توجد حالات الماء في قشرة الأرض وفي الغلاف الجوي. يتكون الغلاف المائي من كتل ضخمة من الماء السائل ، معظمها مالح ، مما يعطي الأرض سطحها المزرق المميز ؛ وفي أقطابها البيضاء ، منطقتان جليدية حيث يتكاثر الجليد على شكل أغطية قطبية.
بالنسبة للأبخرة ، نرى تطورها النهائي في تكاثف السحابة ، عندما تتجمع معًا بما يكفي لتعكس ضوء الشمس بألوانها البيضاء النموذجية. تطلق الغيوم ، الغرويات الغازية ، محتواها المائي مسببة المطر أو هطول الأمطار ، أو تتجمد في بلورات صغيرة تتساقط مثل الثلج.
على الرغم من أن الماء يبدو مركبًا بسيطًا ، فإنه يختبئ في بلوريته يسقط سيلًا من الخصائص المذهلة التي تمتد عبر جميع حالاته الفيزيائية. المصدر: Pxhere.
عندما تبرد أبخرة الماء إلى ارتفاعات منخفضة ، فإنها تغطي الأشياء أو الأسطح بالصقيع ، الذي يبدو كالثلج ولكنه أكثر إشراقًا وأكثر بلورية. من ناحية أخرى ، في الضباب أو الضباب ، تتحد جزيئات الماء في أكثر من حالة واحدة ، لأنها تتكون من غرويات أقل كثافة تعمل على تشويش وتبييض منظر المتفرجين.
من بين جميع حالاته الفيزيائية ، يعتبر السائل الأكثر أهمية ، لأنه يشكل جزءًا كبيرًا من أجسامنا وجميع الكائنات الحية.
دعونا نرى ما هي حالات الماء الثلاث:
صلب
كمادة صلبة ، يمكن العثور على الماء على شكل جليد أو ثلج أو صقيع.
جليد
معرض للأنهار الجليدية الزرقاء. المصدر: Pxhere.
الصيغة الكيميائية للماء هي H 2 O ، وجزيئه يمكن كتابته كـ HOH ، هندسته الزاوية (نوع بوميرانج) ، قادرة على تكوين ثلاث روابط هيدروجينية في الحالة السائلة.
في هذه الأثناء ، عندما تنخفض درجة الحرارة ويبرد الماء ، تتبنى جزيئاته أربعة من هذه الجسور ، مما يخلق ترتيبًا مكانيًا محددًا ومتكررًا: بلورة من الماء. تُعرف هذه البلورة بالجليد. ثم الجليد هو الحالة الصلبة للماء.
توجد أمثلة على الجليد في مكعبات المشروبات ، أو في زجاجات المياه التي تتجمد في الثلاجة ، أو على أسطح حمامات السباحة أو النوافير المعرضة لفصل الشتاء ، أو في كتل الأنهار الجليدية.
يمكن أن يظهر الجليد على شكل كتل عديمة اللون ، ولكن يمكن أن يتحول إلى اللون الأبيض اعتمادًا على شوائبه أو محتوى الهواء المحتبس. ويمكنه أيضًا عرض درجات اللون الأزرق الباهت (الصورة العلوية) ، والتي تمثل الطريقة الأكثر طبيعية التي يتفاعل بها الضوء مع بلوراتك.
وبالتالي ، فإن الماء ليس عديم اللون أو بلوريًا تمامًا: بل له لون أزرق غير محسوس تقريبًا. يتكثف هذا اللون وفقًا لتركيز وضغط جزيئات الماء المشعة بالضوء.
الثلج
الحقول الثلجية تشبه الأسطح الرملية. المصدر: Matthias MeyerPexels.
الثلج هو أيضًا جليد ، لكن بلوراته أصغر منذ أن تكونت من قطرات مجهرية من الماء ، مجمدة ومعلقة في السحب. تتكتل هذه البلورات أو رقاقات الثلج ، وتسقط في الفراغ وينتهي بها الأمر بترسيب مسحوق أبيض صلب على الأسطح.
ومع ذلك ، فإن مورفولوجيا الثلج وأنواعه تفلت من مجال الأرصاد الجوية.
الصقيع
يمكن التعرف على الصقيع بألمع وأبرز بلوراته المصدر: Pixabay.
يعتبر الصقيع أيضًا من أشهر مظاهر الجليد وأكثرها إثارة للإعجاب. على عكس الثلج ، تنشأ بلوراته على ارتفاعات منخفضة نتيجة ترسب أبخرة الماء على الأسطح الباردة ؛ تعمل البلورات الأولى كنواة للثانية ، وهكذا حتى تتشكل أنماط متقشرة أو خشنة (الصورة العلوية).
سائل
الماء السائل هو أهم حالاته وحيويته ، على الرغم من أنه ليس الأكثر وفرة في الكون. المصدر: Pixabay.
الماء السائل هو الأكثر شيوعًا على الأرض ، على الرغم من أنه لا يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة للكواكب الأخرى. نراه على الشواطئ في موجاته الفوارة ، وما وراءها في الأفق الأزرق بقممه المتموجة.
تسمح الأحجام الباهظة للمحيطات بعرض ألوان زرقاء داكنة بشكل متزايد عندما ينزل المرء إلى أعماق أكبر حيث يتشتت الضوء تمامًا ولا تضيء أشعته أي شيء.
الماء العذب هو السائل الذي يحافظ على جميع أشكال الحياة (المعروفة) ، حيث توجد جزيئاته داخل الخلايا وخارجها.
تكون الحالات النشطة لجزيئات الماء في السائل أكثر عشوائية وغير متجانسة من تلك الموجودة في الجليد: يتم إنشاء الروابط الهيدروجينية وتكسيرها باستمرار حيث تنتقل جزيئات الماء السائل من جانب إلى آخر.
يتم دراسة وجود مناطق ذات كثافة منخفضة وعالية من الماء السائل ؛ أي مناطق السائل حيث يتم تجميع الجزيئات أكثر من غيرها. يشار إلى الماء الزجاجي والفائق اللزوجة باسم انتقالات الطور السائل تحت ضغط عالٍ.
الغازي
في الينابيع الساخنة أو السخانات يمكنك رؤية أبخرة الماء. المصدر: Pixabay.
عندما يتبخر الماء ، تنتقل جزيئات H 2 O إلى الحالة الغازية أو مرحلة البخار: بخار الماء. هذه الأبخرة عديمة اللون ، ولكن إذا كان تركيزها مرتفعًا ، فيمكن رؤيتها على أنها دخان أبيض ، وهي خاصية مميزة عند غليان مراجل الماء ، أو في الينابيع الساخنة ، أو في نوافير الغليان من السخانات.
بمجرد أن ترتفع أبخرة الماء إلى السماء ، تبدأ في البرودة ، وتبدأ في تكوين قطرات مجهرية من الماء تبقى معلقة في الهواء ؛ تُعرف جميعها باسم السحب ، وهي كبيرة بما يكفي لتعكس كل ألوان ضوء الشمس ، ومختلطة بجزيئات أخرى موجودة في الغلاف الجوي.
الآخرين
إذا تم تسخين الجليد ، فإن الماء السائل سوف يتشكل ، وهذا بدوره بخار الماء. هذا هو الحال عند الضغط الجوي. ومع ذلك ، يمكن التحكم في هذا الضغط وكذلك درجة الحرارة لإخضاع الماء لظروف معادية ، مثل تلك الموجودة في الكون ، وخاصة داخل الكواكب الجليدية مثل أورانوس ونبتون.
يكتسب الماء تحت الضغط (في حدود مئات GPa) ودرجات الحرارة الهائلة (آلاف الدرجات المئوية) حالات فيزيائية لم تعد خصائصها تتوافق مع الجليد التقليدي ومتعدد أشكاله ، وكذلك مع السائل وأبخاره.
على سبيل المثال ، واحدة من هذه الحالات هي الجليد الثامن عشر ، وهو أكثر من الجليد ، وهو مادة صلبة فائقة الأيونية ذات خصائص معدنية ؛ يحمل البروتونات بداخله بدلاً من الإلكترونات. يُعتقد أنه إذا أمكن الحصول عليها بكميات كبيرة ، فستبدو مثل بلورات سوداء ساخنة - جليد أسود.
المراجع
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- ستيفن س. زمدال. (15 أغسطس 2019). الحمام. Encyclopædia Britannica. تم الاسترجاع من: britannica.com
- ويكيبيديا. (2019). خصائص الماء. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- رودريجو ليديسما. (23 ديسمبر 2016). اكتشف العلماء حالة جديدة من مادة الماء. كوارتز. تم الاسترجاع من: qz.com
- مارتن شابلن. (9 سبتمبر 2019). مخطط طور الماء. تم الاسترجاع من: 1.lsbu.ac.uk
- شيلا إم إستاسيو. (سادس). دول المياه. تم الاسترجاع من: nyu.edu
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (19 نوفمبر 2018). ما هو الفرق بين الجليد والثلج؟ تم الاسترجاع من: thinkco.com