آب چیست؟
آب یک ترکیب شیمیایی است. هر مولکول آب، H2O یا HOH، از دو اتم هیدروژن متصل به یک اتم اکسیژن تشکیل شده است.
ویژگی های مهم و متفاوت مولکول آب
آب چند ویژگی و خاصیت مهم دارد که آن را از دیگر مولکول ها متمایز می کند و آب را ترکیبی کلیدی برای حیات کرده است:
1- پیوستگی (Cohesion) یکی از ویژگی های کلیدی آب است. به خاطر قطبی بودن مولکول ها (قطب دار بودن آنها)، مولکول های آب جذب یکدیگر می شوند. پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های مجاور تشکیل می شوند. آب به خاطر خاصیت پیوستگی در دمای عادی به جای این که تبخیر شود و به گاز تبدیل شود، مایع باقی می ماند. پیوستگی همچنین به کشش سطحی زیاد منجر می شود. یک مثال از کشش سطحی قطرات بارانی است که روی سطوح دیده می شوند و نیز توانایی حشرات برای راه رفتن روی آب مایع است بدون این که غرق شوند.
2- چسبندگی (Adhesion) خاصیت دیگر آب است. چسبندگی میزان توانایی آب برای جذب انواع دیگر مولکول ها است. آب برای مولکول هایی که قابلیت تشکیل پیوندهای هیدروژنی با آن را دارند چسبناک است. چسبندگی و پیوستگی به خاصیت مویینگی منجر می شود. مویینگی را زمانی می توان مشاهده کرد که آب از یک لوله شیشه ای باریک یا داخل ساقه گیاهان بالا می رود.
3- آب گرمای خاص بالا و گرمای بالای تبخیر دارد. این به آن معنی است که انرژی زیادی مورد نیاز است تا پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب بشکنند.
به این دلیل، آب در مقابل تغییرات شدید دما مقاوم است. این ویژگی برای آب و هوای زمین و همچنین بقای گونه ها مهم است. گرمای بالای تبخیر به این معنی است که تبخیر آب اثر خنک کنندگی قابل توجهی دارد. بسیاری از جانورانی که از تعریق استفاده می کنند تا خنک بمانند درواقع از این تأثیر استفاده می کنند.
4- آب را می توان حلال جهانی (the universal solvent) نامید چراکه که قادر است مواد مختلف و زیادی را حل کند.
5- آب یک مولکول قطبی است. مولکول آب خمیده است و یک اکسیژن با بار منفی در یک طرفش و یک جفت مولکول هیدروژن با بار مثبت در طرف دیگرش قرار دارد.
6- آب تنها ترکیب عادی ای است که در شرایط طبیعی و معمولی در حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد.
7- آب آمفوتریک (amphoteric) است که به این معنی است که می تواند هم به صورت اسید و هم باز عمل کند. خودیونیزه شدن آب یون های +H و –OH را تولید می کند.
8- چگالی یخ کمتر از آب مایع است. در حالی که بیشتر مواد در حالت جامد متراکم تر از حالت مایع اند. پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب عامل چگالی پایین تر یخ است. یک نتیجه مهم این ویژگی این است که دریاچه ها و رودها از بالا به پایین یخ می زنند و یخ روی آب شناور می شود.
واقعیت هایی درباره آب
– اسامی دیگر آب عبارتند از: مونوکسید دی هیدروژن، اکسیدان، اسید هیدروکسیلیک و هیدروکسید هیدروژن.
– فرمول مولکول آب: H2O
– جرم مولی آب: 18.01528 (33) گرم / مول
– چگالی 1000 کیلوگرم بر متر مکعب آب مایع (4 درجه سانتی گراد) یا چگالی 917 کیلوگرم بر متر مکعب جامد. به این دلیل است که یخ روی آب شناور می شود.
– نقطه ذوب: صفر درجه سانتی گراد، 32 درجه فارنهایت (273.15 کلوین)
– نقطه جوش: 100 درجه سانتی گراد، 212 درجه فارنهایت (373.15 کلوین)
– اسیدیته یا میزان اسیدی بودن: pKa) 15.74)
– میزان باز بودن: pKb) 15.74)
– ضریب شکست: 1.3330 (nD) (زمانی که نور از یک محیط وارد محیطی دیگر می شود تغییر سرعت می دهد و این تغییر سرعت موجب تغییر راستای حرکت نور می شود. به این ترتیب به نظر می رسد که نور شکسته است.)
– ویسکوزیته یا گرانروی (مقاومت مایع در برابر جاری شدن): 0.001 پاسکال ثانیه (Pa s) در 20 درجه سانتی گراد
– ساختار بلوری: شش ضلعی
– شکل مولکولی: خمیده
– آب مایع خالص در دمای اتاق بی بو، بی مزه و تقریباً بی رنگ است. آب ته رنگ آبی ضعیفی دارد که در حجم زیاد آب، بیشتر آشکار می شود.
– آب دومین آنتالپی خاص ذوب را میان تمام مواد (پس از آمونیاک) دارد. آنتالپی خاص ذوب آب 333.55 (kJ.kg−1) در 0 درجه سانتی گراد است. (آنتالپی کل انرژی یک سیستم و درواقع بیان کننده تغییرات و انتقال انرژی در سیستم های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی است)
– آب دومین ظرفیت گرمایی ویژه تمام مواد شناخته شده را دارد. (آمونیاک دارای بالاترین گرمای ویژه است.) ظرفیت گرمایی ویژه معادل مقدار گرمایی است که لازم است مقدار مشخصی از ماده ای دریافت کند تا دمایش یک واحد افزایش یابد. این مقدار مشخص معمولاً 1 گرم است. آب همچنین حرارت بالای تبخیر (kJ.mol−1) دارد. حرارت مخصوص بالا و حرارت بالای تبخیر از درجه بالای پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب نتیجه می شوند. یکی از نتایج این خاصیت هم این است که آب تحت تأثیر نوسانات سریع دما قرار نمی گیرد. بر روی زمین، این امر کمک می کند تا جلوی تغییرات چشمگیر آب و هوایی گرفته شود.
منبع:
http://chemistry.about.com/od/waterchemistry/a/water-chemistry.htm
0 دیدگاه