بنية الماء والروابط الهيدروجينية
| English | العربية |
|---|---|
| polar molecule/ˈpəʊlə ˈmɒlɪkjuːl/ | الجزيء القطبي |
| electronegativity/ɪˌlektrəʊŋɡəˈtɪvɪti/ | السالبية الكهربية |
| partial charge/ˈpɑːʃl tʃɑːdʒ/ | الشحنة الجزئية |
| hydrogen bond/ˈhaɪdrədʒn bɒnd/ | رابطة هيدروجينية |
| cohesion/kəʊˈhiːʒn/ | التماسك |
| surface tension/ˈsɜːfɪs ˈtenʃn/ | شدّة السطح |
| adhesion/ədˈhiːʒn/ | الالتصاق |
| specific heat/spəˈsɪfɪk hiːt/ | الحرارة النوعية |
| solvent/ˈsɒlvənt/ | المذيب |
الغريب العادي للسائل
- بدأت الحياة في الماء، وخلاياك تتكون بنسبة 70% تقريباً من الماء.
- يقوم الماء بأشياء لا تستطيع معظم الجزيئات الصغيرة القيام بها: يتسلق الأشجار، يتجمع في قطرات على الأوراق، ويقاوم التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة.
- جميع هذه "القوى الخارقة" تنبع من ميزة واحدة لجزيء الماء.
- تلك الميزة هي شكله وطريقة مشاركة الإلكترونات.
ما النسبة المئوية التقريبية للماء في الخلية النموذجية؟
تتكون الخلايا تقريباً من 70% ماء — الماء هو الوسط الذي تحدث فيه كيمياء الحياة.
الماء جزيء قطبي
- الماء هو $\text{H}_2\text{O}$: ذرة أكسجين واحدة مرتبطة بذرتي هيدروجين في شكل منحني.
- للأكسجين سحب أقوى للإلكترونات — وهو أعلى كهروسالبية من الهيدروجين.
- لذلك تقع الإلكترونات المشتركة أقرب إلى الأكسجين.
- يمنح هذا الأكسجين شحنة سالبة جزئية صغيرة، وكل هيدروجين شحنة موجبة جزئية صغيرة.
- الجزيء الذي يحتوي على شحنات منفصلة كهذه هو جزيء قطبي.
لماذا جزيء الماء قطبي؟
يملك الأكسجين كهروسالبية أعلى، لذا تقع الإلكترونات أقرب إليه — مما يمنح الأكسجين شحنة سالبة جزئية والهيدروجينات شحنة موجبة جزئية.
الشحنات المتقابلة تجذب: الروابط الهيدروجينية
- الهيدروجين الموجب لجزيء ماء واحد يجذب الأكسجين السالب لجزيء آخر.
- هذا التجاذب الضعيف هو رابطة هيدروجينية.
- يمكن لكل جزيء ماء تكوين روابط هيدروجينية مع عدة جيران في آن واحد.
الالتصاق ببعضه ومع أشياء أخرى
- التماسك هو التصاق الماء بنفسه — حيث تمسك الروابط الهيدروجينية الجزيئات معاً.
- يخلق التماسك شدّة سطح، مما يسمح للحشرات بالمشي على بركة ماء.
- الالتصاق هو التصاق الماء بأسطح أخرى.
- معاً، يسحب التماسك والالتصاق الماء لأعلى الأنابيب الضيقة (الحركة الشعرية)، مما يساعد على ارتفاع الماء في النبات.
التصاق الماء بنفسه يسمى ____.
التماسك هو تمسك جزيئات الماء ببعضها عبر الروابط الهيدروجينية؛ أما التصاقها بـ أسطح أخرى فهو الالتصاق.
الرابط الهيدروجيني الواحد ضعيف — أضعف بكثير من الروابط داخل الجزيء. تأتي قوة الماء من امتلاك عدد كبير جداً منها، تكسر وتتشكل باستمرار.
رابط هيدروجيني واحد أقوى من الرابطة التي تربط الأكسجين والهيدروجين داخل جزيء الماء.
رابط هيدروجيني واحد ضعيف. الماء قوي لأنه يحتوي على عدد كبير منها.
حدد جميع خصائص الماء الناجمة عن الروابط الهيدروجينية.
يأتي التماسك، الحرارة النوعية العالية، وسلوك المذيب من الروابط الهيدروجينية. أماكونه مصنوعاً من H وO فهو مجرد تركيبته.
الماء يقاوم تغير درجة الحرارة
- للماء حرارة نوعية عالية: يتطلب تسخينه كمية كبيرة من الطاقة.
- تذهب الطاقة أولاً لكسر الروابط الهيدروجينية، وليس لرفع درجة الحرارة.
- هذا يخفف تأثير الخلايا والمحيطات الكاملة ضد تقلبات درجة الحرارة المفاجئة.
- الماء أيضاً مذيب ممتاز — جزيئاته القطبية تحيط بمواد قطبية ومشحونة أخرى وتذيبها.
هل سيذوب في الماء؟
صنّف المواد وفقاً لقدرة الماء — وهو مذيب قطبي — على إذابتها.
لماذا يبرد التعرق جسمك؟
- لتبخر، يجب على جزيئات الماء كسر روابطها الهيدروجينية — وهو ما يتطلب طاقة.
- تأخذ هذه الطاقة (كحرارة) من بشرتك.
- لذلك، عندما يتبخر العرق، فإنه يبعث الحرارة بعيداً ويبرد جسمك.
التعرق يبرّدك لأن تبخر الماء...
يجب أن يكسر التبخر الروابط الهيدروجينية، مما يتطلب طاقة. تُؤخذ هذه الطاقة كحرارة من بشرتك، مما يبرّدك.
الماء جزيء قطبي، لذا تتكون بين جزيئاته روابط هيدروجينية. تفسر هذه الروابط التماسك، والالتصاق، وتوتر السطح، والحرارة النوعية العالية، وقوة الماء كمذيب — الخصائص التي تجعل الحياة ممكنة.