خصائص الماء

خصائص الماء

• الماء مكون أساسي في الخلايا النباتية النشطة، تتراوح نسبته في النباتات العشبية من 85% إلى 95% من وزنها الرطب، وتتراوح في النباتات الخشبية من 50% إلى 75%.

• الماء مذيب رئيسي لمعظم المركبات الخلوية.

• ضروري للحفاظ على امتلاء الخلية، مما يسمح لها بالقيام بوظائفها الحيوية.

• ينظم درجة حرارة النبات.

• يشارك في العديد من التفاعلات الكيميائية داخل الخلية، مثل عملية البناء الضوئي.

• كل جرام من المادة العضوية يحتاج إلى 500 جرام من الماء الممتص من الجذور.

خواص جزيء الماء

• الماء صلب تحت درجة الصفر المئوية، سائل بين درجة الصفر والمائة، وغاز فوق درجة المائة.

• يختلف تركيب جزيء الماء عن تركيب الهيدريدات الأخرى.

• كل ذرة هيدروجين ترتبط بذرة أكسجين برابطة تساهمية.

• ذرة الأكسجين تجذب الإلكترونات بشدة في جزيء الماء، مما يؤدي إلى زاوية قياسية مقدارها 105 درجة بين ذرات الهيدروجين والأكسجين.

• يمتلك جزيء الماء زوجين من الإلكترونات غير المشتركة في المدار الخارجي لذرة الأكسجين.

• الفصل بين الشحنات الموجبة والسالبة يجعل جزيء الماء شبيهاً بمغناطيس صغير.

التماسك

• جزيئات الماء تتماسك مع بعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية.

• الروابط الهيدروجينية تؤدي إلى تكوين بنية شبكية تسمح بتجميع عدد كبير من الذرات في حيز صغير، خاصةً في حالة الماء السائل.

• جزيئات الماء في الحالة السائلة تحتل أصغر حيز ممكن بسبب انتظامها وتفريغها.

• جزيئات الماء في الحالة الصلبة تحتل حيزًا أكبر بسبب التنظيم المنتظم في شكل بلوري سداسي.

التلاصق

• القدرة العالية لجزء الماء على تكوين الروابط الهيدروجينية تجعله ينجذب نحو المواد التي تحتوي على الأكسجين، مثل السليلوز.

• تُعرف هذه الظاهرة بالتلاصق، حيث يمكن للماء تكوين روابط مع الدقائق والأسطح المشحونة.

إذابة الماء

• الماء مادة مذيبة ممتازة لمعظم المواد القطبية، وخاصة المواد الموجودة في الخلية.

• جزيئات الماء تحيط بالأيونات الموجبة والسالبة للمواد المذابة، مما يؤدي إلى فصلها عن بعضها.

• شفافية الماء تسمح بعبور الضوء إلى البلاستيدات الخضراء، مما يساعد على عملية البناء الضوئي.

الأنواع المختلفة من المحاليل

• المحاليل الحقيقية (True solutions): دقائق المادة المذابة صغيرة جدًا وتذوب تمامًا في المذيب.

• العالقات والمستحلبات (Suspensions & Emulsions): دقائق المادة المذابة كبيرة نسبياً، لا تذوب تمامًا في المذيب، وتترسب بمرور الوقت.

• المحاليل الغروية (Colloidal solutions): دقائق المادة المذابة متوسطة الحجم، لا تذوب ولا تترسب بمرور الوقت.

• تعتمد خواص المحلول على حجم دقائق المادة المذابة.

ظاهرة تيندل (Tindal phenomenon)

• يمكن رؤية شعاع ضوئي خلال المحاليل الغروية بسهولة.

• وذلك لأن دقائق المحلول الغروي تبعثر الضوء المنعكس عنها، مما يظهر الشعاع الضوئي.

• لا يمكن رؤية شعاع الضوء خلال المحاليل الحقيقية لفترات طويله نظرًا لصغر حجم الدقائق المذابة.

الحركة البراونية

• الدقائق الغروية تتحرك بحركة عشوائية وغير منتظمة في المحاليل الغروية.

• هذه الحركة تُعرف بالحركة البراونية.

• تُعزى هذه الحركة إلى الاصطدامات العشوائية بين جزيئات المحلول و الدقائق الغروية.

التجمع السطحي

• دقائق الغروي لها مناطق سطحية كبيرة، تعمل هذه المناطق على جذب مواد مختلفة إليها.

• هذه الخاصية تُعرف بالتجمع السطحي.

• هذا النوع من التفاعل ذو أهمية كبيرة في الخلايا النباتية.

اللزوجة

• اللزوجة هي مقاومة السوائل للانسياب.

• المحاليل الغروية تميل إلى أن تكون لزجة بسبب وجود الماء المرتبط حول الدقائق.

• درجات الحرارة تؤثر على لزوجة المحاليل.

خواص أمفوتيرية

• المحاليل الغروية غالبا ما تكون ذات خواص أمفوتيرية.

• هذا يعني أن خصائصها كحامض أو قاعدة تعتمد على تركيز أيونات الهيدروجين.

• هذه الخواص تؤثر كثيراً على التفاعلات الكيميائية في الخلية النباتية.

انعكاس الأطوار

• بعض الأنظمة الغروية يمكن أن تتحول من حالة سائلة إلى صلبة، أو العكس.

نفاذية المحاليل

• الدقائق الغروية لا تنفذ بسهولة خلال الأغشية شبه المنفذة.

• بينما دقائق المحاليل الحقيقية تنفذ بسهولة.

• هناك استخدامات لفصل المحاليل الغروية عن المحاليل الحقيقية باستخدام الفصل الغشائي.

يستعرض هذا الاختبار خصائص الماء ودوره الحيوي في النباتات. يتناول الموضوع التركيب الكيميائي لجزيء الماء وتأثيره على الخلايا النباتية. كما يسلط الضوء على أهمية الماء في العمليات الحيوية والتفاعلات الكيميائية.