الماء - احياء اولى ثانوى
ينتشر الماء علي الأرض بحالاته المختلفة (الصلبة – السائلة – الغازية)
يغطي الماء حوالي 70% من سطح الكرة الأرضية.
تتراوح نسبة وجودة في الكائنات الحية ما بين 65% إلي 90%.
يشكل ثلثي جسم الإنسان.
يعتبر الماء أساس الحياة علي كوكب الأرض.
أهمية الماء:
يؤدي الماء دوراً حيوياً في جميع العمليات الحيوية التي تتم داخل الكائن الحي.
التركيب الجزيئي للماء
جزئ الماء يتكون من ارتباط ذرة أكسجين بذرتين هيدروجين لتكوين رابطتين تساهميتين أحاديتين وهي روابط قوية ومن الصعب كسرها.
ذرة الأكسجين لها شحنة كهربية سالبة والهيدروجين لها شحنة كهربية موجبة، لذلك جزئ الماء لها قطبان مختلفان (قطب سالب وقطب موجب) لذلك فإن جزئ الماء يسمي (الجزئ القطبي).
يتجاذب كل جزئ ماء مع الجزيئات المجاورة لها من خلال تجاذب كهربي ضعيف نسبياً، ناتج عن اختلاف الشحنات الكهربية، حيث تتجاذب كل ذرة هيدروجين موجبة في جزئ ماء مع ذرة أكسجين سالبة في الجزئ المجاور بنوع من التجاذب الكهربي وتنشأ الروابط الهيدروجينية.
تمنح كل من قطبية الماء والرابطة الهيدروجينية الماء خواصاً فريدة.
خواص الماء :
1- الماء مادة مذيبة
الماء من أفضل المذيبات ويطلق عليه المذيب العام (علل)
بسبب الطبيعة القطبية لجزيئات الماء
مثال علي ذلك:
كلوريد الصوديوم NaCl يتكون من اتحاد Na+ ، Cl- وعند إضافته إلي الماء
يجذب هيدروجين الماء (موجب الشحنة) أيون الكلور السالب.
يجذب أكسجين الماء (سالب الشحنة) أيون الصوديوم الموجب.
ذلك لأن قوي جذب قطبي الماء أقوي من قوي التجاذب بين أيوني الصوديوم والكلور.
يمكن إذابة الكثير من الأملاح والمواد في الماء.
لكي تذوب أي مادة في الماء يجب أن تحتوي علي أيونات حرة، أي تكون مادة قطبية.
هذه الخاصية بالغة الأهمية للكائنات الحية، لأن جميع المواد الضرورية لقيام الخلايا بوظائفها مثل الجلوكوز والأحماض الأمينية والفيتامينات وغازات التنفس وغيرها تنتقل في الجسم في صورة ذائبة في الماء،بالمثل التفاعلات التي تتم داخل الخلايا الحية كتفاعلات الايض.
2- الماء له القدرة علي تأيين أنواع مختلفة من الجزيئات الضرورية للحياة:
أي أن الجزيء يتفكك إلى أيونات موجبة وأخرى سالبة وهذا شرط ضروري لحدوث التفاعلات الكيميائية بين المواد المختلفة.
سبب هذا هو الطبيعة القطبية لجزيئات الماء، وهو شرط ضروري لحدوث التفاعلات الكيميائية بين المواد المختلفة.
بيكربونات الصوديوم التي يفرزها البنكرياس تتأين في وجود الماء إلي أيون صوديو Na+ وأيون بيكربونات HCO3 - مما يجعل الوسط قلوياً مناسباً لعمل الإنزيمات.
- قدرة الماء العالية للالتصاق بالأشياء التي يلامسها وهذه الخاصية تساعد في انتشار الماء بكل سهولة في أجسام الكائنات الحية بحيث يمكنه الوصول لكل خلية من خلايا أجسامها التي لا يمكن لها أن تعيش بدونه.
- أن أكبر كثافة للماء تحدث عندما تكون درجة حرارته أربع درجات مئوية أيّ أن الماء في حالته الصلبة أخف منه في حالته السائلة وهذا على عكس جميع السوائل الأخرى التي تزيد كثافتها كلما قلت درجة حرارتها. وهذه الخاصية ضرورية جدا لبقاء معظم الماء على سطح الأرض في حالته السائلة وبهذا وفرت هذه الآلية العجيبة حياة آمنة لجميع الكائنات الحية البحرية.
3- ارتفاع قيمة حرارته النوعية :
يتميز الماء بخصائص حرارية فريدة بسبب وجود الروابط الهيدروجينية بين جزيئاته حيث يمتلك أعلي حرارة نوعية بين العناصر والمركبات الموجودة علي الأرض.
الحرارة النوعية: هي كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوجرام من المادة درجة واحدة سيليزية.
نتيجة لذلك فإنه لرفع درجة حرارة الماء نحتاج طاقة كبيرة والعكس صحيح حيث يفقد الماء طاقة كبيرة عندما تنخفض درجة حرارته.
أهمية هذه الخاصية للكائنات الحية:
oالكائنات الحية في حاجة إلي أن تظل درجة حرارتها ثابتة عند درجة حرارة معينة للقيام بالعمليات الحيوية المختلفة.
oالمحتوي المائي الكبير للخلايا والأنسجة يساعد علي الحفاظ علي درجة حرارتها ثابتة.
oفقد الكائنات الحية للماء علي شكل عرق أو نتح يقلل من درجة حرارتها.
o توفر للكائنات الحية درجات الحرارة المناسبة لعيشها على سطح الأرض، لأن مياه المحيطات التي تغطي 70% من مساحة سطح الأرض تقوم بامتصاص كميات كبيرة من الطاقة الشمسية خلال النهار ومن ثم تقوم أثناء الليل بإشعاع هذه الحرارة إلى جو الأرض لكي يحافظ على درجة حرارة سطح الأرض ضمن الحدود المناسبة لحياة الكائنات الحية.
4- زيادة التوتر السطحي وانخفاض اللزوجة للماء:
التوتر السطحي هو تماسك الجزيئات الموجودة في سطح السائل، لشغل أقل مساحة ممكنة.
اللزوجة هي مقاومة السائل للتدفق.
بسبب الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء وقطبيته فإن التوتر السطحي للماء عالٍ ولزوجته منخفضة، وهما مناسبان لاستمرار الحياة.
تعمل الخاصيتان علي تماسك مواد الخلية.
تساهم الخاصيتان في إبطاء فقدان الماء من أوراق النبات عن طريق الثغور.
التوتر السطحي للماء يوفر للحشرات سطحاً متماسكاً لتقف عليه.
علل: تقف الحشرات فوق الماء دون أن تغوص فيه؟
5-انخفاض كثافته تحت درجة (4 ْس)
يتمدد الماء بارتفاع درجة حرارته وينكمش بإنخفاض درجة الحرارة شأنه في ذلك شأن كل السوائل والغازات والأجسام الصلبة.
يسلك الماء سلوك شاذ عند درجة حرارة (4 ْس) حيث يتمدد الماء بدلا من أن ينكمش، وهذا يجعل كثافته تنخفض.
تجعل الماء يخف فيرتفع لأعلي وعندما يتجمد في درجة الصفر المئوي يتجمد فقط علي السطح بينما في الأسفل يكون سائلا عند درجة (4 ْس) مما يحافظ على حياة الكائنات المائية
هذه الخاصية ضرورية جدا لبقاء معظم الماء على سطح الأرض في حالته السائلة فلو كان حال الماء كحال باقي السوائل لتجمدت جميع محيطات وبحار الأرض وبهذا وفرت حياة آمنة لجميع الكائنات الحية البحرية، وترجع هذه الخاصية إلي الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء.
6- تقل درجة تجمد الماء عن الصفر المئوي في حالة وجود مواد ذائبة فيه:
هذه الخاصية ضرورية جدا لحياة الكائنات الحية (علل) لأنها تتعرض في المناطق الباردة إلي درجات حرارة تقل عن الصفر في كثير من الأحيان.
الماء في أجسام الكائنات الحية لا يتجمد، (علل) بسبب المواد الذائبة فيه.
7- إمكانية تحول الماء إلي بخار عند درجات حرارة أقل بكثير من درجة الغليان:
يتحول الماء إلي بخار وبكميات كبيرة عند درجات حرارة تقل عن درجة غليانه، وهذه الخاصية تعتمد عليها حياة الكائنات الحية.
بخار الماء المتكون علي سطوح المحيطات تحمله تيارات الحمل إلي طبقات الجو الباردة فيتحول إلي غيوم تحركها الرياح فتسقط أمطار توفر الماء اللازم لحياة الكائنات الحية.
7- إمكانية تحول الماء إلي بخار عند درجات حرارة أقل بكثير من درجة الغليان:
يتحول الماء إلي بخار وبكميات كبيرة عند درجات حرارة تقل عن درجة غليانه، وهذه الخاصية تعتمد عليها حياة الكائنات الحية.
8- ارتفاع الماء في الأنابيب الشعرية:
للماء القدرة علي الارتفاع في الأنابيب الشعرية بدون الحاجة إلي قوة تضخه إلي أعلي ضد الجاذبية الأرضية.
هذه الخاصية تساهم في وصول الماء من جذور الأشجار إلي معظم أجزائها رغم ارتفاعها الكبير عن سطح الأرض.
ينتشر الماء علي الأرض بحالاته المختلفة (الصلبة – السائلة – الغازية)
يغطي الماء حوالي 70% من سطح الكرة الأرضية.
تتراوح نسبة وجودة في الكائنات الحية ما بين 65% إلي 90%.
يشكل ثلثي جسم الإنسان.
يعتبر الماء أساس الحياة علي كوكب الأرض.
أهمية الماء:
يؤدي الماء دوراً حيوياً في جميع العمليات الحيوية التي تتم داخل الكائن الحي.
التركيب الجزيئي للماء
جزئ الماء يتكون من ارتباط ذرة أكسجين بذرتين هيدروجين لتكوين رابطتين تساهميتين أحاديتين وهي روابط قوية ومن الصعب كسرها.
ذرة الأكسجين لها شحنة كهربية سالبة والهيدروجين لها شحنة كهربية موجبة، لذلك جزئ الماء لها قطبان مختلفان (قطب سالب وقطب موجب) لذلك فإن جزئ الماء يسمي (الجزئ القطبي).
يتجاذب كل جزئ ماء مع الجزيئات المجاورة لها من خلال تجاذب كهربي ضعيف نسبياً، ناتج عن اختلاف الشحنات الكهربية، حيث تتجاذب كل ذرة هيدروجين موجبة في جزئ ماء مع ذرة أكسجين سالبة في الجزئ المجاور بنوع من التجاذب الكهربي وتنشأ الروابط الهيدروجينية.
تمنح كل من قطبية الماء والرابطة الهيدروجينية الماء خواصاً فريدة.
خواص الماء :
1- الماء مادة مذيبة
الماء من أفضل المذيبات ويطلق عليه المذيب العام (علل)
بسبب الطبيعة القطبية لجزيئات الماء
مثال علي ذلك:
كلوريد الصوديوم NaCl يتكون من اتحاد Na+ ، Cl- وعند إضافته إلي الماء
يجذب هيدروجين الماء (موجب الشحنة) أيون الكلور السالب.
يجذب أكسجين الماء (سالب الشحنة) أيون الصوديوم الموجب.
ذلك لأن قوي جذب قطبي الماء أقوي من قوي التجاذب بين أيوني الصوديوم والكلور.
يمكن إذابة الكثير من الأملاح والمواد في الماء.
لكي تذوب أي مادة في الماء يجب أن تحتوي علي أيونات حرة، أي تكون مادة قطبية.
هذه الخاصية بالغة الأهمية للكائنات الحية، لأن جميع المواد الضرورية لقيام الخلايا بوظائفها مثل الجلوكوز والأحماض الأمينية والفيتامينات وغازات التنفس وغيرها تنتقل في الجسم في صورة ذائبة في الماء،بالمثل التفاعلات التي تتم داخل الخلايا الحية كتفاعلات الايض.
2- الماء له القدرة علي تأيين أنواع مختلفة من الجزيئات الضرورية للحياة:
أي أن الجزيء يتفكك إلى أيونات موجبة وأخرى سالبة وهذا شرط ضروري لحدوث التفاعلات الكيميائية بين المواد المختلفة.
سبب هذا هو الطبيعة القطبية لجزيئات الماء، وهو شرط ضروري لحدوث التفاعلات الكيميائية بين المواد المختلفة.
بيكربونات الصوديوم التي يفرزها البنكرياس تتأين في وجود الماء إلي أيون صوديو Na+ وأيون بيكربونات HCO3 - مما يجعل الوسط قلوياً مناسباً لعمل الإنزيمات.
- قدرة الماء العالية للالتصاق بالأشياء التي يلامسها وهذه الخاصية تساعد في انتشار الماء بكل سهولة في أجسام الكائنات الحية بحيث يمكنه الوصول لكل خلية من خلايا أجسامها التي لا يمكن لها أن تعيش بدونه.
- أن أكبر كثافة للماء تحدث عندما تكون درجة حرارته أربع درجات مئوية أيّ أن الماء في حالته الصلبة أخف منه في حالته السائلة وهذا على عكس جميع السوائل الأخرى التي تزيد كثافتها كلما قلت درجة حرارتها. وهذه الخاصية ضرورية جدا لبقاء معظم الماء على سطح الأرض في حالته السائلة وبهذا وفرت هذه الآلية العجيبة حياة آمنة لجميع الكائنات الحية البحرية.
3- ارتفاع قيمة حرارته النوعية :
يتميز الماء بخصائص حرارية فريدة بسبب وجود الروابط الهيدروجينية بين جزيئاته حيث يمتلك أعلي حرارة نوعية بين العناصر والمركبات الموجودة علي الأرض.
الحرارة النوعية: هي كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة كيلوجرام من المادة درجة واحدة سيليزية.
نتيجة لذلك فإنه لرفع درجة حرارة الماء نحتاج طاقة كبيرة والعكس صحيح حيث يفقد الماء طاقة كبيرة عندما تنخفض درجة حرارته.
أهمية هذه الخاصية للكائنات الحية:
oالكائنات الحية في حاجة إلي أن تظل درجة حرارتها ثابتة عند درجة حرارة معينة للقيام بالعمليات الحيوية المختلفة.
oالمحتوي المائي الكبير للخلايا والأنسجة يساعد علي الحفاظ علي درجة حرارتها ثابتة.
oفقد الكائنات الحية للماء علي شكل عرق أو نتح يقلل من درجة حرارتها.
o توفر للكائنات الحية درجات الحرارة المناسبة لعيشها على سطح الأرض، لأن مياه المحيطات التي تغطي 70% من مساحة سطح الأرض تقوم بامتصاص كميات كبيرة من الطاقة الشمسية خلال النهار ومن ثم تقوم أثناء الليل بإشعاع هذه الحرارة إلى جو الأرض لكي يحافظ على درجة حرارة سطح الأرض ضمن الحدود المناسبة لحياة الكائنات الحية.
4- زيادة التوتر السطحي وانخفاض اللزوجة للماء:
التوتر السطحي هو تماسك الجزيئات الموجودة في سطح السائل، لشغل أقل مساحة ممكنة.
اللزوجة هي مقاومة السائل للتدفق.
بسبب الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء وقطبيته فإن التوتر السطحي للماء عالٍ ولزوجته منخفضة، وهما مناسبان لاستمرار الحياة.
تعمل الخاصيتان علي تماسك مواد الخلية.
تساهم الخاصيتان في إبطاء فقدان الماء من أوراق النبات عن طريق الثغور.
التوتر السطحي للماء يوفر للحشرات سطحاً متماسكاً لتقف عليه.
علل: تقف الحشرات فوق الماء دون أن تغوص فيه؟
5-انخفاض كثافته تحت درجة (4 ْس)
يتمدد الماء بارتفاع درجة حرارته وينكمش بإنخفاض درجة الحرارة شأنه في ذلك شأن كل السوائل والغازات والأجسام الصلبة.
يسلك الماء سلوك شاذ عند درجة حرارة (4 ْس) حيث يتمدد الماء بدلا من أن ينكمش، وهذا يجعل كثافته تنخفض.
تجعل الماء يخف فيرتفع لأعلي وعندما يتجمد في درجة الصفر المئوي يتجمد فقط علي السطح بينما في الأسفل يكون سائلا عند درجة (4 ْس) مما يحافظ على حياة الكائنات المائية
هذه الخاصية ضرورية جدا لبقاء معظم الماء على سطح الأرض في حالته السائلة فلو كان حال الماء كحال باقي السوائل لتجمدت جميع محيطات وبحار الأرض وبهذا وفرت حياة آمنة لجميع الكائنات الحية البحرية، وترجع هذه الخاصية إلي الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء.
6- تقل درجة تجمد الماء عن الصفر المئوي في حالة وجود مواد ذائبة فيه:
هذه الخاصية ضرورية جدا لحياة الكائنات الحية (علل) لأنها تتعرض في المناطق الباردة إلي درجات حرارة تقل عن الصفر في كثير من الأحيان.
الماء في أجسام الكائنات الحية لا يتجمد، (علل) بسبب المواد الذائبة فيه.
7- إمكانية تحول الماء إلي بخار عند درجات حرارة أقل بكثير من درجة الغليان:
يتحول الماء إلي بخار وبكميات كبيرة عند درجات حرارة تقل عن درجة غليانه، وهذه الخاصية تعتمد عليها حياة الكائنات الحية.
بخار الماء المتكون علي سطوح المحيطات تحمله تيارات الحمل إلي طبقات الجو الباردة فيتحول إلي غيوم تحركها الرياح فتسقط أمطار توفر الماء اللازم لحياة الكائنات الحية.
7- إمكانية تحول الماء إلي بخار عند درجات حرارة أقل بكثير من درجة الغليان:
يتحول الماء إلي بخار وبكميات كبيرة عند درجات حرارة تقل عن درجة غليانه، وهذه الخاصية تعتمد عليها حياة الكائنات الحية.
8- ارتفاع الماء في الأنابيب الشعرية:
للماء القدرة علي الارتفاع في الأنابيب الشعرية بدون الحاجة إلي قوة تضخه إلي أعلي ضد الجاذبية الأرضية.
هذه الخاصية تساهم في وصول الماء من جذور الأشجار إلي معظم أجزائها رغم ارتفاعها الكبير عن سطح الأرض.
الفتى الالى2014-03-13, 10:35 am