الصيغة الكيميائية للماء هي

الصيغة الكيميائية للمياه وكذلك خصائص الماء. وسنذكر أيضًا قطبية جزيء الماء، وسنشرح أيضًا شكل جزيء الماء H2O، وكل هذا من خلال مقالتنا. تابع معنا.

الصيغة الكيميائية للماء هي

الصيغة الكيميائية للماء هي H 2 O. ويتكون جزيء الماء الواحد من ذرة أكسجين مرتبطة تساهميا بذرتي هيدروجين.
هناك ثلاثة نظائر للهيدروجين. تفترض الصيغة المعتادة للماء أن ذرات الهيدروجين تتكون من بروتونات نظيرية (بروتون واحد، ولا يوجد نيوترونات). من الممكن أيضًا وجود الماء الثقيل، حيث تتكون ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر من الديوتيريوم (الرمز D) أو التريتيوم (الرمز T).
تشمل الأشكال الأخرى للصيغة الكيميائية للمياه: D2O، وDHO، وT2O، وTHO. من الممكن نظريًا تكوين TDO، على الرغم من أن مثل هذا الجزيء نادر جدًا.
على الرغم من أن معظم الناس يفترضون أن الماء هو H2، إلا أن الماء النقي فقط هو الذي يفتقر إلى العناصر والأيونات الأخرى. تحتوي مياه الشرب عادةً على الكلور والسيليكات والمغنيسيوم والكالسيوم والألمنيوم والصوديوم وكميات ضئيلة من الأيونات والجزيئات الأخرى.
كما يذوب الماء نفسه مكونًا أيونيه H+ وOH-. تحتوي عينة الماء على جزيء ماء سليم مع كاتيونات الهيدروجين وأنيونات الهيدروكسيد.

خصائص الماء هي

1- القطبية:

يتميز الماء بقطبية عالية، نتيجة الروابط التساهمية التي تربط ذرتي الهيدروجين بذرة الأكسجين. تتمتع ذرة الأكسجين بسالبية كهربية عالية تسمح لها بجذب الإلكترونات التي تشاركها معها في تلك الروابط التساهمية. تتشكل القطبية نتيجة لتجمع الإلكترونات لفترة أطول حول النواة. تحتوي ذرة الأكسجين المشحونة على شحنة سالبة جزئية وزمن أقل حول نوى ذرات الهيدروجين المشحونة. مع شحنة جزئية موجبة على جزيء الماء؛ وذلك لأنها تحتوي على بروتونات إضافية غير محايدة.
يدل ما سبق على أن الأكسجين قادر على جذب إلكترونات بعض المواد الأخرى نحوه في جزيء الماء أكثر من الهيدروجين، والمواد التي تنجذب إلى الماء وتتفاعل معه تسمى بالمواد المحبة للماء. مثل السكريات، أما المواد التي لا تتفاعل مع الماء فتعرف بالمواد الكارهة للماء. مثل الزيوت والدهون.
2- الذوبان :

تحدث غالبية التفاعلات الكيميائية المهمة في الحياة داخل بيئة مائية في خلايا الكائنات الحية. إن التركيب الكيميائي والخواص الفيزيائية للماء تجعله مذيباً رائعاً للعديد من المواد، لذلك يطلق عليه المذيب العالمي. نظرًا لقدرة الماء العالية على إذابة المواد أكثر من أي سائل آخر، بالإضافة إلى قطبيته العالية وقدرته على تكوين روابط هيدروجينية، فإن الماء يعد عاملًا أساسيًا في حدوث التفاعلات الكيميائية داخل أجسام الكائنات الحية.
القطبية العالية للماء تسمح له بجذب العديد من جزيئات المواد المختلفة بدرجات متفاوتة، وتتأثر نتيجة لذلك قدرته على الذوبان. على سبيل المثال، ينجذب الماء بقوة إلى العديد من الجزيئات، بما في ذلك كلوريد الصوديوم (NaCl)، والذي يعرف بملح الطعام. ويتم ذلك عن طريق فصل الروابط بين جزيئات الصوديوم والكلوريد عن بعضها البعض وتكسيرها، وبالتالي إذابتها داخله بشكل كامل.
3- السعة الحرارية :

يتمتع الماء بقدرة حرارية كبيرة جدًا، أي أن قدرته على تخزين الحرارة كبيرة، وهذا يكفي لتنظيم العديد من الظواهر التي تحدث في الطبيعة. بمعنى آخر، يتطلب جعل الماء ساخنًا كمية كبيرة من الطاقة والحرارة، إذ يحتاج 1 كجم من الماء إلى امتصاص حوالي 4184 جول – أي ما يعادل 1 سعرة حرارية – من الطاقة لترتفع درجة حرارته درجة مئوية واحدة فقط، بينما يمتص 1 كجم من النحاس ويتطلب 385 جولًا واحدًا فقط لرفع درجة حرارته درجة مئوية واحدة، ويساعد الأسماك على تنظيم درجات حرارتها النسبية في الماء أثناء النهار والليل. بسبب ثبات درجة حرارة الماء في البرك خلال النهار.
4- حرارة التبخر:

يعرف التبخر بأنه العملية التي تتحول فيها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، وكما يتطلب الأمر الكثير من الطاقة لرفع درجة حرارة الماء السائل، فإن الماء يحتاج أيضًا إلى كمية كبيرة جدًا من الطاقة لتغيير حالته السائلة إلى الحالة الغازية عندما تكون درجة الحرارة ثابتة . ويتبخر الحرارة والماء نتيجة تفكك الروابط الهيدروجينية بين جزيئاته. ونتيجة لارتفاع درجة الحرارة والطاقة يؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة جداً في حركة واهتزاز جزيئات الماء، فتتحول جزيئات الماء السائلة إلى جزيئات بخار ماء تطير بعيداً وتهرب إلى الغلاف الجوي.
تحتاج جزيئات الماء إلى درجة حرارة 100 درجة مئوية لكي تتبخر، وهي درجة غليان الماء التي تكتسب عندها الجزيئات طاقة حركية عالية تؤدي إلى تبخرها. تصبح درجة حرارة السطح الذي تحدث فيه عملية التبخر أكثر برودة نتيجة لذلك، ومثال على ذلك تبخر العرق من جسم الإنسان. عند درجات حرارة عالية للحفاظ على درجة حرارة الجسم مستقرة.
5- التماسك والالتصاق:

ترتبط جزيئات الماء ببعضها البعض بشكل جيد؛ نتيجة لامتلاك الماء خاصية تعرف بالتماسك، تشير هذه الخاصية إلى قدرة جزيئات المادة الواحدة على الانجذاب نحو بعضها البعض، كما يحدث نتيجة لاستقطاب جزيئات الماء العالية، مما يسمح لها بالتشكل روابط هيدروجينية.
ويمكن تفسير خاصية التماسك من خلال تجربة ملء كوب من الماء إلى أقصى حد ممكن قبل سكبه، وملاحظة سطح الماء المتجمع على شكل قبة فوق حافة الكوب. ويفسر شكل القبة الناتج على السطح شدة تماسك جزيئات الماء مع بعضها البعض. ومن الجدير بالذكر أن قوى التماسك مسؤولة عن ظاهرة التوتر السطحي التي تحدث في الماء، وهي الظاهرة التي تفسر ميل السطح السائل إلى مقاومة أي إجهاد أو توتر يتعرض له.
ويحدث نوع آخر من التجاذب بين جزيئات الماء وجزيئات المواد الأخرى، خاصة إذا كانت تحمل شحنات موجبة أو سالبة في ظروف معينة. وذلك لأن الماء يتميز بخاصية أخرى تعرف بالالتصاق، والتي تحدث بين نوعين مختلفين من الجزيئات. وهذه الخاصية مسؤولة أيضًا عما يعرف بالعمل الشعري، والذي يسمح للماء بالارتفاع إلى أعلى، أي ضد الجاذبية. الكلمة.
ويلاحظ الترابط بين قوى التماسك والالتصاق في العديد من الظواهر الموجودة في الطبيعة، على سبيل المثال آلية حصول النباتات على الغذاء والمعادن عن طريق سحب الماء من جذور النباتات إلى الأوراق، بالإضافة إلى اعتماد بعض الحشرات على خاصية التوتر السطحي للمشي على الماء واستخدامه كوسيلة للتزاوج.
6- الكثافة:

تتجمع جزيئات الماء المتجمد على شكل بلورات متباعدة عن بعضها البعض عما تكون جزيئاته في الحالة السائلة، أي أن حجمها يزداد نتيجة التجميد، وبالتالي تكون كثافة الماء عندما يتجمد أقل من كثافته عندما يكون في الحالة السائلة، وبالتالي يطفو على السطح، وهذا ضروري للعديد من الحيوانات التي تعيش على الجليد، حيث أنه يحمي بيئتها من الغرق.
وتشكل طبقة الجليد الموجودة أعلى البرك طبقة عازلة بين الهواء البارد والماء الموجود أسفله، فتحافظ على درجة حرارته، مما يساعد الكائنات البحرية على البقاء على قيد الحياة وحمايتها خلال فصل الشتاء. ومن الجدير بالذكر أن أعلى كثافة للمياه تكون عندما تصل درجة الحرارة إلى 4 درجات مئوية. وبعد ذلك يصبح الماء أقل كثافة مرة أخرى، أي أن كثافة الماء تقل مع استمرار التبريد.

قطبية جزيء الماء

يولد الماء شحنات كهربائية، لأن ذرات الأكسجين أكثر سالبية كهربية من ذرات الهيدروجين، وبالتالي تميل ذرات الأكسجين إلى جذب الإلكترونات المشتركة مع الهيدروجين، من خلال روابطها التساهمية، لكن الإلكترونات تقضي وقتًا أطول حول مركز ذرة الأكسجين مما تقضيه حولها ذرة الهيدروجين وذلك لاختلاف أحجام الذرات. ولذلك، يتم إنشاء الروابط التساهمية القطبية.
ولأن جزيء الماء غير خطي، ينشأ اختلاف في الشحنة بين جانبي جزيء الماء. الجانب الذي يحمل الأكسجين لديه شحنة سالبة جزئية، والجانب الذي يحمل الهيدروجين لديه شحنة موجبة جزئية.

شكل جزيء الماء هو H2O

وشكل جزيء الماء منحني ويتكون من ذرة أكسجين وذرتين هيدروجين، وتبلغ زاوية الانحناء بين مكونات جزيء الماء (HOH) حوالي 105 درجة. ينشأ الشكل الفراغي لجزيء الماء نتيجة الرابطة التساهمية التي تحدث بسبب ارتفاع السالبية الكهربية لذرة الأكسجين، مما يؤدي إلى جذب الإلكترونات بدرجة أكبر من جاذبية الهيدروجين. ولذلك تكتسب ذرة الأكسجين شحنة سالبة جزئية، بينما تكتسب ذرتا الهيدروجين شحنة جزئية موجبة.
تنتج قطبية جزيء الماء من الشكل المنحني للجزيء، والاختلاف في شحنات العناصر الموجودة في الجزيء. يتم جمع الإشارة السالبة للأكسجين على أحد جانبي الجزيء، بينما يتم جمع الإشارة الموجبة لذرتي الهيدروجين على الجانب الآخر. وتعني كلمة قطبية أن الشحنات الكهربائية غير موزعة بالتساوي.