خصائص الماء

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 20 صور
الموسوعة الحرة

الماء ( H₂O ) مركب غير عضوي قطبي، وهو سائل عديم الطعم والرائحة في درجة حرارة الغرفة ، ويكاد يكون عديم اللون باستثناء مسحة زرقاء خفيفة . يُعدّ الماء أكثر المركبات الكيميائية دراسةً [ 19 ] ، ويُوصف بأنه " المذيب العالمي " [ 20 ] و"مذيب الحياة" [21]. وهو أكثر المواد وفرةً على سطح الأرض [ 22 ] ، والمادة الوحيدة الشائعة التي توجد في حالات صلبة وسائلة وغازية على سطح الأرض [23]. كما أنه ثالث أكثر الجزيئات وفرةً في الكون (بعد الهيدروجين الجزيئي وأول أكسيد الكربون ) [ 22 ] .

تُكوّن جزيئات الماء روابط هيدروجينية فيما بينها، وهي شديدة القطبية. تسمح لها هذه القطبية بتفكيك الأيونات في الأملاح والارتباط بمواد قطبية أخرى مثل الكحولات والأحماض، وبالتالي إذابتها. تُسبب روابطها الهيدروجينية العديد من خصائصها الفريدة، مثل امتلاكها شكلاً صلباً أقل كثافة من شكلها السائل، ونقطة غليان عالية نسبياً تبلغ 100  درجة مئوية بالنسبة لكتلتها المولية ، وسعة حرارية عالية .

الماء مادة مذبذبة ، أي أنه يمكن أن يُظهر خصائص الحمض أو القاعدة ، وذلك اعتمادًا على درجة حموضة المحلول الذي يوجد فيه؛ فهو يُنتج بسهولة كلاً من أيونات الهيدروجين (H +).و OH −الأيونات. [ ج ] نظرًا لطبيعتها المذبذبة، فإنها تخضع للتأين الذاتي . ناتج النشاط ، أو تقريبًا، تركيزات H +و OH −[ 24 ] ثابت، لذا فإن تركيزاتهما تتناسب عكسياً مع بعضها البعض.

الخصائص الفيزيائية

الماء مادة كيميائية صيغتها الكيميائية H2O; one molecule of water has two hydrogenatomscovalentlybonded to a single oxygen atom.[25] Water is a tasteless, odorless liquid at ambient temperature and pressure. Liquid water has weak absorption bands at wavelengths of around 750 nm which cause it to appear to have a blue color.[4] This can easily be observed in a water-filled bath or wash-basin whose lining is white. Large ice crystals, as in glaciers, also appear blue.

Under standard conditions, water is primarily a liquid, unlike other analogous hydrides of the oxygen family, which are generally gaseous. This unique property of water is due to hydrogen bonding. The molecules of water are constantly moving concerning each other, and hydrogen bonds continually break and reform at timescales faster than 200 femtoseconds (2 × 10−13 seconds).[26] However, these bonds are strong enough to create many of the peculiar properties of water, some of which make it integral to life.

Water, ice, and vapor

Within the Earth's atmosphere and surface, the liquid phase is the most common and is the form that is generally denoted by the word "water". The solid phase of water is known as ice and commonly takes the structure of hard, amalgamated crystals, such as ice cubes, or loosely accumulated granular crystals, like snow. Aside from common hexagonal crystalline ice, other crystalline and amorphous phases of ice are known. The gaseous phase of water is known as water vapor (or steam). Visible steam and clouds are formed from minute droplets of water suspended in the air.

يشكّل الماء أيضًا سائلًا فوق حرج . تبلغ درجة الحرارة الحرجة 647 كلفن ، والضغط 22.064 ميجا باسكال . في الطبيعة، لا يحدث هذا إلا نادرًا وفي ظروف قاسية للغاية. ومن الأمثلة المحتملة على الماء فوق الحرج الموجود طبيعيًا، وجوده في أشدّ أجزاء الفتحات الحرارية المائية سخونةً في أعماق البحار ، حيث يُسخّن الماء إلى درجة الحرارة الحرجة بفعل أعمدة الدخان البركاني ، وينتج الضغط الحرج عن وزن المحيط في الأعماق السحيقة التي تقع فيها هذه الفتحات. ويُبلغ هذا الضغط على عمق حوالي 2200 متر، وهو أقل بكثير من متوسط ​​عمق المحيط (3800 متر). [ 27 ]

السعة الحرارية وحرارة التبخر والانصهار

حرارة تبخر الماء من درجة انصهاره إلى درجة الحرارة الحرجة

يتمتع الماء بسعة حرارية نوعية عالية جدًا تبلغ 4184  جول/(كجم·كلفن) عند 20  درجة مئوية (4182  جول/(كجم·كلفن) عند 25  درجة مئوية)، وهي ثاني أعلى سعة حرارية نوعية بين جميع الأنواع غير المتجانسة الذرات (بعد الأمونيا )، بالإضافة إلى حرارة تبخر عالية (40.65  كيلوجول/مول أو 2257  كيلوجول/كجم عند درجة الغليان العادية)، وكلاهما ناتج عن الروابط الهيدروجينية القوية بين جزيئاته. تسمح هذه الخصائص الفريدة للماء بتعديل مناخ الأرض عن طريق تخفيف التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة. وقد تراكمت معظم الطاقة الإضافية المخزنة في النظام المناخي منذ عام 1970 في المحيطات . [ 28 ]

تبلغ الحرارة الكامنة للانصهار (أو ما يُعرف بالحرارة الحرارية الكامنة) للماء 333.55  كيلوجول/كيلوجرام عند  درجة حرارة 0 مئوية: أي أن كمية الطاقة اللازمة لإذابة الجليد تعادل تلك اللازمة لتسخينه من -160  درجة مئوية إلى درجة انصهاره، أو لتسخين نفس كمية الماء بمقدار 80  درجة مئوية تقريبًا. ومن بين المواد الشائعة، لا تتجاوزها في هذه الخاصية سوى الأمونيا. هذه الخاصية تُكسب جليد الأنهار الجليدية والجليد الطافي مقاومةً للذوبان . قبل ظهور التبريد الميكانيكي ، وما زال يُستخدم الجليد على نطاق واسع لإبطاء تلف الطعام.

تبلغ السعة الحرارية النوعية للجليد عند درجة حرارة -10  درجة مئوية 2030  جول/(كجم·كلفن) [ 29 ] ، بينما تبلغ السعة الحرارية للبخار عند درجة حرارة 100  درجة مئوية 2080  جول/(كجم·كلفن). [ 30 ]

كثافة الماء والجليد

كثافة الجليد والماء كدالة لدرجة الحرارة

تبلغ كثافة الماء حوالي غرام واحد لكل سنتيمتر مكعب (62 رطل/ قدم مكعب) : وقد استُخدمت هذه العلاقة في الأصل لتعريف الغرام. [ 31 ] تتغير الكثافة بتغير درجة الحرارة، ولكن ليس بشكل خطي: ​​فمع ارتفاع درجة الحرارة، ترتفع الكثافة إلى ذروتها عند 3.98 درجة مئوية (39.16 درجة فهرنهايت) ثم تنخفض؛ [ 32 ] يُعد الارتفاع الأولي غير معتاد لأن معظم السوائل تخضع لتمدد حراري، وبالتالي تنخفض الكثافة فقط كدالة لدرجة الحرارة. يُوصف الارتفاع الملحوظ للماء من 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) إلى 3.98 درجة مئوية (39.16 درجة فهرنهايت) ولبعض السوائل الأخرى [ د ] بأنه تمدد حراري سالب . كما أن الجليد السداسي المنتظم أقل كثافة من الماء السائل - فعند التجمد، تنخفض كثافة الماء بنحو 9%. [ 35 ] [ هـ ]        

الفرق في التركيب الجزيئي للماء والجليد

تُعزى هذه التأثيرات الفريدة إلى الترابط عالي التوجيه لجزيئات الماء عبر الروابط الهيدروجينية: فالجليد والماء السائل عند درجات الحرارة المنخفضة يتميزان ببنية شبكية مفتوحة ذات كثافة وطاقة منخفضتين نسبيًا.  ويؤدي انكسار الروابط الهيدروجينية عند الانصهار مع ارتفاع درجة الحرارة في نطاق 0-4 درجات مئوية إلى زيادة كثافة التراص الجزيئي، حيث تملأ جزيئات الماء بعض تجاويف الشبكة. [ 32 ] [ 36 ] ومع ذلك، فوق 4  درجات مئوية، يصبح التمدد الحراري هو التأثير السائد، [ 36 ] ويكون الماء بالقرب من نقطة الغليان (100  درجة مئوية) أقل كثافة بنحو 4% من الماء عند 4 درجات مئوية (39 درجة فهرنهايت) . [ 35 ] [ f ]  

تحت ضغط متزايد، يخضع الجليد لعدد من التحولات إلى أشكال متعددة أخرى ذات كثافة أعلى من كثافة الماء السائل، مثل الجليد II ، والجليد III ، والجليد غير المتبلور عالي الكثافة (HDA)، والجليد غير المتبلور عالي الكثافة جدًا (VHDA). [ 37 ] [ 38 ]

توزيع درجة الحرارة في البحيرة في الصيف والشتاء

يُعد منحنى الكثافة غير المعتاد وانخفاض كثافة الجليد مقارنةً بالماء أمرًا أساسيًا لمعظم أشكال الحياة على الأرض؛ فلو كانت كثافة الماء في أعلى مستوياتها عند نقطة التجمد، لأدى التبريد السطحي في الشتاء إلى اختلاط حراري . وبمجرد  الوصول إلى درجة حرارة صفر مئوية، يتجمد المسطح المائي من الأسفل إلى الأعلى، مما يؤدي إلى موت جميع الكائنات الحية فيه. [ 35 ] علاوة على ذلك، ونظرًا لأن الماء عازل حراري جيد (بسبب  سعته الحرارية)، فقد لا تذوب بعض البحيرات المتجمدة تمامًا في الصيف. [ 35 ] في الواقع، يؤدي انعكاس منحنى الكثافة إلى تكوين طبقات مستقرة عند درجات حرارة سطحية أقل من 4  درجات مئوية، ومع وجود طبقة من الجليد تطفو في الأعلى عازلةً الماء في الأسفل، [ 39 ] حتى أن بحيرة بايكال في وسط سيبيريا ، على سبيل المثال، لا تتجمد إلا إلى سمك متر واحد تقريبًا في الشتاء. وبشكل عام، بالنسبة للبحيرات العميقة بما يكفي، تبقى درجة الحرارة في القاع ثابتة عند حوالي 4  درجات مئوية (39  درجة فهرنهايت) على مدار العام (انظر الرسم البياني). [ 35 ]

كثافة المياه المالحة والجليد

كثافة سطح WOA

تعتمد كثافة المياه المالحة على نسبة الأملاح الذائبة فيها، بالإضافة إلى درجة الحرارة. يطفو الجليد في المحيطات، وإلا لتجمد من الأسفل إلى الأعلى. مع ذلك، تُخفّض نسبة الأملاح في المحيطات درجة التجمد بنحو 1.9  درجة مئوية [ 40 ] (نتيجة لانخفاض درجة تجمد المذيب المحتوي على المذاب )، وتُخفّض درجة حرارة أعلى كثافة للماء إلى درجة التجمد السابقة عند 0  درجة مئوية. لهذا السبب، في مياه المحيطات، لا يعيق تمدد الماء عند انخفاض درجة حرارته قرب درجة التجمد، تيار الماء البارد الهابط. يستمر الماء البارد في المحيطات قرب درجة التجمد بالغرق. لذا، تعيش الكائنات التي تعيش في قاع المحيطات الباردة، كالمحيط المتجمد الشمالي ، في مياه  أبرد بـ 4 درجات مئوية من قاع البحيرات والأنهار المتجمدة .

عندما يبدأ سطح الماء المالح بالتجمد (عند -1.9  درجة مئوية [ 40 ] لمياه البحر ذات الملوحة الطبيعية ، 3.5%)، يكون الجليد المتكون خالياً من الملح تقريباً، وله كثافة مماثلة لكثافة جليد المياه العذبة. يطفو هذا الجليد على السطح، ويساهم الملح المتجمد في زيادة ملوحة وكثافة مياه البحر أسفله مباشرةً، في عملية تُعرف باسم طرد المحلول الملحي . تغوص هذه المياه المالحة الأكثر كثافة بفعل الحمل الحراري، وتخضع مياه البحر التي تحل محلها لنفس العملية. ينتج عن ذلك جليد مياه عذبة تقريباً عند -1.9  درجة مئوية [ 40 ] على السطح. وتؤدي زيادة كثافة مياه البحر أسفل الجليد المتكون إلى غوصه نحو القاع. على نطاق واسع، تؤدي عملية طرد المحلول الملحي وغوص المياه المالحة الباردة إلى تشكل تيارات محيطية تنقل هذه المياه بعيداً عن القطبين، مما يؤدي إلى نظام عالمي من التيارات يُسمى الدوران الحراري الملحي .

قابلية الامتزاج والتكثيف

يُظهر الخط الأحمر التشبع

الماء قابل للامتزاج مع العديد من السوائل، بما في ذلك الإيثانول بجميع نسبه. أما الماء ومعظم الزيوت فغير قابلة للامتزاج، وعادةً ما تشكل طبقات وفقًا لزيادة الكثافة من الأعلى. ويمكن التنبؤ بذلك بمقارنة القطبية . فالماء، كونه مركبًا قطبيًا نسبيًا، يميل إلى الامتزاج مع السوائل ذات القطبية العالية مثل الإيثانول والأسيتون ، بينما تميل المركبات ذات القطبية المنخفضة إلى عدم الامتزاج وقلة الذوبان ، كما هو الحال مع الهيدروكربونات .

يُعد بخار الماء، في حالته الغازية، قابلاً للامتزاج التام مع الهواء. من جهة أخرى، فإن أقصى ضغط لبخار الماء يكون مستقرًا ديناميكيًا حراريًا مع السائل (أو الصلب) عند درجة حرارة معينة، وهو منخفض نسبيًا مقارنةً بالضغط الجوي الكلي. على سبيل المثال، إذا كان الضغط الجزئي للبخار 2% من الضغط الجوي، وتم تبريد الهواء من 25  درجة مئوية، بدءًا من حوالي 22  درجة مئوية، سيبدأ الماء بالتكثف، مُحددًا نقطة الندى ، ومُشكلاً الضباب أو الندى . وتُفسر العملية العكسية تبدد الضباب في الصباح. إذا زادت الرطوبة عند درجة حرارة الغرفة، مثلاً بتشغيل دش ساخن أو حوض استحمام، وبقيت درجة الحرارة ثابتة تقريبًا، سرعان ما يصل البخار إلى ضغط التحول الطوري، ثم يتكثف على شكل قطرات ماء دقيقة، تُعرف عادةً بالبخار.

يُقال إن الغاز مشبع، أو ذو رطوبة نسبية 100%، عندما يكون ضغط بخار الماء في الهواء في حالة توازن مع ضغط بخار الماء (السائل)؛ ولن يفقد الماء (أو الجليد، إذا كان باردًا بدرجة كافية) كتلته بالتبخر عند تعرضه للهواء المشبع. ولأن كمية بخار الماء في الهواء قليلة، فإن الرطوبة النسبية، وهي نسبة الضغط الجزئي الناتج عن بخار الماء إلى الضغط الجزئي لبخار الماء المشبع، تُعدّ أكثر فائدة. يُطلق على ضغط البخار الذي يزيد عن 100% رطوبة نسبية اسم "فوق التشبع"، ويمكن أن يحدث ذلك إذا تم تبريد الهواء بسرعة، على سبيل المثال، عن طريق صعوده فجأة في تيار هوائي صاعد .

ضغط البخار

مخططات ضغط بخار الماء

الانضغاطية

تعتمد قابلية انضغاط الماء على الضغط ودرجة الحرارة. عند درجة حرارة صفر مئوية ،  أي عند حد الضغط الصفري، تكون قابلية الانضغاط5.1 × 10⁻¹⁰ باسكال⁻¹ .  عند حد الضغط الصفري، تصل قابلية الانضغاط إلى أدنى قيمة لها .4.4 × 10⁻¹⁰ باسكال⁻¹  عند حوالي 45 درجة مئوية  قبل أن يرتفع مرة أخرى مع ارتفاع درجة الحرارة. ومع زيادة الضغط، تنخفض قابلية الانضغاط، حيث3.9 × 10 −10  باسكال −1 عند 0  درجة مئوية و 100 ميجاباسكال (1000 بار) . [ 41 ] 

يبلغ معامل المرونة الحجمية للماء حوالي 2.2  جيجا باسكال. [ 42 ] يؤدي انخفاض انضغاطية المواد غير الغازية، والماء على وجه الخصوص، إلى افتراض أنها غير قابلة للانضغاط في كثير من الأحيان. ويعني انخفاض انضغاطية الماء أنه حتى في أعماق المحيطات على عمق 4 كيلومترات (2.5 ميل) ، حيث تصل الضغوط إلى 40 ميجا باسكال، لا يتجاوز الانخفاض في الحجم 1.8%. [ 42 ]  

يتراوح معامل الحجم لجليد الماء من 11.3  جيجا باسكال عند 0  كلفن إلى 8.6  جيجا باسكال عند 273  كلفن. [ 43 ] إن التغير الكبير في قابلية انضغاط الجليد كدالة لدرجة الحرارة هو نتيجة لمعامل التمدد الحراري الكبير نسبيًا مقارنة بالمواد الصلبة الشائعة الأخرى.

نقطة ثلاثية

النقطة الثلاثية الصلبة/السائلة/البخارية للماء السائل، والجليد I h ، وبخار الماء في الجزء السفلي الأيسر من مخطط طور الماء.

درجة الحرارة والضغط اللذان يتعايش عندهما الماء في حالته الصلبة والسائلة والغازية العادية في حالة توازن هما النقطة الثلاثية للماء (غاز-سائل-صلب). منذ عام 1954، استُخدمت هذه النقطة لتحديد وحدة قياس درجة الحرارة الأساسية، وهي الكلفن ، [ 44 ] [ 45 ] ولكن، بدءًا من عام 2019 ، أصبح الكلفن يُعرَّف باستخدام ثابت بولتزمان ، بدلاً من النقطة الثلاثية للماء. [ 46 ]

نظراً لوجود العديد من الأشكال البلورية للجليد، يمتلك الماء نقاطاً ثلاثية أخرى، إما بثلاثة أشكال بلورية للجليد أو بشكلين بلوريين من الجليد والسائل في حالة توازن. [ 45 ] وقدّم غوستاف تامان في غوتينغن بيانات عن العديد من النقاط الثلاثية الأخرى في أوائل القرن العشرين. كما وثّق كامب وآخرون نقاطاً ثلاثية أخرى في ستينيات القرن العشرين. [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]

النقاط الثلاثية المختلفة للماء
أطوار في حالة توازن مستقرضغطدرجة حرارة
الماء السائل، والجليد ، وبخار الماء611.657 باسكال [ 50 ]273.16 كلفن (0.01  درجة مئوية)
الماء السائل، والجليد I h ، والجليد III209.9 ميجا باسكال251 كلفن (-22  درجة مئوية)
الماء السائل، والجليد III، والجليد V350.1 ميجا باسكال-17.0  درجة مئوية
الماء السائل، والجليد V، والجليد VI632.4 ميجا باسكال0.16  درجة مئوية
الجليد الأول ، والجليد الثاني ، والجليد الثالث213 ميجا باسكال-35  درجة مئوية
الجليد الثاني، والجليد الثالث، والجليد الخامس344 ميجا باسكال-24  درجة مئوية
الجليد الثاني، والجليد الخامس، والجليد السادس626 ميجا باسكال-70  درجة مئوية

نقطة الانصهار

تبلغ درجة انصهار الجليد 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت؛ 273 كلفن) عند الضغط القياسي؛ ومع ذلك، يمكن تبريد الماء السائل النقي إلى ما دون هذه الدرجة بكثير دون أن يتجمد إذا لم يتعرض السائل لأي اضطراب ميكانيكي. ويمكن أن يبقى في حالة سائلة حتى نقطة التبلور المتجانسة التي تبلغ حوالي 231 كلفن (-42 درجة مئوية؛ -44 درجة فهرنهايت) . [ 51 ] تنخفض درجة انصهار الجليد السداسي العادي قليلاً تحت ضغوط عالية معتدلة، بمقدار 0.0073 درجة مئوية (0.0131 درجة فهرنهايت) / ضغط جوي [ h ] أو حوالي 0.5 درجة مئوية (0.90 درجة فهرنهايت) / 70 ضغط جوي [ i ] [ 52 ] حيث يتم تجاوز طاقة استقرار الرابطة الهيدروجينية بواسطة التنافر بين الجزيئات، ولكن عندما يتحول الجليد إلى أشكاله المتعددة (انظر الحالات البلورية للجليد ) فوق 209.9 ميجا باسكال (2072 ضغط جوي) ، تزداد درجة الانصهار بشكل ملحوظ مع الضغط ، أي تصل إلى 355 كلفن (82 درجة مئوية) عند 2.216 جيجا باسكال (21870 ضغط جوي) (النقطة الثلاثية للجليد VII [ 53 ] ).                

الخصائص الكهربائية

الموصلية الكهربائية

الماء النقي الخالي من الأيونات الخارجية عازل كهربائي ممتاز ، ولكن حتى الماء "منزوع الأيونات" ليس خالياً تماماً من الأيونات. يحدث تأين الماء ذاتياً في الحالة السائلة عندما تتحد جزيئتان من الماء لتكوين أيون هيدروكسيد واحد ( OH⁻ ).) وأيون هيدرونيوم واحد ( H3 O +بسبب التأين الذاتي، يمتلك الماء السائل النقي عند درجات الحرارة المحيطة تركيزًا مشابهًا لحاملات الشحنة الذاتية في شبه الموصل الجرمانيوم، وتركيزًا لحاملات الشحنة الذاتية أكبر بثلاثة مراتب من تركيزها في شبه الموصل السيليكون. وبالتالي، بناءً على تركيز حاملات الشحنة، لا يمكن اعتبار الماء مادة عازلة تمامًا أو عازلًا كهربائيًا، بل موصلًا محدودًا للشحنة الأيونية. [ 54 ]

لأن الماء مذيب جيد، فإنه يحتوي دائمًا تقريبًا على بعض المواد المذابة ، وغالبًا ما تكون ملحًا . إذا احتوى الماء على كمية ضئيلة من هذه الشوائب، فإن الأيونات تستطيع نقل الشحنات ذهابًا وإيابًا، مما يسمح للماء بتوصيل الكهرباء بسهولة أكبر.

من المعروف أن الحد الأقصى النظري للمقاومة الكهربائية للماء يبلغ حوالي 18.2 ميجا أوم·سم (182 كيلو أوم ·م) عند 25  درجة مئوية. [ 55 ] يتوافق هذا الرقم جيدًا مع ما يُلاحظ عادةً في المياه فائقة النقاء المعالجة بالتناضح العكسي ، والمُرشحة ترشيحًا فائقًا ، والمُزالة الأيونات ، والتي تُستخدم، على سبيل المثال، في مصانع تصنيع أشباه الموصلات. يبدأ مستوى الملوثات الملحية أو الحمضية الذي يتجاوز 100 جزء في التريليون (ppt) في الماء فائق النقاء في خفض مقاومته بشكل ملحوظ بما يصل إلى عدة كيلو أوم·م.

في الماء النقي، يمكن للأجهزة الحساسة رصد موصلية كهربائية ضئيلة جدًا تبلغ 0.05501 ± 0.0001 ميكروسيمنز / سم عند 25.00  درجة مئوية. [ 55 ] يمكن أيضًا تحليل الماء كهربائيًا إلى غازي الأكسجين والهيدروجين، ولكن في غياب الأيونات الذائبة، تكون هذه العملية بطيئة جدًا، نظرًا لضعف التيار الكهربائي المار. في الجليد، تُعد البروتونات هي حاملات الشحنة الأساسية (انظر: موصل البروتونات ). [ 56 ] كان يُعتقد سابقًا أن للجليد موصلية صغيرة ولكنها قابلة للقياس تبلغ 1 × 10-10  سيمنز/سم، ولكن يُعتقد الآن أن هذه الموصلية ناتجة بالكامل تقريبًا عن عيوب السطح، وبدون هذه العيوب، يكون الجليد عازلًا ذو موصلية صغيرة للغاية. [ 32 ]

القطبية والترابط الهيدروجيني

جزيء الماء - التركيب وعزم ثنائي القطب

من أهم خصائص الماء قطبيته. يتميز تركيبه الجزيئي بانحناء ذرتي الهيدروجين المرتبطتين بذرة الأكسجين. كما تمتلك ذرة الأكسجين زوجين من الإلكترونات غير الرابطة . ومن التأثيرات التي تُعزى عادةً إلى هذه الأزواج الإلكترونية غير الرابطة أن زاوية انحناء الرابطة H–O–H في الحالة الغازية تبلغ 104.48 درجة، [ 57 ] وهي أصغر من الزاوية الرباعية الأوجه النموذجية البالغة 109.47 درجة. تكون هذه الأزواج الإلكترونية غير الرابطة أقرب إلى ذرة الأكسجين من الإلكترونات المرتبطة بروابط سيجما مع ذرتي الهيدروجين، لذا فهي تشغل حيزًا أكبر. يؤدي التنافر المتزايد بين هذه الأزواج إلى تقريب روابط O–H من بعضها. [ 58 ]

من النتائج الأخرى لبنيته أن الماء جزيء قطبي . فبسبب اختلاف السالبية الكهربية ، يتجه عزم ثنائي القطب الرابطي من كل ذرة هيدروجين نحو ذرة الأكسجين، مما يجعل الأكسجين سالب الشحنة جزئيًا وكل هيدروجين موجب الشحنة جزئيًا. ويتجه عزم ثنائي قطب جزيئي كبير من المنطقة الواقعة بين ذرتي الهيدروجين نحو ذرة الأكسجين. وتؤدي فروق الشحنات إلى تجمع جزيئات الماء (حيث تنجذب المناطق الموجبة نسبيًا إلى المناطق السالبة نسبيًا). هذا التجاذب، الرابطة الهيدروجينية ، يفسر العديد من خصائص الماء، مثل خصائصه كمذيب. [ 59 ]

على الرغم من أن الرابطة الهيدروجينية تُعدّ قوة جذب ضعيفة نسبيًا مقارنةً بالروابط التساهمية داخل جزيء الماء نفسه، إلا أنها مسؤولة عن العديد من الخصائص الفيزيائية للماء. تشمل هذه الخصائص ارتفاع درجات انصهاره وغليانه نسبيًا: إذ يتطلب كسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء طاقة أكبر. في المقابل، كبريتيد الهيدروجين ( H₂O)2S )، يتميز بروابط هيدروجينية أضعف بكثير بسبب انخفاض السالبية الكهربية للكبريت.Hيُعدّ 2S غازًا فيدرجة حرارة الغرفةأنالروابط الإضافية بين جزيئات الماء تُكسب الماء السائلسعة حرارية نوعية. هذه السعة الحرارية العالية تجعل الماء وسيطًا جيدًا لتخزين الحرارة (مبردًا) ودرعًا حراريًا فعالًا.

التماسك والالتصاق

قطرات الندى تلتصق بشبكة العنكبوت

تبقى جزيئات الماء متقاربة ( التماسك ) بفعل الروابط الهيدروجينية بينها. وتتفكك هذه الروابط الهيدروجينية باستمرار، وتتشكل روابط جديدة مع جزيئات ماء أخرى؛ ولكن في أي لحظة معينة في عينة من الماء السائل، يكون جزء كبير من الجزيئات متماسكًا بهذه الروابط. [ 60 ]

يتمتع الماء أيضًا بخصائص التصاق عالية نظرًا لطبيعته القطبية. فعلى الزجاج النظيف الأملس، قد يُشكّل الماء طبقة رقيقة لأن القوى الجزيئية بين جزيئات الزجاج والماء (قوى الالتصاق) أقوى من قوى التماسك. في الخلايا والعضيات البيولوجية ، يكون الماء على اتصال بأسطح الأغشية والبروتينات المحبة للماء ؛ أي الأسطح التي تجذب الماء بقوة . لاحظ إيرفينغ لانغموير وجود قوة تنافر قوية بين الأسطح المحبة للماء. ويتطلب تجفيف هذه الأسطح - أي إزالة طبقات الماء المتماسكة بقوة - بذل شغل كبير للتغلب على هذه القوى، والتي تُسمى قوى التميؤ. هذه القوى كبيرة جدًا ولكنها تتناقص بسرعة على مسافة نانومتر أو أقل. [ 61 ] وهي مهمة في علم الأحياء، لا سيما عندما تُصاب الخلايا بالجفاف نتيجة التعرض لأجواء جافة أو للتجمد خارج الخلوي. [ 62 ]

تدفق مياه الأمطار من مظلة الأشجار. من بين القوى التي تحكم تكوين القطرات: التوتر السطحي ، والتماسك ، وقوة فان دير فالس ، وعدم استقرار بلاتو-رايلي .

التوتر السطحي

يقع مشبك الورق هذا تحت مستوى الماء الذي ارتفع تدريجيًا وبسلاسة. ويمنع التوتر السطحي المشبك من الغرق ويمنع الماء من التسرب فوق حواف الزجاج.

يتميز الماء بتوتر سطحي مرتفع بشكل غير عادي يبلغ 71.99  ملي نيوتن/متر عند 25  درجة مئوية [ 63 ] ، ويعود ذلك إلى قوة الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء. [ 64 ] وهذا ما يسمح للحشرات بالمشي على الماء. [ 64 ]

الخاصية الشعرية

نظراً لامتلاك الماء قوى تماسك وتلاصق قوية، فإنه يُظهر خاصية الشعرية. [ 65 ] يسمح التماسك القوي الناتج عن الروابط الهيدروجينية والالتصاق للأشجار بنقل الماء لأكثر من 100 متر إلى الأعلى. [ 64 ]

تأثير درجة الحرارة على التوتر السطحي للماء النقي
يوضح هذا الرسم التخطيطي الخاصية الشعرية في النباتات، والتي تسمح للماء بالصعود عبر نسيج الخشب من الجذور إلى الأوراق. وتعتمد هذه الحركة الصاعدة على التماسك (الروابط الهيدروجينية بين الشحنة الموجبة الجزئية لجزيء ماء والشحنة السالبة الجزئية لجزيء ماء آخر) والالتصاق (قوى التجاذب بين جزيئات الماء وجزيئات قطبية أخرى). يُظهر الشكل المُكبَّر في أعلى اليمين تفاصيل هذه التفاعلات الجزيئية. تمثل الخطوط الزرقاء المتقطعة الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء (التماسك)، بينما تشير الخطوط الصفراء المتقطعة إلى قوى الالتصاق بين الماء وجدار نسيج الخشب (الالتصاق). يُولِّد التماسك والالتصاق معًا الخاصية الشعرية والتوتر اللازمين لسحب الماء إلى أعلى عبر النبات أثناء عملية النتح.
رسم تخطيطي يوضح الخاصية الشعرية في النباتات، مبينًا أدوار التماسك والالتصاق في حركة الماء الصاعدة عبر الخشب.

الماء كمذيب

إن وجود كربونات الكالسيوم الغروية الناتجة عن التركيزات العالية من الجير المذاب يحول لون مياه شلالات هافاسو إلى اللون الفيروزي.

يُعدّ الماء مذيبًا ممتازًا نظرًا لثابت عزله الكهربائي العالي. [ 66 ] تُعرف المواد التي تمتزج جيدًا وتذوب في الماء بالمواد المحبة للماء، بينما تُعرف المواد التي لا تمتزج جيدًا بالماء بالمواد الكارهة للماء. [ 67 ] تتحدد قدرة المادة على الذوبان في الماء بقدرتها على مجاراة أو تجاوز قوى التجاذب القوية التي تولدها جزيئات الماء فيما بينها. إذا كانت خصائص المادة لا تسمح لها بالتغلب على هذه القوى الجزيئية القوية، فإن جزيئاتها تترسب من الماء. وخلافًا للاعتقاد الشائع، فإن الماء والمواد الكارهة للماء لا تتنافر، بل إن تميؤ السطح الكاره للماء مُفضّل من الناحية الطاقية، وليس من الناحية الإنتروبية.

عندما يدخل مركب أيوني أو قطبي إلى الماء، يُحاط بجزيئات الماء ( الترطيب ). يسمح الحجم الصغير نسبيًا لجزيئات الماء (حوالي 3 أنغستروم) للعديد من جزيئات الماء بإحاطة جزيء واحد من المذاب . تنجذب الأطراف ثنائية القطب السالبة جزئيًا للماء إلى المكونات الموجبة الشحنة للمذاب، والعكس صحيح بالنسبة للأطراف ثنائية القطب الموجبة.

بشكل عام، تذوب المواد الأيونية والقطبية ، مثل الأحماض والكحولات والأملاح، في الماء بسهولة نسبية، بينما لا تذوب المواد غير القطبية، مثل الدهون والزيوت، بسهولة. تبقى الجزيئات غير القطبية متماسكة في الماء لأن تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئات الماء أكثر ملاءمة من الناحية الطاقية من تفاعلات فان دير فالس مع الجزيئات غير القطبية.

من أمثلة المذاب الأيوني ملح الطعام ؛ حيث ينفصل كلوريد الصوديوم، NaCl، إلى أيونات الصوديوم Na +.الكاتيونات و Cl −الأيونات السالبة ، التي يحيط بكل منها جزيئات ماء، تنتقل بسهولة من شبكتها البلورية إلى المحلول. ومن الأمثلة على المذاب غير الأيوني سكر المائدة . إذ تُكوّن ثنائيات أقطاب الماء روابط هيدروجينية مع المناطق القطبية لجزيء السكر ( مجموعات الهيدروكسيل )، مما يسمح بانتقاله إلى المحلول.

النفق الكمومي

تم الإبلاغ عن ديناميكيات النفق الكمومي في الماء منذ عام 1992. في ذلك الوقت، كان معروفًا أن هناك حركات تُدمر وتُعيد تكوين الرابطة الهيدروجينية الضعيفة عن طريق الدوران الداخلي لجزيئات الماء الأحادية البديلة . [ 68 ] في 18 مارس 2016، أُفيد بإمكانية كسر الرابطة الهيدروجينية عن طريق النفق الكمومي في سداسي جزيئات الماء . على عكس حركات النفق التي تم الإبلاغ عنها سابقًا في الماء، فقد تضمن ذلك كسرًا متزامنًا لرابطتين هيدروجينيتين. [ 69 ] وفي وقت لاحق من العام نفسه، تم الإبلاغ عن اكتشاف النفق الكمومي لجزيئات الماء. [ 70 ]

الامتصاص الكهرومغناطيسي

الماء شفاف نسبيًا للضوء المرئي ، والأشعة فوق البنفسجية القريبة ، والأشعة تحت الحمراء البعيدة ، ولكنه يمتص معظم الأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة تحت الحمراء ، والموجات الدقيقة . تستخدم معظم المستقبلات الضوئية وأصباغ التمثيل الضوئي جزء الطيف الضوئي الذي ينفذ جيدًا عبر الماء. تستغل أفران الميكروويف عتامة الماء للإشعاع الميكروويفي لتسخين الماء داخل الأطعمة. ينتج اللون الأزرق الفاتح للماء عن امتصاص ضعيف في الجزء الأحمر من الطيف المرئي . [ 4 ] [ 71 ]

بناء

نموذج الروابط الهيدروجينية (1) بين جزيئات الماء

يمكن لجزيء الماء الواحد أن يشارك في أربع روابط هيدروجينية كحد أقصى ، لأنه يستطيع استقبال رابطتين باستخدام أزواج الإلكترونات الحرة على ذرة الأكسجين، والتبرع بذرتي هيدروجين. تستطيع جزيئات أخرى، مثل فلوريد الهيدروجين والأمونيا والميثانول ، تكوين روابط هيدروجينية أيضًا. مع ذلك، لا تُظهر هذه الجزيئات خصائص ديناميكية حرارية أو حركية أو بنيوية شاذة كتلك التي تُلاحظ في الماء، لأن أيًا منها لا يستطيع تكوين أربع روابط هيدروجينية: إما لعدم قدرتها على التبرع بذرات الهيدروجين أو استقبالها، أو لوجود تأثيرات فراغية في البقايا الضخمة. في الماء، تتشكل هياكل رباعية الأوجه بين الجزيئات نتيجةً للروابط الهيدروجينية الأربع، مما يُشكل بنية مفتوحة وشبكة ترابط ثلاثية الأبعاد، وينتج عن ذلك انخفاض غير طبيعي في الكثافة عند التبريد إلى ما دون 4  درجات مئوية. تُحدد هذه الوحدة المتكررة، التي تُعيد تنظيم نفسها باستمرار، شبكة ثلاثية الأبعاد تمتد في جميع أنحاء السائل. تستند هذه الرؤية إلى دراسات تشتت النيوترونات والمحاكاة الحاسوبية، وهي منطقية في ضوء الترتيب الرباعي الأوجه الواضح لجزيئات الماء في هياكل الجليد.

مع ذلك، توجد نظرية بديلة لبنية الماء. ففي عام ٢٠٠٤، اقترحت ورقة بحثية مثيرة للجدل من جامعة ستوكهولم أن جزيئات الماء في الحالة السائلة ترتبط عادةً بجزيئين فقط، وليس بأربعة جزيئات أخرى، لتشكل بذلك سلاسل وحلقات. وقد صِيغ مصطلح "نظرية الأوتار للماء" (والتي لا ينبغي الخلط بينها وبين نظرية الأوتار في الفيزياء). استندت هذه الملاحظات إلى مطيافية امتصاص الأشعة السينية التي فحصت البيئة المحلية لذرات الأكسجين الفردية. [ ٧٢ ]

التركيب الجزيئي

تتسبب التأثيرات التنافرية لزوجي الإلكترونات غير الرابطة على ذرة الأكسجين في أن يكون للماء بنية جزيئية منحنية ، وليست خطية ، [ 73 ] مما يجعله قطبيًا. تبلغ زاوية الهيدروجين-الأكسجين-الهيدروجين 104.45 درجة، وهي أقل من 109.47 درجة للتهجين المثالي sp3 . ويُفسر ذلك، وفقًا لنظرية الرابطة التكافؤية ، بأن أزواج الإلكترونات غير الرابطة لذرة الأكسجين أكبر حجمًا، وبالتالي تشغل حيزًا أكبر من روابط ذرة الأكسجين مع ذرات الهيدروجين. [ 74 ] تفسير نظرية المدارات الجزيئية ( قاعدة بنت ) هو أن خفض طاقة المدارات الهجينة غير الرابطة لذرة الأكسجين (عن طريق إسناد المزيد من خصائص s وتقليل خصائص p لها) ورفع طاقة المدارات الهجينة لذرة الأكسجين المرتبطة بذرات الهيدروجين (عن طريق إسناد المزيد من خصائص p وتقليل خصائص s لها) له تأثير صافٍ يتمثل في خفض طاقة المدارات الجزيئية المشغولة لأن طاقة المدارات الهجينة غير الرابطة لذرة الأكسجين تساهم بشكل كامل في طاقة أزواج الإلكترونات الحرة لذرة الأكسجين بينما تساهم طاقة المدارين الهجينين الآخرين لذرة الأكسجين جزئيًا فقط في طاقة المدارات الرابطة (يأتي الجزء المتبقي من المساهمة من مدارات 1s لذرات الهيدروجين).

الخواص الكيميائية

التأين الذاتي

يحدث في الماء السائل بعض التأين الذاتي مما ينتج عنه أيونات الهيدرونيوم وأيونات الهيدروكسيد .

2 ساعة2 O⇌H3 O ++ OH −

ثابت التوازن لهذا التفاعل، المعروف باسم الناتج الأيوني للماء،كw=[ح3يا+][ياح-]{\displaystyle K_{\rm {w}}=[{\rm {H_{3}O^{+}}}][{\rm {OH^{-}}}]}، تبلغ قيمتها حوالي 10-14 عند 25 درجة مئوية. عند درجة حموضة متعادلة ، يكون تركيز أيون الهيدروكسيد ( OH⁻ )) يساوي قيمة أيون الهيدروجين (المذاب) ( H +))، بقيمة تقارب 10 −7 مول لتر −1 عند 25  درجة مئوية. [ 75 ] انظر صفحة البيانات للاطلاع على القيم عند درجات حرارة أخرى.

ثابت التوازن الديناميكي الحراري هو حاصل قسمة الأنشطة الديناميكية الحرارية لجميع النواتج والمتفاعلات بما في ذلك الماء:

كهـq=أح3يا+⋅أياح-أح2يا2{\displaystyle K_{\rm {eq}}={\frac {a_{\rm {H_{3}O^{+}}}\cdot a_{\rm {OH^{-}}}}{a_{\rm {H_{2}O}}^{2}}}}

مع ذلك، بالنسبة للمحاليل المخففة، يُقارب نشاط المذاب مثل H₃O⁺ أو OH⁻ بتركيزه ، ويُقارب نشاط المذيب H₂O بالقيمة 1 ، فنحصل على الناتج الأيوني البسيط .كهـq≈كw=[ح3يا+][ياح-]{\displaystyle K_{\rm {eq}}\approx K_{\rm {w}}=[{\rm {H_{3}O^{+}}}][{\rm {OH^{-}}}]}

الكيمياء الجيولوجية

يؤدي تأثير الماء على الصخور على مدى فترات طويلة عادةً إلى التجوية والتعرية المائية ، وهما عمليتان فيزيائيتان تحولان الصخور والمعادن الصلبة إلى تربة ورواسب. ولكن في بعض الظروف، تحدث تفاعلات كيميائية مع الماء أيضًا، مما ينتج عنه تحول الصخور إلى معادن طينية أو تميؤ المعادن ، وهو نوع من التغيرات الكيميائية التي تحدث للصخور وتنتج معادن طينية . ويحدث هذا أيضًا عند تصلب أسمنت بورتلاند .

يمكن لجليد الماء أن يشكل مركبات الكلاثرات ، المعروفة باسم هيدرات الكلاثرات ، مع مجموعة متنوعة من الجزيئات الصغيرة التي يمكن أن تندمج في شبكته البلورية الواسعة. وأبرز هذه المركبات هو كلاثرات الميثان ، 4CH44 ·23 ساعة2O ،الموجود بشكل طبيعي بكميات كبيرة في قاع المحيط.

الحموضة في الطبيعة

يكون المطر عادةً حمضياً بشكل طفيف، حيث تتراوح درجة حموضته بين 5.2 و 5.8 إذا لم يكن يحتوي على أي حمض أقوى من ثاني أكسيد الكربون. [ 76 ] وإذا وُجدت كميات كبيرة من أكاسيد النيتروجين والكبريت في الهواء، فإنها ستذوب أيضاً في السحب وقطرات المطر، مما يُنتج المطر الحمضي .

النظائر

توجد عدة نظائر لكل من الهيدروجين والأكسجين، مما ينتج عنه العديد من النظائر المعروفة للماء. يُعدّ معيار فيينا القياسي لمتوسط ​​مياه المحيط المعيار الدولي الحالي لنظائر الماء. يتكون الماء الموجود في الطبيعة بشكل شبه كامل من نظير الهيدروجين الخالي من النيوترونات، البروتون . ويحتوي على 155 جزءًا فقط في المليون من الديوتيريوم ( 2).(H أو D)، وهو نظير للهيدروجين يحتوي على نيوترون واحد، وأقل من 20 جزءًا لكل كوينتيليون، بما في ذلك التريتيوم ( 3الهيدروجين (H أو T)، الذي يحتوي على نيوترونين. كما أن للأكسجين ثلاثة نظائر مستقرة، منها 16 نظيراً.موجود بنسبة 99.76%، 17O بنسبة 0.04%، و 18يوجد الأكسجين في 0.2% من جزيئات الماء. [ 77 ]

أكسيد الديوتيريوم، Dيُعرف الأكسجين -2 ( 2Oبالماء الثقيلنظرًا لكثافته العالية. ويُستخدم في بعضالمفاعلات النوويةكمُهدئللنيوترونات. التريتيوم عنصرمُشع، يتحلل بنصفعمريبلغ 4500 يوم؛التريتيوم-2في الطبيعة بكميات ضئيلة جدًا، حيث يُنتج بشكل أساسي عن طريق التفاعلات النووية الناتجة عن الأشعة الكونية في الغلاف الجوي. أما الماء الذي يحتوي على ذرة بروتون واحدة وذرة ديوتيريوم واحدة(HDO)فيوجد بشكل طبيعي في الماء العادي بتراكيز منخفضة (حوالي 0.03%).2 Oبكميات أقل بكثير (0.000003٪) وأي جزيئات من هذا القبيل مؤقتة حيث تتحد الذرات مرة أخرى.

أبرز الاختلافات الجسدية بين H2 OوDبالإضافة إلى الاختلاف البسيط في الكتلة النوعية، تشمل خصائص نظير الأكسجين -2 ( 2O)خواصًا تتأثر بالروابط الهيدروجينية، مثل التجمد والغليان، وتأثيرات حركية أخرى. ويعود ذلك إلى أن نواة الديوتيريوم أثقل بمرتين من نواة البروتون، مما يُحدث اختلافات ملحوظة في طاقات الروابط. ويُتيح اختلاف درجات الغليان فصل النظائر.معاملالانتشار الذاتيH)قيمة 2O عند 25 درجة مئوية أعلى بنسبة 23% من قيمةD٢ O. [ ٧٨ ] نظرًا لأن جزيئات الماء تتبادل ذرات الهيدروجين فيما بينها، فإن أكسيد الهيدروجين-الديوتيريوم (DOH) أكثر شيوعًا في الماء الثقيل منخفض النقاوة من أحادي أكسيد ثنائي الديوتيريوم النقيD2 O.

استهلاك D النقي المعزولقد يؤثر الأكسجين المشع (2O )على العمليات الكيميائية الحيوية، إذ يؤدي تناول كميات كبيرة منه إلى إضعاف وظائف الكلى والجهاز العصبي المركزي. ويمكن تناول كميات صغيرة منه دون أي آثار ضارة؛ فالبشر عمومًا لا يدركون اختلافات الطعم، [ 79 ] لكنهم قد يبلغون أحيانًا عن إحساس بالحرقة [ 80 ] أو طعم حلو. [ 81 ] ويجب تناول كميات كبيرة جدًا من الماء الثقيل حتى تظهر أي سمية. ومع ذلك، تتجنب الفئران الماء الثقيل عن طريق الشم، وهو سام للعديد من الحيوانات. [ 82 ]

يشير الماء الخفيف إلى الماء المستنفد من الديوتيريوم (DDW)، وهو الماء الذي تم فيه تقليل محتوى الديوتيريوم إلى ما دون المستوى القياسي البالغ 155 جزءًا في المليون .

حدوث

الماء هو أكثر المواد وفرة على سطح الأرض، وهو أيضاً ثالث أكثر الجزيئات وفرة في الكون، بعد الهيدروجين.٢ وثانيأكسيد الكربون. [ ٢٢ ] يشكل الماء ٠٫٢٣ جزءًا في المليون من كتلة الأرض، و٩٧٫٣٩٪ من حجم المياه العالمي البالغ ١٫٣٨×١٠يوجد 9 كيلومتر مكعب في المحيطات. [ 83 ]

يُعدّ الماء أكثر وفرةً في النظام الشمسي الخارجي، خارج ما يُعرف بخط التجمد ، حيث يكون إشعاع الشمس ضعيفًا جدًا بحيث لا يُبخر الماء الصلب والسائل (وكذلك العناصر والمركبات الكيميائية الأخرى ذات درجات الانصهار المنخفضة نسبيًا، مثل الميثان والأمونيا ). أما في النظام الشمسي الداخلي، فقد تشكلت الكواكب والكويكبات والأقمار بالكامل تقريبًا من المعادن والسيليكات. ومنذ ذلك الحين ، وصل الماء إلى النظام الشمسي الداخلي عبر آلية غير معروفة حتى الآن، ويُعتقد أنها ناتجة عن اصطدامات الكويكبات أو المذنبات التي تحمل الماء من النظام الشمسي الخارجي، حيث تحتوي الأجرام على كميات أكبر بكثير من جليد الماء. [ 84 ] ويمكن أن يكون الفرق بين الأجرام الكوكبية الواقعة داخل خط التجمد وخارجه شاسعًا. فكتلة الأرض تُشكّل الماء 0.000023% منها، بينما يتكون قمر تيثيس ، التابع لكوكب زحل، بالكامل تقريبًا من الماء. [ 85 ]

ردود الفعل

تفاعلات الحمض والقاعدة

الماء مادة مذبذبة : أي أنه قادر على العمل كحمض أو قاعدة في التفاعلات الكيميائية. [ 86 ] ووفقًا لتعريف برونستد-لوري ، فإن الحمض هو بروتون ( H +)عندما يتفاعل الماء مع حمض أقوى، فإنه يعمل كقاعدة؛ وعندما يتفاعل مع قاعدة أقوى، فإنه يعمل كحمض. [ 87 ] على سبيل المثال، يستقبل الماء أيون هيدروجين ( H + ) .الأيون الناتج من حمض الهيدروكلوريك عند تكوينه:

حمض الهيدروكلوريك ( HCl ) + H2 O(قاعدة)⇌H3 O ++ Cl −

في التفاعل مع الأمونيا ، NH3- الماء يتبرع بـH +أيون، وبالتالي فهو يعمل كحمض:

نيو هامبشاير3 (قاعدة)+H2 O(حمض)⇌NH+4+OH−

نظرًا لأن ذرة الأكسجين في الماء تحتوي على زوجين من الإلكترونات غير الرابطة ، فإن الماء غالبًا ما يعمل كقاعدة لويس ، أو مانحًا لأزواج الإلكترونات، في تفاعلاته مع أحماض لويس ، على الرغم من أنه يتفاعل أيضًا مع قواعد لويس، مكونًا روابط هيدروجينية بين مانحات أزواج الإلكترونات وذرات الهيدروجين في الماء. وتصف نظرية HSAB الماء بأنه حمض ضعيف وقاعدة ضعيفة في آنٍ واحد، مما يعني أنه يتفاعل بشكل تفضيلي مع المواد الصلبة الأخرى.

H +(حمض لويس) + H2 O(قاعدة لويس)→H3 O +
Fe 3+(حمض لويس) + H2 O(قاعدة لويس)→Fe(H2 O) 3+ 6
Cl −(قاعدة لويس) + H2 O(حمض لويس)→Cl(H2 O) − 6

عندما يذوب ملح حمض ضعيف أو قاعدة ضعيفة في الماء، يمكن للماء أن يحلل الملح جزئياً، منتجاً القاعدة أو الحمض المقابل، مما يعطي المحاليل المائية للصابون وصودا الخبز درجة حموضة قاعدية:

نا2 CO3 +H2 O⇌ NaOH +NaHCO3

كيمياء الليجاند

بعض روابط الهيدروجين في FeSO 4 . 7H 2 O. يتبلور هذا المركب المائي المعدني مع جزيء واحد من ماء "الشبكة"، والذي يتفاعل مع الكبريتات ومع مراكز [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ .

إن خاصية قاعدة لويس للماء تجعله ربيطة شائعة في معقدات المعادن الانتقالية ، ومن أمثلتها معقدات الماء المعدنية مثل Fe(H2 O) 2+ 6 إلىحمض البيررينيك، الذي يحتوي على جزيئين من الماء مرتبطين بمركزالرينيوم. فيالهيدرات، يمكن أن يكون الماء إما ربيطة أو ببساطة موجودًا في الهيكل، أو كليهما. وهكذا،FeSO4 ·7 ساعةيتكون جزيء الماء (2O) من مراكز [Fe(H₂O)₆]²⁺وجزيءماء واحد مرتبط بالشبكة البلورية. الماء عادةً ما يكونأحادية السن، أي أنه يشكل رابطة واحدة فقط مع الذرة المركزية. [ 88 ]

الكيمياء العضوية

يتفاعل الماء، كقاعدة صلبة، بسهولة مع الكربوكاتيونات العضوية ؛ على سبيل المثال، في تفاعل الإماهة ، مجموعة الهيدروكسيل ( OH− )يُضاف بروتون حمضي إلى ذرتي الكربون المرتبطتين معًا في الرابطة الثنائية، مما ينتج عنه كحول. وعندما تؤدي إضافة الماء إلى جزيء عضوي إلى انشطاره إلى جزأين، يُقال إن عملية التحلل المائي قد حدثت. ومن الأمثلة البارزة على التحلل المائي تصبن الدهون وهضم البروتينات والسكريات المتعددة . كما يمكن أن يكون الماء مجموعة مغادرة في تفاعلات الاستبدال SN2 وتفاعلات الحذف E2 ؛ ويُعرف الأخير حينها بتفاعل نزع الماء .

الماء في تفاعلات الأكسدة والاختزال

يحتوي الماء على الهيدروجين في حالة الأكسدة +1 والأكسجين في حالة الأكسدة -2. [ 89 ] وهو يؤكسد مواد كيميائية مثل الهيدريدات ، والفلزات القلوية ، وبعض الفلزات القلوية الترابية . [ 90 ] [ 91 ] ومن الأمثلة على تفاعل الفلزات القلوية مع الماء: [ 92 ]

2 Na + 2 H2 O→H2 + 2Na ++ 2 OH −

تتأكسد بعض المعادن النشطة الأخرى، مثل الألومنيوم والبريليوم ، بالماء أيضًا، لكن أكاسيدها تلتصق بالمعدن وتشكل طبقة واقية خاملة . [ 93 ] تجدر الإشارة إلى أن صدأ الحديد هو تفاعل بين الحديد والأكسجين [ 94 ] المذاب في الماء، وليس بين الحديد والماء.

يمكن أكسدة الماء لإطلاق غاز الأكسجين، ولكن القليل جدًا من المؤكسدات يتفاعل مع الماء حتى لو كان جهد اختزالها أكبر من جهد الأكسجين.2 /H2 O.تتطلب جميع هذه التفاعلات تقريبًاعاملًا مساعدًا. [ 95 ] مثال على أكسدة الماء هو:

4 AgF2 + 2H2 O→ 4 AgF + 4 HF +O2

التحليل الكهربائي

يمكن تحليل الماء إلى عناصره المكونة له، الهيدروجين والأكسجين، بتمرير تيار كهربائي خلاله. [ 96 ] تُسمى هذه العملية بالتحليل الكهربائي. نصف تفاعل الكاثود هو:

2H +​+ 2 e −→ ح2

نصف تفاعل المصعد هو:

2 ساعة2 O→O2 + 4H ++ 4 e −

تتصاعد الغازات الناتجة على شكل فقاعات إلى السطح، حيث يمكن جمعها أو إشعالها بلهب فوق الماء إذا كان هذا هو الهدف. الجهد المطلوب لتحليل الماء النقي كهربائيًا هو 1.23 فولت عند 25  درجة مئوية. [ 96 ] أما جهد التشغيل الفعلي في التحليل الكهربائي العملي فهو 1.48 فولت أو أعلى.

تاريخ

أثبت هنري كافنديش أن الماء يتكون من الأكسجين والهيدروجين عام 1781. [ 97 ] أُجري أول تحليل للماء إلى هيدروجين وأكسجين، عن طريق التحليل الكهربائي ، عام 1800 على يد الكيميائيين الإنجليزيين ويليام نيكلسون وأنتوني كارلايل . [ 97 ] [ 98 ] وفي عام 1805، أثبت جوزيف لويس جاي لوساك وألكسندر فون هومبولت أن الماء يتكون من جزأين من الهيدروجين وجزء واحد من الأكسجين. [ 99 ]

عزل جيلبرت نيوتن لويس أول عينة من الماء الثقيل النقي في عام 1933. [ 100 ]

استُخدمت خصائص الماء تاريخيًا لتحديد مقاييس درجات الحرارة المختلفة . ومن أبرزها، أن مقاييس كلفن ، وسيلسيوس ، ورانكين، وفهرنهايت ، كانت ، أو لا تزال، تُحدد بنقطتي تجمد وغليان الماء. وبالمثل، تم تحديد مقاييس ديليسلي ، ونيوتن ، وريومور ، ورومر ، الأقل شيوعًا . وتُعد النقطة الثلاثية للماء نقطة قياسية أكثر استخدامًا اليوم.

التسمية

الاسم المعتمد للماء وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) هو أوكسيدان أو ببساطة ماء ، [ 101 ] أو ما يعادله في لغات أخرى، على الرغم من وجود أسماء منهجية أخرى يمكن استخدامها لوصف الجزيء. يُستخدم اسم أوكسيدان فقط كاسم للهيدريد أحادي النواة المستخدم في تسمية مشتقات الماء وفقًا لتسمية المستبدلات . [ 102 ] غالبًا ما يكون لهذه المشتقات أسماء أخرى موصى بها. على سبيل المثال، يُوصى باستخدام اسم هيدروكسيل بدلًا من أوكسيدانيل لمجموعة -OH. وقد ذكر الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) صراحةً أن اسم أوكسان غير مناسب لهذا الغرض، لأنه الاسم المفضل بالفعل لإيثر حلقي يُعرف أيضًا باسم رباعي هيدرو البيران . [ 1 ] [ 103 ]

أبسط اسم نظامي للماء هو أكسيد الهيدروجين . وهذا مشابه لمركبات ذات صلة مثل بيروكسيد الهيدروجين ، وكبريتيد الهيدروجين ، وأكسيد الديوتيريوم (الماء الثقيل). باستخدام التسمية الكيميائية للمركبات الأيونية الثنائية من النوع الأول ، يُطلق على الماء اسم أحادي أكسيد الهيدروجين ، [ 104 ] ولكن هذا الاسم ليس من بين الأسماء التي نشرها الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). [ 101 ] اسم آخر هو أحادي أكسيد ثنائي الهيدروجين ، وهو اسم نادر الاستخدام للماء، ويُستخدم غالبًا في محاكاة ساخرة لأحادي أكسيد ثنائي الهيدروجين .

تشمل الأسماء النظامية الأخرى للماء حمض الهيدروكسيك ، وحمض الهيدروكسيليك ، وهيدروكسيد الهيدروجين ، باستخدام أسماء الأحماض والقواعد. [ j ] لا يُستخدم أي من هذه الأسماء غير الشائعة على نطاق واسع. الشكل المستقطب لجزيء الماء هو H +OH −ويُطلق عليه أيضًا اسم هيدروكسيد الهيدروجين وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. [ 105 ]

مادة الماء هي مصطلح نادر يستخدم لـ H2O عندما لا يرغب المرء في تحديد حالة المادة (الماء السائل، بخار الماء ، شكل من أشكال الجليد ، أو مكون في خليط) على الرغم من أن مصطلح الماء يستخدم أيضًا بهذا المعنى العام.

يُعد ثنائي هيدريد الأكسجين طريقة أخرى للإشارة إلى الماء، لكن الاستخدام الحديث غالبًا ما يقصر مصطلح " الهيدريد " على المركبات الأيونية (التي لا يُعد الماء منها).

انظر أيضاً

الحواشي

  1. 1 2 ينصهر ماء المحيط القياسي المتوسط ​​في فيينا (VSMOW)، المستخدم للمعايرة، عند 273.150089(10) كلفن (0.000089(10) درجة مئوية)، ويغلي عند 373.1339 كلفن (99.9839 درجة مئوية). أما التركيبات النظائرية الأخرى فتنصهر أو تغلي عند درجات حرارة مختلفة قليلاً.
  2. ↑ القيمة الشائعة الاستخدام لقيمة pKa للماء، وهي 15.7، والتي تُستخدم بشكل رئيسي في الكيمياء العضوية، غير صحيحة. [ 13 ] [ 14 ]
  3. ↑ H +يمثل H3 O +(ح)2 O)والأيونات الأكثر تعقيدًا التي تتشكل.
  4. ↑ كما لوحظ التمدد الحراري السالب في السيليكا المنصهرة . [ 33 ] كذلك، فإن السيليكون النقي نسبياً له معامل تمدد حراري سالب لدرجات حرارة تتراوح بين 18 و120 كلفن تقريباً . [ 34 ]
  5. ↑ ومن المواد الأخرى التي تتمدد عند التجمد السيليكون ( نقطة انصهاره 1687 كلفن (1414 درجة مئوية؛ 2577 درجة فهرنهايت))، والغاليوم (نقطة انصهاره 303 كلفن (30 درجة مئوية؛ 86 درجة فهرنهايت)، والجرمانيوم (نقطة انصهاره 1211 كلفن (938 درجة مئوية؛ 1720 درجة فهرنهايت))، والبزموت (نقطة انصهاره 545 كلفن (272 درجة مئوية؛ 521 درجة فهرنهايت)).
  6. ↑ (1-0.95865/1.00000) × 100% = 4.135%
  7. ↑ التبريد الأديباتي الناتج عن قانون الغاز المثالي .
  8. ↑ يذكر المصدر أن القيمة هي 0.0072 درجة مئوية/ضغط جوي. مع ذلك، يُعرّف المؤلف الضغط الجوي بأنه 1,000,000 داين/سم² ( بار ) . باستخدام التعريف القياسي للضغط الجوي، وهو 1,013,250 داين/سم² ، فإن القيمة تُصبح 0.0073 درجة مئوية/ضغط جوي.
  9. ↑ باستخدام حقيقة أن 0.5/0.0073 = 68.5.
  10. ↑ توجد أسماء للأحماض والقواعد للماء لأنه مادة مذبذبة (قادرة على التفاعل كحمض أو قلوي).

مراجع

ملحوظات

  1. 1 2 لي، فافر وميتانومسكي 1998 ، ص. 99.
  2. ↑ دي ليون، ن. "تسمية المركبات الجزيئية - ملاحظات صف الكيمياء 101" . جامعة إنديانا الشمالية الغربية . مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2018. تم الاسترجاع في 1 أكتوبر 2018. في بعض الأحيان يكون لهذه المركبات أسماء عامة أو شائعة (مثل H2O وهو "الماء") ولها أيضًا أسماء منهجية (مثل H2O ، أحادي أكسيد ثنائي الهيدروجين).
  3. ↑ "هيدرول" . قاموس ميريام-ويبستر . مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه في 21 أبريل 2019 .
  4. براون ، تشارلز ل.؛ سميرنوف، سيرجي ن. (1993-08-01). "لماذا الماء أزرق؟" (ملف PDF) . مجلة التعليم الكيميائي . 70 ( 8): 612. Bibcode : 1993JChEd..70..612B . doi : 10.1021/ed070p612 . ISSN 0021-9584 . مؤرشف ( ملف PDF) من الأصل في 2019-12-01 . تم الاطلاع عليه في 2018-08-09 . 
  5. 1 2 3 تاناكا، م.؛ جيرارد، ج.؛ ديفيس، ر.؛ بيوتو، أ.؛ بيجنيل، ن. (أغسطس 2001). "جدول مُوصى به لكثافة الماء بين 0 درجة مئوية و40 درجة مئوية بناءً على تقارير تجريبية حديثة". مجلة Metrologia . 38 (4): 301-309 . Bibcode : 2001Metro..38..301T . doi : 10.1088/0026-1394/38/4/3 .
  6. ↑ ليمون، إريك دبليو؛ بيل، إيان إتش؛ هوبر، مارسيا إل؛ ماكليندن، مارك أو. (1997). "الخواص الفيزيائية الحرارية للأنظمة السائلة". في: لينستروم، بي جيه؛ مالارد، دبليو جي (محرران). كتاب NIST الإلكتروني للكيمياء، قاعدة بيانات NIST المرجعية القياسية رقم 69. المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. doi : 10.18434/T4D303 . مؤرشف من الأصل في 23 أكتوبر 2023. تم الاسترجاع في 17 أكتوبر 2023 .
  7. ↑ Lide 2003 ، خصائص الجليد والماء فائق التبريد في القسم 6.
  8. 1 2 3 4 الماء في لينستروم، بيتر جيه؛ مالارد، ويليام جي (محرران)؛ كتاب NIST Chemistry WebBook ، قاعدة بيانات NIST المرجعية القياسية رقم 69 ، المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، غايثرسبيرغ (ماريلاند)
  9. 1 2 3 أناتوليفيتش، كيبر روسلان. "خواص المادة: الماء" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2014-06-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2014-06-01 .
  10. ↑ Lide 2003 ، ضغط بخار الماء من 0 إلى 370 درجة مئوية في القسم 6.
  11. ↑ ليد 2003 ، الفصل 8: ثوابت تفكك الأحماض والقواعد غير العضوية.
  12. ^ واينجارتنر وآخرون. 2016 ، ص. 13.
  13. ↑ "ما هي قيمة pKa للماء؟" . جامعة كاليفورنيا، ديفيس . 9 أغسطس 2015. مؤرشف من الأصل في 14 فبراير 2016. تم الاطلاع عليه في 9 أبريل 2016 .
  14. ↑ سيلفرشتاين، تود ب.؛ هيلر، ستيفن ت. (17 أبريل 2017). "قيم pKa في المناهج الجامعية: ما هي قيمة pKa الحقيقية للماء؟". مجلة التعليم الكيميائي . 94 (6): 690-695 . Bibcode : 2017JChEd..94..690S . doi : 10.1021/acs.jchemed.6b00623 .
  15. ^ راميريس، ماريا إل في؛ دي كاسترو، كارلوس أ. نيتو؛ ناغاساكا، يوتشي؛ ناغاشيما، أكيرا؛ أسيل، مارك J.؛ ويكهام، ويليام أ. (1995/05/01). “البيانات المرجعية القياسية للتوصيل الحراري للمياه”. مجلة البيانات المرجعية الفيزيائية والكيميائية . 24 (3): 1377– 1381. بيب كود : 1995JPCRD..24.1377R . دوى : 10.1063/1.555963 . ISSN 0047-2689 . 
  16. ↑ Lide 2003 ، 8—الخواص المركزة للمحاليل المائية: الكثافة، معامل الانكسار، انخفاض نقطة التجمد، واللزوجة.
  17. ↑ Lide 2003 ، 6.186.
  18. ↑ ليد 2003 ، 9 - لحظات ثنائية القطب.
  19. ↑ غرينوود وإيرنشو 1997 ، ص 620.
  20. ↑ "الماء، المذيب العالمي" (موقع إلكتروني). الولايات المتحدة الأمريكية: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. ٢٢ أكتوبر ٢٠١٩. مؤرشف من الأصل في ١ ديسمبر ٢٠٢١. تم الاطلاع عليه في ١٥ ديسمبر ٢٠٢٠ .
  21. ^ ريس وآخرون. 2013 ، ص. 48.
  22. 1 2 3 واينجارتنر وآخرون. 2016 ، ص. 2.
  23. ^ ريس وآخرون. 2013 ، ص. 44.
  24. ↑ "ثابت التأين الذاتي" . موسوعة المصطلحات الكيميائية للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية . الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. 2009. doi : 10.1351/goldbook.A00532 . ISBN 978-0-9678550-9-7. Archived from the original on 2019-04-29. Retrieved 2018-08-09.
  25. ↑Campbell, Williamson & Heyden 2006.
  26. ↑Smith, Jared D.; Christopher D. Cappa; Kevin R. Wilson; Ronald C. Cohen; Phillip L. Geissler; Richard J. Saykally (2005). "Unified description of temperature-dependent hydrogen bond rearrangements in liquid water". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 102 (40): 14171–14174. Bibcode:2005PNAS..10214171S. doi:10.1073/pnas.0506899102. PMC 1242322. PMID 16179387.
  27. ↑Deguchi, Shigeru; Tsujii, Kaoru (2007-06-19). "Supercritical water: a fascinating medium for soft matter". Soft Matter. 3 (7): 797–803. Bibcode:2007SMat....3..797D. doi:10.1039/b611584e. ISSN 1744-6848. PMID 32900070.
  28. ↑Rhein, M.; Rintoul, S.R. (2013). "3: Observations: Ocean"(PDF). IPCC WGI AR5 (Report). p. 257. Archived(PDF) from the original on 2020-10-16. Retrieved 2017-12-22. Ocean warming dominates the global energy change inventory. Warming of the ocean accounts for about 93% of the increase in the Earth's energy inventory between 1971 and 2010 (high confidence), with the warming of the upper (0 to 700 m) ocean accounting for about 64% of the total. Melting ice (including Arctic sea ice, ice sheets, and glaciers) and warming of the continents and atmosphere account for the remainder of the change in energy.
  29. ↑Lide 2003, Chapter 6: Properties of Ice and Supercooled Water.
  30. ↑Lide 2003, 6. Properties of Water and Steam as a Function of Temperature and Pressure.
  31. ↑"Decree on weights and measures". April 7, 1795. Archived from the original on February 25, 2013. Retrieved August 3, 2016. Gramme, le poids absolu d'un volume d'eau pure égal au cube de la centième partie du mètre, et à la température de la glace fondante.
  32. 123Greenwood & Earnshaw 1997, p. 625.
  33. ↑ شيل، سكوت م.؛ ديبينيديتي، بابلو ج.؛ بانايوتوبولوس، أثاناسيوس ز. (2002). "الترتيب البنيوي الجزيئي والشذوذات في السيليكا السائلة" ( ملف PDF) . مجلة Physical Review E ، 66 (1) 011202. arXiv : cond-mat/0203383 . Bibcode : 2002PhRvE..66a1202S . doi : 10.1103/PhysRevE.66.011202 . PMID 12241346. S2CID 6109212. مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 4 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يوليو 2009 .  
  34. ↑ بوليس، دبليو. موراي (1990). "الفصل 6" . في: أومارا، ويليام سي.؛ هيرينغ، روبرت بي.؛ هانت، لي بي. (محررون). دليل تكنولوجيا أشباه الموصلات السيليكونية . بارك ريدج، نيو جيرسي: منشورات نويز. ص 431. ISBN  0-8155-1237-6أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 4 فبراير 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يوليو 2010 .
  35. 1 2 3 4 5 بيرلمان، هوارد. "كثافة الماء" . مدرسة علوم المياه التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-06-2016 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 03-06-2016 .
  36. 1 2 هاوسكروفت، كاثرين إي.؛ شارب، آلان جي. (2005). الكيمياء غير العضوية ( الطبعة الثانية). بيرسون برنتيس هول. الصفحات 162-163 . ISBN   0130-39913-2.
  37. ↑ لورتينغ، توماس ؛ سالزمان، كريستوف؛ كول، إنغريد؛ ماير، إروين؛ هالبروكر، أندرياس (1 يناير 2001). "حالة هيكلية ثانية مميزة للجليد غير المتبلور عالي الكثافة عند 77 كلفن وضغط 1 بار". الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الفيزيائية . 3 (24): 5355-5357 . Bibcode : 2001PCCP....3.5355L . doi : 10.1039/b108676f . ISSN 1463-9084 . 
  38. ↑ غرينوود وإيرنشو 1997 ، ص 624.
  39. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 493.
  40. ١ ٢ ٣ "هل يمكن أن يتجمد المحيط؟" . الخدمة الوطنية للمحيطات . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2020-07-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2016-06-09 .
  41. ↑ فاين، ر. أ.؛ ميليرو، ف. ج. (1973). "انضغاطية الماء كدالة لدرجة الحرارة والضغط". مجلة الفيزياء الكيميائية . 59 (10): 5529. Bibcode : 1973JChPh..59.5529F . doi : 10.1063/1.1679903 .
  42. 1 2 نيف، ر. "الخواص المرنة الكلية" . هايبرفيزيكس . جامعة ولاية جورجيا . مؤرشف من الأصل في 28-10-2007 . تم الاسترجاع في 26-10-2007 .
  43. ↑ نيومير، ج. ج. (2018). "ثوابت المرونة، ومعامل الحجم، وانضغاطية جليد الماء H₂O I h لنطاق درجة الحرارة 50 كلفن - 273 كلفن" . مجلة البيانات المرجعية الفيزيائية والكيميائية . 47 (3) 033101. رمز Bibcode : 2018JPCRD..47c3101N . doi : 10.1063/1.5030640 . S2CID 105357042. مؤرشف من الأصل في 28 نوفمبر 2021. تم الاسترجاع في 3 أغسطس 2021 . 
  44. ↑ "تعريفات وحدة القياس الأساسية: كلفن" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) . 14 مايو 2018. مؤرشف من الأصل في 20 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه في 9 أغسطس 2018 .
  45. 1 2 واينجارتنر وآخرون. 2016 ، ص. 5.
  46. ↑ وقائع الاجتماع 106 (ملف PDF) . اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس . سيفر. 16-20 أكتوبر 2017. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 27 يناير 2018. تم الاطلاع عليه في 19 نوفمبر 2018 .
  47. ↑ شلوتر، أوليفر (28 يوليو 2003). تأثير عمليات الضغط العالي ودرجة الحرارة المنخفضة على المواد الخلوية المتعلقة بالأغذية (ملف PDF) (أطروحة). جامعة برلين التقنية . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 9 مارس 2008.
  48. ↑ تامان، غوستاف إتش جيه إيه (1925). حالات التجميع . كونستابل وشركاه .
  49. ↑ لويس ورايس 1922 .
  50. ↑ مورفي، د.م. (2005). "مراجعة لضغوط بخار الجليد والماء فائق التبريد للتطبيقات الجوية" . المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية . 131 (608): 1539-1565 . رمز Bibcode : 2005QJRMS.131.1539M . doi : 10.1256/qj.04.94 . S2CID 122365938. مؤرشف من الأصل في 18 أغسطس 2020. تم الاسترجاع في 31 أغسطس 2020 . 
  51. ↑ ديبينيديتي، بي جي؛ ستانلي، إتش إي (2003). "الماء فائق التبريد والزجاجي" (ملف PDF) . فيزياء اليوم . 56 (6): 40-46 . رمز Bibcode : 2003PhT....56f..40D . doi : 10.1063/1.1595053 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 1 نوفمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2011 .
  52. ↑ شارب 1988 ، ص 27.
  53. ↑ "إصدار مُنقّح بشأن الضغط على طول منحنيات الانصهار والتسامي لمادة الماء العادية" (ملف PDF) . الرابطة الدولية لعلوم المياه التطبيقية . سبتمبر 2011. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2014-03-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2013-02-19 .
  54. ↑ سي إس فولر "تفاعلات العيوب في أشباه الموصلات" الفصل 5 الصفحات 192-221 في "أشباه الموصلات" إن بي هاناي إد. رينهولد، نيويورك 1959
  55. 1 2 لايت، ترومان س.؛ ليشت، ستيوارت؛ بيفيلكوا، أنتوني س.؛ موراش، كينيث ر. (2005-01-01). "التوصيلية والمقاومة الأساسية للماء". رسائل الكيمياء الكهربائية والحالة الصلبة . 8 (1): E16– E19. doi : 10.1149/1.1836121 . ISSN 1099-0062 . 
  56. ↑ كروفتس، أ. (1996). "المحاضرة 12: توصيل البروتون، القياس الكمي" . جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 مايو 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 ديسمبر 2009 .
  57. ↑ هوي، أ. ر.؛ بنكر، ب. ر. (1979). "حل دقيق لمعادلة شرودنغر الدورانية الانحنائية لجزيء ثلاثي الذرات مع تطبيق على جزيء الماء". مجلة التحليل الطيفي الجزيئي . 74 (1): 1-8 . Bibcode : 1979JMoSp..74....1H . doi : 10.1016/0022-2852(79)90019-5 .
  58. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 393.
  59. ↑ كامبل وفاريل 2007 ، ص 37-38.
  60. ↑ كامبل وريس 2009 ، ص 47.
  61. ↑ تشيافازو، إليودورو؛ فاسانو، ماتيو؛ أسيناري، بيترو؛ ديكوزي، باولو (2014). "سلوك القياس لنقل الماء في الأشكال النانوية المحصورة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 5 3565: 4565. Bibcode : 2014NatCo...5.4565C . doi : 10.1038/ncomms4565 . PMC 3988813. PMID 24699509 .  
  62. ↑ "القوى الفيزيائية التي تنظم الجزيئات الحيوية" (ملف PDF) . الجمعية الفيزيائية الحيوية . مؤرشف من الأصل في 7 أغسطس 2007.
  63. ↑ ليد 2003 ، التوتر السطحي للسوائل الشائعة.
  64. 1 2 3 ريس وآخرون. 2013 ، ص. 46.
  65. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 458–459.
  66. ↑ غرينوود وإيرنشو 1997 ، ص 627.
  67. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 518.
  68. ↑ بوغليانو، ن. (1992-11-01). "ديناميكيات الاهتزاز والدوران والنفق في تجمعات المياه الصغيرة" . المكتبة الرقمية لجامعة شمال تكساس . مختبر لورانس بيركلي، كاليفورنيا (الولايات المتحدة): 6. doi : 10.2172/6642535 . OSTI 6642535. مؤرشف من الأصل في 2020-08-01 . تم الاسترجاع في 2019-07-05 . 
  69. ↑ ريتشاردسون، جيريمي أو.؛ ​​بيريز، كريستوبال؛ لوبسيجر، سيمون؛ ريد، آدم أ.؛ تيميلسو، برهان؛ شيلدز، جورج سي.؛ كيسيل، زبيغنيو؛ ويلز، ديفيد ج.؛ بايت، بروكس هـ.؛ ألثورب، ستيوارت سي. (18 مارس 2016). "كسر متناسق للرابطة الهيدروجينية عن طريق النفق الكمومي في موشور سداسي الماء" . مجلة ساينس . 351 (6279): 1310-1313 . Bibcode : 2016Sci...351.1310R . doi : 10.1126/science.aae0012 . ISSN 0036-8075 . PMID 26989250 .  
  70. ↑ كوليسنيكوف، ألكسندر إي. (22 أبريل 2016). " النفق الكمومي للماء في البريل: حالة جديدة لجزيء الماء" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 116 (16) 167802. رمز Bibcode : 2016PhRvL.116p7802K . doi : 10.1103/PhysRevLett.116.167802 . PMID 27152824. مؤرشف من الأصل في 18 نوفمبر 2020. تم الاسترجاع في 8 سبتمبر 2019 . 
  71. ↑ بوب؛ فراي (1996). "طيف الامتصاص (380-700 نانومتر) للماء النقي. الجزء الثاني: قياسات تجويف التكامل". البصريات التطبيقية . 36 (33): 8710-23 . Bibcode : 1997ApOpt..36.8710P . doi : 10.1364/ ao.36.008710 . PMID 18264420. S2CID 11061625 .  
  72. ↑ بول، فيليب (2008). "الماء - لغزٌ دائم" . مجلة نيتشر . 452 (7185): 291-292 . Bibcode : 2008Natur.452..291B . doi : 10.1038/452291a . PMID: 18354466. S2CID : 4365814 .  
  73. ↑ غونيك، لاري؛ كريدل، كريغ (3 مايو 2005). "الفصل 3: التلاحم". الدليل المصور للكيمياء ( الطبعة الأولى). هاربر ريسورس. ص 59. ISBN   978-0-06-093677-8الماء، H₂O ، مشابهٌ لذلك . فهو يحتوي على زوجين من الإلكترونات غير المرتبطة بأي شيء. ويجب أخذ هذه الإلكترونات في الاعتبار أيضًا. تُسمى جزيئات مثل NH₃ وH₂O بالجزيئات المنحنية .
  74. ↑ ثيودور ل. براون وآخرون (2015). "9.2 نموذج Vsepr" . الكيمياء: العلم المركزي (الطبعة 13 ). بيرسون. ص 351. ISBN    978-0-321-91041-7أُرشف من الأصل في 4 فبراير 2024. تم الاطلاع عليه في 21 أبريل 2019. لاحظ أن زوايا الروابط تتناقص مع ازدياد عدد أزواج الإلكترونات غير الرابطة . ينجذب زوج الإلكترونات الرابط إلى نواتي الذرتين المرتبطتين، بينما ينجذب الزوج غير الرابط بشكل أساسي إلى نواة واحدة فقط. ولأن الزوج غير الرابط يتعرض لقوة جذب نووية أقل، فإن نطاق الإلكترونات الخاص به يكون أكثر اتساعًا في الفراغ من نطاق الإلكترونات الخاص بالزوج الرابط (الشكل 9.7). لذلك، تشغل أزواج الإلكترونات غير الرابطة حيزًا أكبر من أزواج الإلكترونات الرابطة؛ فهي في جوهرها تعمل كبالونات كبيرة وعريضة في تشبيهنا بالشكل 9.5. ونتيجة لذلك، تمارس نطاقات الإلكترونات الخاصة بأزواج الإلكترونات غير الرابطة قوى تنافر أكبر على نطاقات الإلكترونات المجاورة، وتميل إلى ضغط زوايا الروابط.
  75. ↑ بويد 2000 ، ص 105.
  76. ↑ بويد 2000 ، ص 106.
  77. ↑ "دليل استخدام الثوابت الفيزيائية الأساسية والثوابت الرئيسية للماء" (ملف PDF) . الرابطة الدولية لعلوم المياه التطبيقية . 2001. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 28 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مارس 2008 .
  78. ↑ هاردي، إدمي هـ.؛ زيغار، أستريد؛ زايدلر، مانفريد د.؛ هولز، مانفريد؛ ساشر، فرانك د. (2001). "تأثير النظائر على الحركة الانتقالية والدورانية في الماء السائل والأمونيا". مجلة الفيزياء الكيميائية 114 (7): 3174-3181 . Bibcode : 2001JChPh.114.3174H . doi : 10.1063/1.1340584 .
  79. ↑ يوري، هارولد سي. وآخرون (15 مارس 1935). "حول طعم الماء الثقيل". مجلة ساينس . المجلد 81، العدد 2098. نيويورك: دار ساينس برس. ص 273. Bibcode : 1935Sci....81..273U . doi : 10.1126/science.81.2098.273-a .    
  80. ↑ "باحث يشرب 'ماءً ثقيلاً' بسعر 5000 دولار للتر الواحد" . مجلة العلوم الشعبية الشهرية . المجلد 126، العدد 4. نيويورك: دار نشر العلوم الشعبية. أبريل 1935. ص 17. تاريخ الاطلاع: 7 يناير 2011 .   
  81. ↑ مولر، غروفر سي. (يونيو 1937). "هل الماء الثقيل هو ينبوع الشباب؟" . مجلة العلوم الشعبية الشهرية . المجلد 130، العدد 6. نيويورك: دار نشر العلوم الشعبية. الصفحات 22-23 . تاريخ الاسترجاع: 7 يناير 2011 .   
  82. ↑ ميلر، إنجليس جيه. الابن ؛ موسر، غريغوري (يوليو 1979). "استجابات التذوق لأكسيد الديوتيريوم". علم وظائف الأعضاء والسلوك . 23 (1): 69-74 . doi : 10.1016/0031-9384(79)90124-0 . PMID 515218. S2CID 39474797 .  
  83. ^ واينجارتنر وآخرون. 2016 ، ص. 29.
  84. ↑ بروكتر، لويز م. (2005). "الجليد في النظام الشمسي" (ملف PDF) . ملخص جونز هوبكنز التقني لمختبر الفيزياء التطبيقية . 26 (2): 175-188 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 11 أبريل 2023. تم الاسترجاع بتاريخ 11 أبريل 2023 - عبر مختبر الفيزياء التطبيقية.
  85. ^ "Planetologie und Fernerkundung" . Geo.fu-berlin.de (باللغة الألمانية). 2006-02-28. مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 2023-04-11 . تم الاسترجاع 2023-04-11 .
  86. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 659.
  87. 1 2 Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص. 654.
  88. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 984.
  89. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 171.
  90. ↑ "الهيدريدات" . Chemwiki . جامعة كاليفورنيا، ديفيس . 2 أكتوبر 2013. مؤرشف من الأصل في 22 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه في 25 يونيو 2016 .
  91. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص. 932 ، 936.
  92. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 338.
  93. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 862.
  94. ↑ Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص 981.
  95. ↑ شارلوت 2007 ، ص 275.
  96. 1 2 Zumdahl & Zumdahl 2013 ، ص. 866.
  97. 1 2 غرينوود وإيرنشو 1997 ، ص. 601.
  98. ↑ "المشاريع والتحليل الكهربائي..." الجمعية الملكية للكيمياء . أغسطس 2003. مؤرشف من الأصل في 3 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 24 يونيو 2016 .
  99. ↑ «جوزيف لويس غاي لوساك، كيميائي فرنسي (1778-1850)» . موسوعة 1902. الحاشية 122-1. مؤرشف من الأصل بتاريخ 29-05-2023 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-05-2016 .
  100. ↑ لويس، جي إن؛ ماكدونالد، آر تي (1933). "تركيز نظير الهيدروجين". مجلة الفيزياء الكيميائية . 1 (6): 341. Bibcode : 1933JChPh...1..341L . doi : 10.1063/1.1749300 .
  101. 1 2 لي، فافر وميتانومسكي 1998 ، ص. 34.
  102. ↑ IUPAC 2005 ، ص 85.
  103. ↑ "رباعي هيدرو البيران" . Pubchem . المعاهد الوطنية للصحة . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-08-2016 . تم الاسترجاع بتاريخ 31-07-2016 .
  104. ↑ لي، فافر وميتانومسكي 1998 ، ص 27-28.
  105. ↑ "ملخص المركب CID 22247451" . قاعدة بيانات مركبات PubChem . المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية. مؤرشف من الأصل بتاريخ 27 أغسطس 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 سبتمبر 2017 .

فهرس

للمزيد من القراءة