ما هي التغيرات التي تطرأ على حالة الماء وطاقته عند تجميده، يعتبر الماء من أساسيات الحياة. ومع ذلك، فهو مركب كيميائي سائل عديم الرائحة ولا طعم له ولا لون له، وهو الأكثر وفرة وانتشارًا على مستوى العالم، حيث يغطي 71٪ من مساحة الأرض، ويرمز له علميًا بالرمز (H2O)، حيث الماء يتكون الجزيء من ذرة أكسجين واثنين من ذرات الهيدروجين مرتبطة برابطة تساهمية.

ما هي حالات الماء

إن وجود الماء في الطبيعة مهم وضروري، يوجد أيضًا في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية. سنعرف كل حالة بالتفصيل:

  • الحالة الصلبة: حيث يكون الماء في تلك الحالة على شكل ثلج أو جليد، وتكون درجة حرارته أقل من صفر درجة مئوية.
  • الحالة السائلة: هي الحالة الأكثر شيوعًا للماء، حيث يكون الماء في هذه الحالة على شكل سائل شفاف، وتتراوح درجة حرارة الماء هنا بين صفر درجة مئوية ونقطة غليان 100 درجة مئوية.
  • الحالة الغازية: الماء بداخلها على شكل بخار، وتتفاوت درجات حرارته حسب الضغط الجوي.

الخواص الفيزيائية للماء

للمياه العديد من الخصائص الفيزيائية التي جعلتها ذات قيمة كبيرة في كل من الحياة والزراعة والصناعة وغيرها من المجالات. ومن أهم هذه الخصائص:

  • معادلة الحمض: يتميز الماء بكونه سائلًا متعادلًا كيميائيًا، حيث أن درجة حموضته أو قاعدته تساوي (PH = 7)، وهذا يعني أن الماء ليس مادة حمضية أو أساسية، بل هو مادة مادة محايدة كيميائيا.
  • الذوبان: يعتبر الماء مذيبًا بمعنى أنه يمكن إذابة العديد من الأملاح والمواد فيه، حيث أن الماء في الطبيعة غالبًا ليس نقيًا بنسبة 100٪ والسبب في ذلك وجود الأملاح والغازات فيه مشتقة من الطبيعة. .
  • الحرارة النوعية: يتميز الماء بامتصاصه للحرارة قبل تسخينه. لذلك نرى أن أصحاب بعض المحلات يرشون الماء على الأرض في الأيام الحارة.
  • الشذوذ: هي تلك الخاصية الفريدة المتمثلة في تمدد الماء في حالة الجليد أثناء تجمده فيزداد حجمه وتقل كثافته، ويطفو على سطح الماء السائل، ولهذا فائدة كبيرة للكائنات المائية التي توجد في المناطق المجمدة لأنها تشكل حاجزًا طبيعيًا بين الجو البارد والمياه أسفل الحوض.
  • التوتر السطحي: يلاحظ أن قيمة التوتر السطحي للماء عالية جدا والسبب في ذلك هو قوى التجاذب بين جزيئاته، لأن التوتر السطحي هو ما يجعل الماء يرتفع من تلقاء نفسه في الشعيرات الدموية في النباتات، لذلك فإن ينقل الماء من خلاله الطعام إلى الخلايا النباتية على ارتفاعات عالية، بالإضافة إلى هذه الخاصية. مسؤول عن تحريك المياه عبر الفراغات والمسام والشقوق والقنوات والصخور والتربة لأعلى بحيث تكون قوة التوتر السطحي للماء مساوية للجاذبية.

الأهمية الحيوية للمياه

تعلمنا أيضًا أن الماء هو الحياة، ويمكن تفسير هذا القول من وجهة نظر بيولوجية، وذلك بناءً على العديد من الخصائص المميزة التي يؤديها الماء، والتي تعتبر ضرورية لاستمرار الحياة على الأرض. من بين تلك الخصائص الحيوية دوره كمذيب عام، حيث يتم إذابة أو تعليق معظم المواد الحيوية فيه، وهذا هو سبب أهميته في العمليات المستقلة، تمامًا كما يعد الماء وسيطًا حيويًا يسمح بتكوين مادة بيولوجية. التفاعلات العضوية وبالتالي تؤدي في النهاية إلى تأمين التكاثر الذاتي وهذا يكمن في التكاثر المستمر وبقاء الكائنات الحية.

أيضًا، الماء ضروري في عملية التمثيل الضوئي وبالتالي التنفس الخلوي في الكائنات الحية، وتستخدم الخلايا النباتية أثناء عملية التمثيل الضوئي طاقة الشمس لفصل الهيدروجين عن الأكسجين في جزيء الماء، حيث يتحد الهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون CO2 إلى تشكيل الجلوكوز وتحرير الأكسجين.

من ناحية أخرى، تستخدم الكائنات الحية الأكسجين لحرق السكر (الكربوهيدرات بشكل عام) لإطلاق الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون من أجل توفير الطاقة لاستمرار الحياة. يلعب الماء أيضًا دورًا مهمًا في ضمان درجة حموضة متوسطة معتدلة ~ 7، وبالتالي في عمل الإنزيمات في النهاية، تحتاج جميع الكائنات الحية إلى كميات من الماء لتنفيذ عملياتها البيولوجية، على سبيل المثال التخلص من النفايات.