علمینو

منوی اصلی

جستجو

آخرین عناوین

علمینو

خواص غیرعادی آب

آب

آب...
واژه ای که با تک تک نقاط نقاط زندگی مانگره خورده است و همین پیوند ناگسستنی است که باعث شده حیات روی کره زمین بدون این هدیه آسمانی غیر قابل تصور باشد.
اما آیا تا به حال پیش آمده است که در لیوان آبی که در دست دارید قبل از نوشیدن لحظه ای درنگ کنید و از خود بپرسید چرا زندگی من به این مایع گره خورده است؟!
و یا هزاران سوال دیگر که در ارتباط با این نعمت الهی در ذهن مطرح می شود که یافتن پاسخ آنها خالی از لطف نیست.
همانگونه که خواوند حکیم فرموده است:
أَ فَرَأَیْتُمُ الْماءَ الَّذِی تَشْرَبُونَ ..............آیا به آبی که می نوشید، اندیشیده اید؟ (سوره واقعه،آیه 68)
به راستی چه رازهایی در این مایع ارزشمند نهفته است که آن را از سایر مایعات متمایز می کند و آن را واسطه حیات در این کره خاکی قرار می دهد؟
در این مقاله به بررسی خواص غیر عادی آب می پردازیم.

خواص غیرعادی آب کدام اند؟
همانطور که گفتیم آب ویژگی های منحصر به فردی دارد که عبارت اند از:
1- بالا بودن ظرفیت گرمای ویژه آب
2- بالا بودن گرمای نهان تبخیر آب
3- انبساط غیر عادی آب
4- بالا بودن دمای جوش و انجماد آب
5-
بالا بودن کشش سطحی آب
6- قابلیت انحلال خوب آب
حال ممکن است این سوال در ذهن شما مطرح شود که چرا آب چنین ویژگی هایی دارد؟
برای یافتن پاسخ این سوال باید در گام نخست ساختار مولکول های آب را بررسی کنیم.زیرا خواص  و رفتار مواد به نوع ساختار آن ها بستگی دارد.  
بیایید برای این کار همان آزمایش قدیمی منحرف کردن باریکه آب بوسیله میله شیشه ای را بررسی کنیم.
آیا دلیل این این انحراف را به یاد دارید؟میله شیشه ای از لحاظ بار الکتریکی خنثی است، اما بر اثر  مالش به موی خشک و تمیز دارای بار الکتریکی منفی خواهد شد.در این شرایط مولکول های آب به سوی آن جذب می شوند.
این رفتار مولکول های آب از ویژگی های ساختاری آن سرچشمه می گیرد. شکل مولکول آب خمیده است که در آن هر اتم هیدروژن با یک پیوند کووالانسی یگانه به اتم اکسیژن متصل است.
نوع اتم های سازنده و ساختار خمیده مولکول آب،نقش تعیین کننده ای در خواص آن دارد.
هنگامی که این مولکول ها در میدان الکترکی قرار می گیرند، جهت گیری می کنند.



نحوه جهت گیری مولکول های آب در میدان الکتریکی نشان می دهد که اتم اکسیژن،سرِ منفی و اتم های هیدروژن،سرِ مثبت مولکول را تشکیل می دهند. در علم شیمی به مولکول هایی مانند آب که در میدان الکتریکی جهت گیری می کنند،مولکول های قطبی می گویند.درواقع این مولکول ها سرهای مثبت و منفی دارند. این درحالی است که مولکول های سازنده ترکیب هایی مانند گاز اکسیژن، کربن دی اکسید و متان چون دارای سرِ مثبت و منفی نیستند، در میدان الکتریکی جهت گیری نمی کنند و به آن ها مولکول های ناقطبی می گویند.

Carbon Dioxide Clip Art Related Keywords & Suggestions  800x600  File:Methane-3D-space-filling.png    Oxygen_Molecule_VdW.png
 
نیروهای بین مولکولی آب، فراتر از انتظار
شاید برخی از شمافکر کنید که همین قطبی بودن آب است که سبب ایجاد خواص غیرعادی ان می شود. درحالی که اینگونه نیست. برای درک بهتر داده های جدول زیر را که به دو مولکول قطبی آب و هیدروژن سولفید تعلق دارد را بررسی کنید.

 ماده فرمول شیمیایی
 مدل فضا پر کن
 قطبیت مولکول
 جرم مولی(گرم بر مول)
 حالت فیزیکی(25c)
 نقطه جوش(سانتی گراد)
 آب H2O  قطبی 18 گرم بر مول
 مایع 100
 هیدروژن سولفید
 H2S  قطبی 34 گرم بر مول
 گاز 60-

مطابق جدول، هر دو ماده مولکول های خمیده و قطبی دارند، اما آب با جرم مولی نزدیک به نصف جرم مولی هیدروژن سولفید، دمای جوش بالاتری از آن دارد. به طوری که تفاوتی برابر با 160 درجه سانتی گراد را نشان می دهد.گویا نیروی جاذبه میان مولکول های آب از آن انتظار می رود قوی تر است. اما چرا؟ دلیل این تفاوت را در کجا باید جستجو کرد؟!
جواب این سوال و بسیاری دیگر از سوال ها در ارتباط با ویژگی های منحصر به فرد آب در پیوند هیدروژنی بین مولکول های آب نهفته است.

پیوند هیدروژنی چیست؟
هرگاه هیدروژن به اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثل فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن متصل گردد، شرایطی برای به وجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مثبت ـ منفی حاصل می‌شودکه به آن پیوند هیدروژنی می‌گویند.
به عبارت دیگر، اتم یک مولکول هیدروژن و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی مرسوم است.

پیوند هیدروژنی در آب:
پیوند هیدروژنی در آب، بین اتم هیدروژن از یک مولکول با اتم اکسیژن از مولکول دیگر، ایجاد می شود. یعنی هر اتم اکسیژن با دو پیوند هیدروژنی به دو اتم هیدروژن از مولکول دیگر متصل شده و در نهایت هر مولکول آب با ۴ پیوند هیدروژنی با ۴ مولکول آب دیگر، پیوند برقرار می کند.


حال بیایید با تکیه بر همین پیوند هیدروژنی بین مولکول های آب به توجیه خواص غیر عادی آن بپردازیم.

1-بالا بودن ظرفیت گرمای ویژه آب
به مقدار گرمایی که به یک کیلوگرم از ماده ای داده می شود تا دمای آن یک درجه سانتی گراد بالا رود، ظرفیت گرمای ویژه می گویند که در مورد آب بیش از مایعات مشابه می باشد.
علت این امر پیوند های هیدروژنی مولکول های آب است. چرا که بخشی از انرژی ای که صرف گرم کردن می کنیم برای شکستن پیوند های هیدروژنی خرج می شود. در نتیجه به گرمای بیشتری نیاز داریم تا دمای آب را یک درجه افزایش دهیم.

2- بالا بودن گرمای نهان تبخیر آب
به مقدار گرمایی که لازم است به یک کیلوگرم از ماده ای بدهیم تا از حالت مایع به گاز تبدیل شود، گرمای نهان تبخیر می گویند.
زمانی که آب به جوش می آید، تنها تعدادی از پیوند های هیدروژنی شکسته شده اند، لذا برای تبخیر آب، همچنان به مقدار انرژی بیشتری نیاز داریم تا پیوندهای باقی مانده را از بین ببریم. به همین علت گرمای نهان تبخیر آب افزایش می یابد.

3- انبساط غیر عادی آب
به افزایش حجم آب در دمای صفر تا ۴ درجه سانتی گراد، انبساط غیر عادی می گویند. چرا که حجم سایر مایعات با سرد کردن کم می شود ولی در آب زمانی که به دمای ۴ درجه و کمتر می رسیم، با افزایش حجم مواجه می شویم.
علت انبساط غیر عادی، آرایش شش وجهی مولکول های آب دارای پیوند های هیدروژنی در بلور یخ است.
بنابراین کمترین حجم آب و بیشترین چگالی آب در دمای ۴ درجه خواهد بود.
شکل زیر نموار انبساط غیرعادی آب را نشان می دهد.

نموار انبساط غیرعادی آب

4- بالا بودن دمای جوش و انجماد آب
همان طور که گفتیم هر مولکول آب از طریق ۴ پیوند هیدروژنی چنان اتصال محکمی با سایر مولکول های ایجاد می کند که نتیجه آن بالا رفتن دمای انجماد و دمای جوش آب است.

5- بالا بودن کشش سطحی آب
به تصویر زیر نگاه کنید.چگونه این حشره بر روی سطح آب نشسته است؟!

 کشش سطحی آب

توجیه این پدیده کشش سطحی بالای آب است. درواقع وجود پیوند های هیدروژنی بین مولکول های آب سبب شده تا این مولکول ها به هم فشرده شده و مانند یک لایه عمل کنند که بتواند مواد سبک را تحمل کند.
 تصاویر زیر نمونه های دیگری از پدیده کشش سطحی آب هستند که در زندگی روزمره بار ها با آنها مواجه شده ایم.



[تصویر:  n00ukgxwrlks3s46d4bz.jpg]

e21_1


6- قابلیت انحلال خوب آب
مبحث انحلال بخشی طولانی و با مطالبی متنوع و بسیار جذاب است که انشاءالله در پست های آینده به طور مفصل در ارتباط با آن گفتگو خواهیم کرد. اما در اینجا خیلی کوتاه نگاهی گذرا به ارتباط ویژگی های ساختاری آب و حلالیت آب می پردازیم.
 برخی از مواد نظیر الکل را اگر در آب بریزیم، بین مولکول های آن و مولکول های آب، پیوند هیدروژنی ایجاد می شود. نتیجه این پیوند ها افزایش حلالیت ماده حل شونده در حلال است.

اگرچه 75 درصد سطح زمین را آب پوشانده و باعث شده  همچون گویی آبی و زیبا از فضا به چشم بیاید، اما جالب است بدانید که 50 درصد جمعیت جهان از کم آبی رنج می برند و پیش بینی می شود تا سال 2025 بیش از 66 درصد مردم جهان با مشکل کم آبی روبرو خواهند شد.
عوامل زیادی سبب شکل گیری این بحران شده اند که از جمله آن می توان به استفاده نا صحیح ما موجودات دوپا از منابع آب اشاره کرد.
پس بیایید دست به دست هم داده و نسل های آینده را از این نعمت ارزشمند محروم نکنیم.
 زمان تغییر همین حالاست...


  • image
  • image

نظرسنجی

    خواهان نمایش مطالب وبلاگ در چه مبحثی هستید؟



  • image
  • image
  • image

"هرکس به جستجوی علم باشد،خداوند برای وی راهی به سوی بهشت بگشاید"
پیامبر اکرم(ص)

سلام من امیررضا اخروی17ساله ازمشهد مقدس هستم.این وبلاگ که درحال حاضر آن را مشاهده می کنید گزینه ای ایده آل برای کسانی است که به علم علاقه داشته و پیشرفته ترین و بروزترین دست یافته های بشر در علم و تکنولوژی را دنبال می کنند.
همچنین در وبلاگ علمینو طرحی به نام به من بگو چرا؟ وجود دارد که شما کاربران
عزیز می توانید سوال های خود را در مباحث علم، تکنولوژی و دانستنیها مطرح کرده و در کوتاه ترین زمان ممکن پاسخ آن را دریافت کنید.
باتشکر
- امیررضا اخروی -

پیوندها

image

آمار سایت

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

امکانات سایت

لوگوی ما
علمینو
كد لوگوی ما
بازی تمرکز حواس

بدانیم تا بمانیم

تغییر تم


انتخاب رنگ تم

سبک کانتینر

انتخاب الگوی پس زمینه

https://i.ytimg.com/vi/v8qRs2Jw35U/maxresdefault.jpg