17 بهمن 1388, 14:34 - تعداد مشاهده: 346
ادامه حیات در موجودات وابسته به آب است که فراوانترین ماده در بافتهای گیاهی و حیوانی و دنیای اطراف ما میباشد. بیش از 80 درصد سطح زمین را آب پوشانده است که به صورت آب نسبتا خالص در رودخانه و دریاچهها و محلول رقیق نمک در اقیانوسها و به صورت جامد تقریبا خالص در دشتهای برف و رودخانههای یخی و پهنههای یخی قطبی وجود دارد. خواص غیر عادی آب اثر عمیقی بر ماهیت محیط زیست دارد.
بالا بودن گرمای ویژه آب از تغییرات زیاد دمای سطح زمین جلوگیری میکند. حجم عظیم آب در اقیانوسها و دریاها گرمای خورشید را در طول روز جذب کرده و بدون تغییر دمای قابل ملاحظهای آن را شب به اتمسفر بر میگردانند. در روی کره ماه که آب وجود ندارد و سطح آن صخرههایی با گرمای ویژه پایین (یک پنجم گرمای ویژه آب) تشکیل شده است گستره دمایی میتواند از 150 درجه تا 120 درجه تغییر کند.توجیه خواص ویژه آب با پیوند هیدروژنیمولکول آب از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است و دارای ساختمانی خمیده با زاویه'10430 میباشد. خواص غیر عادی آب حاکی از آن است که در این مولکول یک نوع نیروی بین مولکولی قوی وجود دارد. این نیروی قوی ، جاذبه میان H از یک مولکول آب و اکسیژن از مولکول دیگر میباشد و به پیوند هیروژنی موسوم است.
http://www.ngdir.ir/SiteLinks/Kids/I...rmolecule1.gifبالا بودن گرمای ویژه آب نسبت به دیگر مایعات و جامدات نشان دهنده مقدار بالای انرژی لازم برای شکستن پیوندهای هیدروژنی آب است. تعداد پیوندهای هیدروژنی با افزایش دما کم میشود ولی حتی تا100 درجه آن قدر پیوند هیدروژنی موجود است تا باعث شود گرمای تبخیر آب در مقایسه با سایر مایعات بالاتر باشد (540cal/gr). همان گونه که اشاره شد این خاصیت آب سبب شده است که آب نقش تنظیم کننده حرارتی داشته باشد و جهان را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ کند.
اختلاف الکترونگاتیوی میان O و H به اندازه ایست که ابر الکترونی در H2O (و مولکولهای مشابه مانند NH3 , NF) از هیدروژن به طرف اکسیژن جابجا میشود و هیدروژن در تاثیر متقابل با مولکولهای مجاور تقریبا مانند یک پروتون عمل میکند. اندازه کوچک هیدروژن باعث میشود که اتم اکسیژن از مولکول مجاور به آن نزدیک شده و پیوندی میان آنها ایجاد شود. نکته مهم این است که پیوند هیدروژنی فقط بین H و اکسیژن و نیتروژن و فلوئور ایجاد میشود. خواص غیر عادی آب با پیوند هیدروژنی توجیه میشود.
خواص ویژه آب:
بالابودن گرمای ویژه آب
http://forum.parsiking.com/images/st.../wol_error.gifجهت مشاهده در اندازه واقعی اینجا کلیک کنید. اندازه اصلی این عکس 1000x750 می باشد.http://www.ngdir.ir/SiteLinks/Kids/I...ling_water.jpg
http://www.ngdir.ir/SiteLinks/Kids/I...I_NEW_p203.gif
بالا بودن گرمای تبخیر آب به مقدار زیادی باعث ثابت ماندن دمای بدن در محدوده کم میشود. مقدار زیادی از گرمای حاصل از سوخت و ساز بدن از طریق تبخیر سطحی آب از میان روزنههای پوست خارج میشود.
افزایش حجم آب هنگام انجمادهنگام انجماد آب مولکولهای H2O در یک شش ضلعی باز قرار میگیرند هر اتم اکسیژن در بلور یخ به 4 هیدروژن وصل میشود که با 2 اتم هیدروژن پیوند کووالانسی معمولی و با دوتای دیگر پیوند هیدروژنی تشکیل میدهد. بالا بودن نسبت فضای خالی در ساختمان یخ باعث کمتر شدن تراکم آن نسبت به آب میشود. افزایش حجم باعث کاهش چگالی آب میشود. سرد شدن آب تا زیر 4 درجه باعث کاهش تدریجی چگالی آب میشود و این نشان میدهد که در نقطه انجماد آب انتقال از یک ساختمان مولکولی فشرده و بسته به یک ساختمان باز به طور ناگهانی صورت نمیگیرد بلکه به تدریج و در گستره دما انجام میشود.تغییر دانسیته آب با دما که این تغییر در 4 درجه به حداکثر مقدار خود میرسد در ناحیههایی که آب و هوای زمستانی دارند اهمیت فراوانی دارد با پائین آمدن دمای هوا لایههای متراکمتر آب در سطح دریاچه به کف آن جابجا میشوند و در این فرایند گردشی اکسیژن و مواد غذایی تقریبا بطور یکنواخت به تمام قسمتهای دریاچه میرسد.
با کاهش دما مولکولهای بیشتری به شکل ساختمان یخ میپیوندند و در دمای زیر 4 درجه تبدیل به ساختمان باز بر انقباض حاصل از سرد کردن غلبه کرده و با پایین آمدن دما به سمت 0 درجه آب منبسط میشود. انبساط آب به هنگام انجماد هم اثرات مفید و هم اثرات مضری دارد. انجماد آب در بافتهای گیاهی و جانوری باعث تخریب دیواره سلولی در اثر انبساط میشود. اما همین فرایند انبساط در اثر یخ زدن آب در حفرههای سنگها و صخرهها باعث شکستن سنگها شده و ایجاد خاکهای حاصلخیز میکند.
بعد از رسیدن به حالت پایدار دمای قسمت زیرین آب به 4 درجه میرسد و باعث میشود تا جانوران آبزی در زمستان به زندگی خود ادامه دهند. از طرف دیگر کم بودن دانسیته یخ نسبت به آب باعث شناور شدن یخ در سطح آب میشود. اگر یخ سنگینتر از آب بود آب کف دریاها و رودخانهها یکپارچه منجمد میشد و عواقب خطرناکی برای آبزیان در پی داشت.
پیوند هیدروژنی بین مولکولهای آب باعث تشکیل غشای نسبتا محکمی در سطح آن مینمایند که در نتیجه باعث میشود که یک سوزن یا تیغ بر روی آب بماند یا برخی حشرات در سطح آب راه روند همچنین این خاصیت باعث بالا رفتن آب از لولههای موئین میشود. کشش سطحی آب با افزایش دما به دلیل کم شدن پیوندهای هیدروژنی کاهش مییابد.
http://www.ngdir.ir/SiteLinks/Kids/I...ri_tension.gifاگر نیروهای ما بین مولکولی مایع کمتر از نیروی متقابل بین مایع و یک جسم جامد باشد مایع در سطح جامد پخش میشود که خاصیت تر کنندگی نام دارد. ایجاد سطح مقعر بر آب موجود در لولههای نازک با توجه به پدیده تر کردن توجیه میشود. خاصیت تر کنندگی آب باعث استفاده از آن در شستشو میشود. دمای بالا و شویندهها خاصیت تر کنندگی آب را بالا میبرند.
خاصیت تر کنندگی
http://www.ngdir.ir/SiteLinks/Kids/I..._tap_water.gif
قطبیتقطبیت آب به دلیل اختلاف الکترونگاتیوی بین اتمهای اکسیژن و هیدروژن میباشد.
آب به دلیل ثابت دیالکتریک بالا و همچنین داشتن قطبیت ترکیبات یونی را در خود حل میکند. ثابت دیالکتریک بالای آب باعث کاهش نیروی جاذبه میان یونها میشود. در نتیجه احتمال ترکیب مجدد آنها و خارج شدن به صورت رسوب را کم میکند. آب از معدود مایعاتی است که میتواند در دمای اتاق مقدار زیادی از ترکیبات یونی را در خود حل کند. همچنین آب مواد مولکولی مانند متانول ، آمونیاک ، اوره و … را که می توانند با آب پیوند هیدروژنی برقرار کنند هم در خود حل میکند.
پادشاه ایرانی