أنواع الماء في الكيمياء وكذلك خصائص الماء، كما سنقوم بذكر مصادر المياه، وكذلك سنتحدث عن نسبة الماء في الكرة الأرضية، كما سنقدم التركيب الكيميائي للماء، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعوا معنا.
أنواع الماء في الكيمياء
1- ماء الصنبور:
تُستخدم بشكل أساسي في تنظيف الأواني الزجاجية داخل مختبرات الكيمياء، ولكن لا تُستخدم بشكل كبير في إجراء التجارب لكونها تحتوي على شوائب مثل؛ الصوديوم، والمغنيسيوم، بالإضافة إلى الكربونات وغيرها من المواد العضوية.
2- الماء المقطر:
وهو الماء النقي الذي يتم الحصول عليه نتيجة تبخير المياه وتكثيف البخار، حيث يكون التبخير عن طريق تسخين المياه في جهاز تسخين كهربائي أو تعريضها لدرجة الغليان، مما يؤدي إلى تبخر الشوائب، إلا أن هنالك عدد من الرواسب التي تحتاج لدرجات حرارة أعلى من درجة غليان المياه تبقى داخلها ويمكن الاحتفاظ بالماء المقطر لفترة من الزمن في ظروف مناسبة لاستخدامه كمحلول في بعض التحاليل.
3- الماء منزوع الأيونات:
يتميز الماء منزوع الأيونات بكونه يتمتع بنقاء يوازي الماء المقطر وقد يتجاوزه أحياناً، حيث تتم إزالة الأيونات عن طريق تمرير الماء خلال راتنج تبادل أيوني يحتوي على خليط من الكاتيونات والأنيونات، ولكن مع ذلك فإن إزالة الأيونات لا يعني إزالة المواد العالقة أو البكتيريا.
ولذلك فمن الضروري معالجة الماء منزوع الأيونات من خلال الترشيح ومعالجة الكربون المنشط لإزالة الشوائب العضوية وتوافقه مع جودة الماء عالي النقاء.
4- ماء بجودة الكاشف:
يُمكن الحصول على هذا النوع من الماء عن طريق شرائه معبأ في زجاجات تُلبي مختلف المتطلبات التحليلية من الشركات التجارية، ولكن يُعد هذا الخيار غير قابل للتطبيق نظراً لكونه مُكلف مادياً، لذا فمن الممكن تركيب وحدات تنقية المياه المتاحة في الأسواق، ولا بد أن تعلم بأن صفات المياه المستخدمة في الكيمياء يتم تحديدها بواسطة هيئات عالمية مثل (ASTM).
خصائص الماء
– الماء ليس له طعم، ولا لون، ولا رائحة.
– القدرة على التفاعل مع المواد الكيميائية المتنوعة.
– الشذوذ، أي الكثافة الكتلية، حيث عند تجمدها يزداد حجمها، وتقل كثافتها.
– الإذابة، حيث يتسم الماء بقدرته على إذابة الكثير من المواد المتنوعة، فهو يعد من المذيبات القطبية.
– قوة التماسك، حيث إن جزيئات الماء متماسكة ومترابطة بقوة عالية، وذلك لاحتوائه على الروابط الهيدروجينية، والروابط الكيميائية، لذلك الماء يأخذ الشكل الكروي عند توتر سطحه.
– موصل سيء للكهرباء.
– التحول من حالة إلى حالة أخرى، أي يتواجد الماء في ثلاث حالات، الحالة الصلبة كالجليد، والحالة الغازية كالبخار، والحالة السائلة كجريان الماء النهري.
– موصلة للحرارة.
– مزيج انفجاري، حيث يصنف الماء بشكل كيميائي بأنه أكسيد للهيدروجين، وهو ينشأ عند احتراق الهيدروجين، أو أي مادة تحتوي عليه بالأكسجين.
– درجة الحموضة، حيث يتميز الماء بأنه من المواد السائلة المتعادلة كيميائياً.
– الملوحة، أي انتقال الماء من وسط قليل الملوحة إلى وسط عالي الملوحة.
– يتسم بأنه عسر ويسر، فعندما يحتوي الماء على نسبة عالية جداً من الأملاح المعدنية كالكالسيوم، والكبريتات، والمغنيسيوم، والبيكربونات يصبح الماء عسراً، وعندما يحتوي الماء على نسبة منخفضة من الأملاح المعدنية يصبح يسراً.
– ناقلة لموجات الصوت.
مصادر المياه
1- المياه الجوفية:
تشير المياه الجوفية إلى أي مصدر للمياه يقع تحت طبقة التربة، ويمكن أن توجد المياه الجوفية في التربة نفسها أو بين الصخور والمواد الأخرى، و3 % فقط من المياه على الأرض هي مياه عذبة مع وجود 30 % فقط من تلك الكمية الصغيرة كمياه جوفية.
2- المياه السطحية:
يمكن أن تشمل مصادر المياه السطحية أي مجموعة من المياه فوق الأرض مثل الأنهار والبحيرات والبرك، وتمثل المياه السطحية 80 % من المياه التي يستخدمها البشر.
3- مياه المحيطات:
على الرغم من أنّ مياه المحيط تشكل حوالي 97 % من جميع المياه الموجودة على الأرض فإنّها ليست مصدرًا صالحًا لمياه الشرب ما لم تتم إزالة الملح والشوائب الأخرى.
4- الأنهار الجليدية:
إنّ 70 % من المياه العذبة محصور حاليًا في الأنهار الجليدية والقلنسوات الجليدية، ومن الناحية النظرية يمكن إذابة واستخدام الأنهار الجليدية لكن كمية الطاقة اللازمة لصهر ونقل كميات هائلة من الجليد تجعله غير عملي اقتصاديًا، وتلعب الأنهار الجليدية والقلنسوات الجليدية أيضًا أدوارًا حيوية في تنظيم مناخات الأرض ودرجات الحرارة العالمية.
نسبة الماء في الكرة الأرضية
يُشكّل الماء نسبة 71% من مساحة سطح الأرض الكليّة، ووفقاً لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكيّة (USGS) فإنّ كميّة الماء الموجودة على سطح الأرض تُقدّر بحوالي 1,385,999,652.41 كم3، بينما تُشكّل كتلة الماء الكليّة على الأرض نسبة 0.02% فقط من كتلة الأرض الكليّة؛ وذلك بسبب تركّز غالبيّة الماء على سطح الكرة الأرضية فقط.
التركيب الكيميائي للماء
يتكوّن جزيء الماء (H2O) من ذرّة أكسجين واحدة ترتبط مع ذرّتيّ هيدروجين، ويتميّز جزيء الماء بخواصّه القطبيّة نتيجةً لاختلاف الشحنة الكهربائية بين طرفيه؛ وذلك لأنّ نواة ذرّة الأكسجين المُكوّنة من 8 بروتونات موجبة الشحنة لديها قدرة أكبر على جذب الإلكترونات مقارنةً بقدرة نواة ذرّة الهيدروجين المُكوّنة من بروتون واحد موجب الشحنة، وعليه تتشكّل شحنة كهربائية سالبة بالقرب من الأكسجين وأخرى موجبة بالقرب من الهيدروجين.
يتشكّل الماء عبر دورة الماء في الطبيعة التي تنشأ نتيجة تفاعل الغلاف الجويّ والغلاف الصخري والغلاف المائيّ معاً، فيتفاعل الماء مع جميع مكوّنات هذه الأغلفة ويتأثّر بعواملها الطبيعية والصناعية، وخلال ذلك يُذيب العديد من المواد المعدنية، والعضوية، والغازية، بالإضافة للمركّبات الكيميائية؛ نتيجةً لقدرته الفائقة على إذابة شتّى أنواع المواد، وعليه تختلف المكونات الكيميائية للماء من مكانٍ لآخر وفقاً لاختلاف المواد المذابة فيه ممّا يخلق تنوّعاً هائلاً في أنواعه الطبيعية وتركيبتها، كما يتغيّر التركيب الكيميائيّ للماء نتيجةً لتأثّره بالمُلوّثات الصناعية، والأنشطة البشريّة والزراعيّة، بالإضافة إلى عمليات معالجة الماء التي تختلف باختلاف مصدر الماء وجودته.
