خصائص الماء

الخصائص الكيميائية للماء :

يتميز الماء أيضا بعدد من الخصائص الكيميائية التي لا تقل في أهميتها عن خصائصه الفزيائية , إذ يمتاز الماء بقدرته على التفاعل مع المواد الكيميائية المختلفة , ومن الخصائص الماء مثل : درجة الحموضة , والملوحة , وعسر الماء .

الماء مركب مهم لحياتنا على هذا الكوكب , إذ يغطي ثلاثة أرباع سطح الأرض , وتكمن أهميته في خصائصه الفيزيائية والكيميائية العديدة والمميزة .

1- الخصائص الفيزيائية للماء :

الماء سائل شفاف ليس له لون أو طعم أو رائحة , وهو متميز عن أغلب المواد بكونه موجودا في الحالات الثلاثة : الصلبة , والسائلة , والغازية , ضمن درجات الحرارة المألوفة على سطح الأرض . وتوجد أمثلة على صفات أخرى مميزة للماء ومنها :

1- تطفو الجبال الجليدية فوق سطح الماء في البحار الباردة .

2- عند وضع إبرة فلزية أفقيا بهدوء على سطح الماء في كأس ممتلئة تماما بالماء فإنها تطفو .

3- تتشقق القارورة الزجاجية الممتلئة بالماء عند تركها في مجمد الثلاجة .

4- تنتقل المياه من التربة إلى الجذر في النبات , ثم تصعد عبر ال:أوعية الخشبية إلى الأوراق .

5- يقوم أصحاب المحال التجارية في الأيام الحارة برش الماء أمام محالهم .

6- عندما تستيقظ صباحا في الأيام الباردة تجد قطرات من الماء على الزجاج .

ومن أهم خصائص الماء ظاهرة شذوذ الماء , نجد أن السؤال تزداد كثافتها ويقل حجمها بشكل عام عندما تتجمد , في حين تقل كثافة الماء ويزداد حجمه عندما يتجمد . هذه الخاصية مهمة جدا للكائنات البحرية , إذ يطفو الماء المتجمد على السطح وبالتالي تستطيع هذه الكائنات أن تجد البيئة المناسبة لعيشها مهما انخفضت درجة حرارة الجو .

قوة التماسك : إذ تتماسك جزيئات الماء بقوة , مما يؤدي إلى زيادة التوتر السطحي للماء فتتخذ قطراته شكلا كرويا في الهواء وعلى سطح المواد الكارهة للماء , كما أن قوة التماسك تساعد الماء على حمل الأجسام الفلزية الخفيفة , كالإبرة أوالدبوس , بينما تساعد قوة تلاصق جزيئات الماء مع جدران الوعاء الموضوع فيه على ارتفاع الماء في الوعاء , ويكون الارتفاع أكثر بروزا في الأنابيب الشعرية التي تتكون جدرانها من مواد جاذبة للماء (تتلاصق مع الماء ), كالسليولوز في النبات وثاني أكسيد السليكون في الزجاج .

ومن المميزات المهمة للماء للانتقال من وسط قليل الملوحة إلى وسط عالي الملوحة , يظهر تأثير هذه الخاصية بوضوح في طريق حصول النبات على الماء من التربة , إذ تتركز أيونات الاملاح في جذر النبات ذي المساحة القليلة بالنسبة إلى التربة , وبالتالي الكثافة الملحية الأعلى , مما يؤدي إلى سهولة انتقال الماء من التربة إلى الجذر . ونجد تأثير هذه الخاصية واضحا في بعض الأراضي الزراعية الموجودة قرب البحر الميت في غور الأردن , إذ إن ارتفاع ملوحة التربة في هذه الأراضي يؤدي إلى فشل الزراعة فيها .

ولأن الماء موجود بحالاته الثلاث : الصلبة , والسائلة والغازية , فهو يتحول من حالة إلى أخرى , ويفقد - او يكتسب - في أثناء تحوله قدرا معينا من الطاقة , كما هو الحال في التحولات المصاحبة لعمليتي : التبخر , والتكاثف , الضروريتين للحياه .

2- الخصائص الكيميائية للماء :

يتميز الماء أيضا بعدد من الخصائص الكيميائية التي لا تقل في أهميتها عن خصائصه الفزيائية , إذ يمتاز الماء بقدرته على التفاعل مع المواد الكيميائية المختلفة , ومن الخصائص الماء مثل : درجة الحموضة , والملوحة , وعسر الماء .

3- الماء مذيب لكثير من المواد :

يمتاز الماء بقدرته على إذابة مواد مختلفة , تتوزع جزيئات المادة المذابة في المحلول توزيعا منتظما (متجانسا) , بمعني أن دقائق المذاب تنتشر بانتظام بين جزيئات المذيب . وبشكل عام , فإن المذيب هو المادة التي توجد في المحلول بنسبة أعلى , والمذاب هو المادة التي توجد في المحلول بنسبة أقل .

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته





من المعلوم أن المحاليل عادة تفقد فاعليتها بعد مرور فترة من الزمن (اي تزداد تركيز المحلول نتيجة التبخر)

وخاصة الأحماض.... لذا يجب تغييرها مع بداية كل عام دراسي جديد ومراعاة تحديد الكمية المطلوبة.


أولا: ماهو التركيز؟؟!!!

عادة يتم التعبير عن تركيز المحلول بعدة طرق أهمها التركيز المولاري ( M ) وهو عدد مولات المادة

المذابة في لتر من المحلول,

ولتحضيرمحلول ذي تركيز معين يجب حساب كمية المادة الصلبة المطلوب إذابتها في حجم معلوم من الماء

حتى نحصل على درجة التركيز المطلوبة.


وهناك طريقتان لتحضير المحاليل بمعلومية التركيز:


وإليكم الآن الطريقة الأولى....


طريقة تحضير محلول عياري بمعلومية التركيز:


وهذه الطريقة تستخدم للمركبات الصلبة وحمض الأوكساليك الصلب فقط.

أولا: علينا حساب كتلة المادة الصلبة..


فلنفترض أننا نريد تحضير محلول من هيدروكسيد الصوديوم ( Na OH ) ذي تركيز ( 1 M )

وحجمه ( 100 مل


ثانيا: علينا حساب كتلة المول من Na OH = 23 + 16 + 1 = 40 g



ومن القانون: التركيزالمولاري = عدد المولات / الحجم باللتر


نستنتج أن عدد المولات = التركيز المولاري × الحجم باللتر

= 1 × 0.1 = 0.1 مول

إذن........... كتلة المادة = كتلة المول × عدد المولات

= 40 × 0.1 = 4 جرام


طريقة أخرى بدون إيجاد عدد المولات:

كتلة المادة = كتلة المول × التركيز المولاري × الحجم

= 40 × 1 × 0.1 = 4 جرام

خطوات العمل:

1- نضع كأس زجاجي في الميزان ثم نصفره.

2- نضع كمية من هيدروكسيد الصوديوم في الكأس الزجاجي حتى يصل الوزن إلى 4 جرام

3- ضع كمية من الماء المقطر في الكأس ثم ثم حرك المحلول بواسطة قضيب زجاجي حتى يذوب جميع

الهيدروكسيد .

4- انقل المحلول بحذر إلى الدورق الحجمي ( 100 مل ) كما في الشكل


مستعينا بالقمع حتى لا تنسكب أي كمية من المحلول .

5- اغسل الكأس ثلاث مرات بكمية من الماء المقطر وانقل هذه الكمية بحذر إلى الدورق الحجمي

مستعينا بالقمع .

6- اضف ماء مقطرإلى الدورق الحجمي حتى العلامة . ثم اغلق الدورق بالسدادة ورج المحلول رجا

دائريا حتى يمتزج جيدا.

وبذلك نكون قد حصلنا على محلول من هيدروكسيد الصوديوم تركيزه ( 1 M ).


· أما الطريقة الثانية فهي :

طريقة تحضير محلول قياسي بمعلومية التركيز:

فلنفترض أننا نود تحضير محلول من حمض الهيدروكلوريك ( HCl ) تركيزه ( 1 M ) وحجمه (

100مل ) .

علما بأن تركيز حمض الهيروكلوريك الموجود في المختبر يساوي تقريبا 36 % وبعضها 37 %

( التركيز هنا معبر عنه بالنسبة المئوية للكتلة المذابة ) وكثافته 1.18مل/جرام ) ) . نحسب كتلة

الحمض اللازمة لتحضير ( 100 مل ) بتركيز ( 1 M ).

بما أن كتلة المول من HCl = 1 + 35.5 = 36.5 g

إذن كتلة الحمض = كتلة المول × التركيز المولاري × الحجم باللتر

= 36.5 × 1 × 0.1 = 3.65 جرام

بما أن الحمض تركيزه 36%

إذن كل 36جرام من الحمض توجد في 100 جرام من المحلول

إذن 3.65جرام من الحمض توجد في Xجرام من المحلول

طرفين في وسطين........... إذن كتلة الحمض =؟؟؟؟


g 10 = 36 / ( 100 × 3.65) = X

إذن كتلة الحمض = 10جرام

ويسهل علينا أخذ كمية الحمض بالحجم فضلا عن وزنها نظرا لأن المادة غير قياسية وستكون عملية

الوزن غير قياسية

إذن حجم الحمض = 10 / 1.18 = 8.5 مل


خطوات العمل لتحضيرمحلول عياري بمعلومية التركيز :

1- خذ ( 8.5 مل ) من الحمض المركز بحرص شديد وذلك بواسطة الماصة والمخبار المدرج .

2- انقل الحمض بحرص وبالتدريج إلى الدورق الحجمي ( 100 مل ) الذي يحتوي مسبقا على

كمية من الماء المقطر مستعينا بالقمع مع رج الدورق دائريا وببطء بعد كل إضافة .( شكل الدورق )


3- اغسل المخبار المدرج بقليل من الماء المقطر واضف ماء الغسيل إلى الدورق، كرر هذه العملية

مرتين .

4- اكمل الدورق بالماء المقطر حتى العلامة .

5- سد الدورق بالسدادة الخاصة به ثم رجه باحتراس دائريا حتى يختلط المحلول تماما .

وبذلك نكون قد حصلنا على محلول من حمض الهيدروكلوريك ( HCl ) تركيزه ( 1 M )

تقريبا .

الذائبية

المحلول المشبع : هو المحلول الذي يحتوي على أقصى كتلة من المذاب بحيث لو أضيفت له أي كمية أخرى من المذاب (مهما كانت ضئيلة) عند نفس درجة الحرارة لن تذوب في المحلول. فعلى سبيل المثال لو كان المذاب صلبا فسوف يترسب من المحلول.

الذائبية : أقصى كتلة من المذاب تذوب في 100غرام مذيب عند درجة حرارة و ضغط محددين.

حرارة الإ ذابة: محصلة الطاقات المرافقة لعملية الذوباطاقة التبلور: هي الطاقة الناتجة عن تجاذب الأيون السالب في الحالة الغازية بالأيون الموجب في الحالة الغازية لتكوين المركب الأيوني في الحالة الصلبة. تكون إشارة الطاقة في هذه الحالة سالبة (أي أن الطاقة تنبعث نتيجة التجاذب). و يلزم نفس المقدار من الطاقة لتفكيك البلورة إلى أيوناتها السالبة و الموجبة في الحالة الغازية، و تكون إشارة الطاقة في هذه الحالة موجبة ( أي يلزم كمية من الطاقة تساوي طاقة التبلور لتفكيك البلورة).

طاقة التميؤ: هي الطاقة الناتجة عن تجاذب دقائق المذيب و المذاب في المحلول و إشارتها تكون سالبة ( أي تنبعث حرارة نتيجة التجاذب).
السؤال الثاني: العوامل المؤثرة في الذائبية هي
1- طبيعة المذاب و المذيب و تشمل
أ. قطبية المذيب و المذاب. المركبات القطبية تذوب في المذيبات القطبية و المركبات غير القطبية تذوب في المذيبات غير القطبية.
ب. قابلية المذاب للتفاعل مع المذيب. على سبيل المثال غاز ثاني أكسيد الكربون ذائبيته في الماء أعلى بكثير مما هو متوقع حيث أن غاز ثاني أكسيد الكربون غير قطبي. السبب في هذه الذائبية العالية أن غاز ثاني أكسيد الكربون يتفاعل مع الماء و يكون حمض الكربونيك.
ج. إمكانية ترابط المذيب و المذاب بروابط هيدروجينية تزيد من الذائبية.
د. تأين المذاب في الماء يزيد من الذائبية. لأن الترابط في هذه الحالة يصبح أيون___ قطبي وهو ترابط كهربائي قوي، لأن الترابط الكهربائي يزيد بزيادة قيمة الشحنات المجاذبة. مثل ذوبان غاز كلوريد الهيدروجين في الماء إذ يصاحب الذوبان تأينه إلى أيونات الهيدروجين الموجبة والكلور السالبة.

قوانين الذائبية في المحاليل المائية
الايون السالب + الايون الموجب = ذائبية المركبات في الماء مثال
أي ايون سالب + الايونات القلوية
(Li+,Na+,K+,Rb+,Cs+,Fr+) = ذائبة , NaF ذائب
أي ايون سالب + ايون الهيدروجين
[H+(aq)] = ذائبة NaH , HCl ملح هيدريد الصوديوم
أي ايون سالب + ايون الامونيوم
(NH4+) = ذائبة NH4Cl
ايون النترات
NO3- + أي ايون موجب = ذائبة KNO3
ايون الاسيتات
(CH3COO-) + أي ايون موجب = ذائبة CH3COONa
كلوريد(Cl-),
بروميد (Br-),
يوديد (I-) + فضة(Ag+),, رصاص (Pb2+) , زئبق (Hg2+), , نحاس(Cu+), , = قليلة الذوبان ( غير ذائبة ) AgCl راسب ابيض
+ أي ايون آخر = ذائبة KBr
الكبريتات
(SO42-) + Ca2+,Sr2+,Ba2+, Ag +, Pb2, = قليلة الذوبان ( غير ذائبة ) BaSO4 راسب ابيض
+ أي ايون موجب = ذائبة CuSO4
الكبريتيد S2- + الايونات القلوية (Li+,Na+,K+,Rb+,Cs+,Fr+)
القلويات الترابية
(Be2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+,Ba2+,Ra2+),
و H+(aq), NH4+ = ذائبة MgS
+ أي ايون موجب آخر = قليلة الذوبان ( غير ذائبة ) ZnS
الهيدروكسيد
OH- + الايونات القلوية (Li+,Na+,K+,Rb+,Cs+,Fr+)
و H+(aq),NH4+,Sr2+,Ba2+,Ra2+, = ذائبة Sr(OH)2
+ أي ايون موجب آخر = قليلة الذوبان ( غير ذائبة ) AgOH
الفوسفات PO43-
الكربونات CO32-
الكبريتيت SO32 + الايونات القلوية (Li+,Na+,K+,Rb+,Cs+,Fr+)
و + H+(aq), NH4 = ذائبة (NH4)3PO4
+ أي ايون موجب آخر = قليلة الذوبان ( غير ذائبة ) MgCO3

o جميع أملاح العناصر القلوية ( المجموعة 1A ) وأملاح الامونيوم + NH4 ذائبة في الماء
o جميع أملاح النترات والاسيتات ذائبة في الماء
o جميع أملاح الكلوريدات والبروميدات واليوديدات ذائبة في الماء ما عدا املاحها مع الفضة , والرصاص والزئبق(I) .
o جميع أملاح الكبريتات ذائبة ما عدا أملاحها مع الفضة , والرصاص , والزئبق(I) ,والباريوم , والسترونشيوم ,والكالسيوم.
o جميع أملاح الفوسفات والكربونات والكبريتيت غير ذائبة ما عدا أملاحها مع الامونيوم وايونات العناصر القلوية ( المجموعة 1A ) .
o جميع أملاح الهيدروكسيدات غير ذائبة ما عدا أملاحها مع الامونيوم والباريوم والعناصر القلوية
o جميع أملاح الكبريتيد غير ذائبة ما عدا أملاحها مع الامونيوم وايونات العناصر القلوية (I A) والقلويات الترابية (IIA) .
o جميع الاكاسيد غير ذائبة ما عدا اكاسيد الكالسيوم والباريوم والعناصر القلوية (I A) , حيث تتفاعل مع الماء مكونة هيدروكسيدات قاعدية .

تطبيق : المعادلة اللفظية : كلوريد الكالسيوم + كربونات الصوديوم كلوريد الصوديوم + كربونات الكالسيوم
المعادلة الرمزية : CaCl2 + Na2CO3 ---------> CaCO3 + 2 NaCl
المعادلة الأيونية الإجمالية : Ca+2 + 2 Cl- + 2 Na+ + CO32- -----------> CaCO3 (S) + 2 Na+ + 2 Cl-
المعادلة الأيونية الصافية : Ca2+ + CO32- ----->CaCO3(s)

thank you