
وبالتالي، يكون حجم الماء النقي عند 4 درجات مئوية والحد الأقصى للحجم عند 0 درجة مئوية، والماء البارد جدًا عند حوالي 4 درجات مئوية هو الترتيب الأكثر اكتظاظًا، مما يعني أنه بالنسبة لنفس كتلة الجليد والماء، فإن حجم الماء فالثلج أكبر من حجم الماء، أي آخر: حجم الماء يزداد عند التجمد مع بقاء الكتلة على حالها، فيتمدد الماء حجما عندما يتصلب متحولا إلى ثلج، أما في السمن أو الزيت فالأمر عكس ذلك تماما. أنها تتوسع عند التسخين وتتقلص عند التجميد. عادةً ما تكون كتلة 1 سم مكعب/3 سم مكعب من الماء 1 جرام، مما يعني أن كثافة الماء هي 1 جم/سم مكعب.
7- مذيب جيد
يعتبر الماء مذيباً ممتازاً، حيث تشكل العديد من المواد محاليل مائية، ولذلك فهو يذوب فيما يعرف بالمذيب العام، ويعرف محلول المادة في الماء بالمحلول المائي.
8- القدرة الحرارية للمياه
السعة الحرارية للمادة هي الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارتها درجة واحدة. السعة الحرارية للماء هي الأعلى بين جميع السوائل. السعة الحرارية للماء هي الأعلى بين جميع السوائل.
هل الماء النقي هو الحل؟
1- يعد الماء من أكثر المكونات تواجداً على سطح الأرض. يشكل الماء 70% من سطح الكوكب. وللماء عدة أشكال، منها الصلبة والسائلة والغازية.
2- الماء هو أصل كل شيء على سطح الأرض، ويدخل الماء في جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث على سطح الأرض.
3- كما يعد الماء أهم المذيبات الموجودة على سطح الأرض، وجميع المواد تذوب في الماء بسهولة.
الخصائص الحرارية للمياه
1- يتمتع الماء بقدرة حرارية عالية جداً تبلغ 4181.4 جول/(كجم كلفن) عند درجة حرارة 25 درجة مئوية – وهي ثاني أعلى قدرة بين جميع الأنواع غير المتجانسة (بعد الأمونيا)، بالإضافة إلى درجة حرارة تبخر عالية (40.65 كيلوجول/مول أو 2257 كيلوجول). /كجم عند نقطة الغليان العادية)، وكلاهما ينتج عن الروابط الهيدروجينية الواسعة بين جزيئاته. هاتان الخاصيتان غير العاديتان للمياه تسمحان بتلطيف مناخ الأرض عن طريق تخفيف التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة. معظم الطاقة الإضافية المخزنة في النظام المناخي منذ عام 1970 تراكمت في المحيطات.
2- المحتوى الحراري النوعي للانصهار (المعروف أكثر بالحرارة الكامنة) للماء هو 333.55 كيلوجول/كجم عند 0 درجة مئوية: نفس كمية الطاقة اللازمة لإذابة الجليد للثلج الدافئ من -160 درجة مئوية حتى نقطة الانصهار أو لتسخين نفس الكمية من الماء بحوالي 80 درجة مئوية. درجة مئوية. من بين المواد الشائعة، الأمونيا فقط هي الأعلى. تضفي هذه المقاومة خاصية ذوبان على جليد الأنهار الجليدية والأنهار الجليدية. قبل ظهور التبريد الميكانيكي وبعده، كان الثلج ولا يزال يُستخدم بشكل شائع لمنع تلف الطعام.
3-ترجع هذه التأثيرات إلى انخفاض الحركة الحرارية مع التبريد، مما يسمح لجزيئات الماء بتكوين المزيد من الروابط الهيدروجينية التي تمنع الجزيئات من الاقتراب من بعضها البعض.
4-بينما تكون درجة الحرارة أقل من 4 درجات مئوية، فإن كسر الروابط الهيدروجينية بسبب التسخين يسمح لجزيئات الماء بالتقارب بشكل أوثق على الرغم من زيادة الحركة الحرارية (التي تميل إلى تمدد السائل)، أما فوق 4 درجات مئوية يتمدد الماء مع ارتفاع درجة الحرارة. الماء بالقرب من نقطة الغليان أقل كثافة بنسبة 4٪ تقريبًا من الماء عند 4 درجات مئوية (39 درجة فهرنهايت).
5-تحت ضغط متزايد، يخضع الجليد لعدد من التحولات إلى عدة أشكال أخرى ذات كثافات أعلى من الماء السائل، مثل الجليد II، الجليد III، الجليد غير المتبلور عالي الكثافة (HDA)، والجليد غير المتبلور عالي الكثافة (VHDA).
6- السعة الحرارية النوعية للثلج عند -10 درجة مئوية هي 2030 جول/(كجم ك) والسعة الحرارية للبخار عند 100 درجة مئوية هي 2080 جول/(كجم ك)
7- تبلغ كثافة الماء حوالي 1 جرام لكل سنتيمتر مكعب (62 رطل/قدم مكعب): تم استخدام هذه العلاقة في الأصل لتحديد الجرام.
تختلف الكثافة مع درجة الحرارة، ولكن ليس خطيًا: مع زيادة درجة الحرارة، ترتفع الكثافة إلى ذروتها عند 3.98 درجة مئوية (39.16 درجة فهرنهايت) ثم تنخفض؛ هذا غير عادي. كما أن الجليد السداسي العادي أقل كثافة من الماء السائل، فعند تجميده، تنخفض كثافة الماء بحوالي 9%.
الخصائص الكيميائية للمياه
1- يتحلل كهربائياً ليعطي الأكسجين والهيدروجين.
2- مركب مستقر كيميائيا .
3- يعتبر المركب الوحيد الذي لا يحترق ولا يساهم في الاحتراق.
يتفاعل مع المعادن على النحو التالي:
– المعادن التي تتفاعل مع الماء البارد، مثل: الصوديوم، والكالسيوم، والبوتاسيوم.
– المعادن التي تتفاعل عند تسخينها مع بخار الماء مثل: الزنك والمغنيسيوم.
تميل جزيئات الماء إلى التفاعل كمجموعات مترابطة، وليس كجزيئات منفصلة، وتحتوي هذه المجموعات أيضًا على فراغات.
-خاصية الحياد الحمضي، حيث أن مركب الماء متعادل كيميائيا، ولا يمكن اعتباره مادة حمضية، أو اعتباره مادة قاعدية، وحموضته أو قاعدته تساوي سبعة.