ما المقصود بظاهرة شذوذ الماء

كتابة - آخر تحديث: ٠٦:٣٩ ، ١٢ مارس ٢٠١٨
ما المقصود بظاهرة شذوذ الماء

تعريف ظاهرة شذوذ الماء

تعرف ظاهرة شذوذ الماء (بالإنجليزية: Water Anomalies) بأنّها السلوك المختلف له، والذي يميزه عن غيره من السوائل، كما تُظهر الحالة الصلبة والمجمدة له الشذوذ مقارنةً مع المواد الصلبة الأخرى، فعلى الرغم من أنّ المياه مكوّنة من جزيء بسيط هو H2O، إلا أنه يمتلك خصائص معقدة بسبب طبيعة الترابط الهيدروجيني الداخلي، بالإضافة إلى تميّز الماء السائل بكونه أكثر كثافة مما هو متوقع خاصةً عند مقارنته بالماء الصلب الذي يكون أقل كثافة.[١]


الخصائص الشاذة للماء وفوائدها

تمتلك المياه العديد من الخصائص الشاذة، والتي تعتبر ذات فائدة كبيرة، ومن أهم هذه الخصائص:

السعة الحرارية

تمتلك المياه أعلى سعة حرارية (بالإنجليزية: heat capacity) لجميع المركبات باستثناء الأمونيا،[٢] حيث تساهم هذه السعة الكبيرة، والموصلية العالية في تنظيم الحرارة في الكائنات الحية، ومنع التقلبات المحلية فيها، مما يؤدي إلى زيادة القدرة على التحكم بدرجات حرارة الجسم، فعند تسخين الماء تؤدي زيادة حركته إلى تكسر الروابط الهيدروجينية فيه، ولأنّ هذه الطاقة التي يتمّ امتصاصها لا تساهم في زيادة الطاقة الحركية للماء، فإنّها تساهم في رفع درجة حرارته، بالإضافة إلى أنّ الماء ذو ذرات خفيفة، مما يعني جزيئات أكثر لكل غرام من الجزيئات المماثلة لاستيعاب هذه الطاقة، والتي تخرج من النظام عن طريق التبريد، مما يجعل الماء يعمل كمخزّن للحرارة ضد التغييرات فيها.[٣]


الحرارة الكامنة للتبخر

يساهم ارتفاع الحرارة الكامنة للتبخر (بالإنجليزية: latent heat of evaporation) في الماء في مقاومة عمليات الجفاف، ويمتاز بامتلاكه خصائص ترطيب عالية تجاه الجزيئات البيولوجية خاصةً البروتينات والأحماض النووية، حيث يحدد الماء خصائصهم وهياكلهم ثلاثية الأبعاد، كما يساهم في تبادل البروتونات بين الذرات، وبالتالي إثراء التفاعلات الأيونية في علم الأحياء.[٣]


التوتر السطحي

يعتبر التوتر السطحي (بالإنجليزية: surface tension) من أهم الظواهر الشاذة التي يمتلكها الماء، حيث يمتلك أعلى توتر سطحيّ للمركبات،[٢] إذ تخضع ذرات الماء القريبة من السطح للقوة الموجهة إلى السائل، بسبب عدم توازن القوى البديلة في جزيئاته، كما تحمل الجزيئات السطحية طاقةً كامنة أكبر من طاقة الجزيئات الداخلية، بسبب العمل الذي تقوم به الجزيئات السطحية في مواجهة القوة الناتجة عن جلب جزيئات الماء الموجودة في العمق إلى السطح، وبالتالي فإن الماء لديه طاقة كبيرة تتناسب مع مساحة السطح، لذا فإنّه يمتلك توتر سطحي عالٍ مقارنةً مع أي سائل آخر، ويمكن تقليل التوتر السطحي للماء من خلال زيادة درجة الحرارة، وزيادة الأملاح غير العضوية فيه.[٤]


ثابت العزل الكهربائي

يمتلك الماء أعلى ثابت عزل كهربائي (بالإنجليزية: dielectric constant) لكل المواد باستثناء H2O2 و HCN، مما يجعله مذيباً ممتازاً، حيث يقلل من قوى جذب الأيونات.[٥]


المراجع

  1. "Anomalous properties of water", www.idc-online.com, Retrieved 18-2-2018, page 1 , Edited.
  2. ^ أ ب "Properties of Water", www.web.pdx.edu, Retrieved 5-3-2018. Edited, page 1 ,
  3. ^ أ ب Martin Chaplin (4-1-2008), "Water Anomalies"، www.academic.keystone.edu, Retrieved 18-2-2018. Edited.
  4. "Properties of Water", www.web.pdx.edu, Retrieved 7-3-2018. Edited, page 10 ,
  5. James W. Murray (30-9-2004), "Properties of Water and Seawater "، www.ocean.washington.edu, Retrieved 5-3-2018. Edited ,page 6 ,