תכונות פיזיקליות וכימיות של מים

התכונות הפיזיקליות והכימיות של מים

תכונות המים: כלליות וסקרנות
תכונות המים: איזוטופים ומבנה מולקולרי

ההיסטוריה

הקדמונים נחשבו למים כאחד מארבעת היסודות הבסיסיים: העולם הורכב מתערובת של 4 עקרונות חיוניים אלה בפרופורציות משתנות. הוא נחשב לגוף פשוט עד המאה ה -4. ואז כמה כימאים גילו כי מים אינם גוף פשוט על ידי ביצוע הסינתזה ואז הניתוח. בואו נצטט את קודמיהם, פריסטלי שהפיק מים מהבעירה של מימן (1774), ווטס (1783) שהשערו שהמים אינם גוף פשוט, מונג שהבין את סינתזה תחת פעולת ניצוץ חשמלי מתערובת של חמצן ומימן. אך ניסוי הסינתזה המכריע היה זה של לבואזיה ולפלייס (1783) שסנתזו מים ממימן וחמצן בניסוי ציבורי בלתי נשכח. פירוק המים התרחש מאוחר יותר, לאחר גילוי התא החשמלי על ידי וולטה בשנת 1800. אלקטרוליזת המים אפשרה למדוד את היחס המתאים בין חמצן ומימן להגיע סופית אל נוסחה כימית ידועה H2O. האלקטרוליזה המעשית (והמרהיבה) הראשונה בוצעה בשנת 1800 בפריס על ידי רוברטסון; הנוסחה הכימית הובהרה על ידי העבודה התיאורטית של דלתון (1803) ושל אבוגדרו (1811).

תכונות פיזיות של מים

למים יש תכונות פיזיקליות די מיוחדות בהשוואה לנוזלים אחרים. הוא נראה כנוזל "מובנה", ולא מופרע כמו נוזלים אחרים, מכיוון שמרכיביו האלמנטריים קשורים.

תכונות המים משמשות כנקודת התייחסות לתקינה בינלאומית של מאזניים מספריים: טמפרטורה, צפיפות, מסה, צמיגות, חום ספציפי. החום הספציפי הוא גבוה במיוחד (18 מולקולות קלוריות למנה), הוא מסביר את האינרציה התרמית הגדולה של המים ותפקידה בוויסות הטמפרטורה של פני כדור הארץ. האוקיאנוסים אוגרים כמות עצומה של חום שהוא מחלק מחדש באמצעות זרמי ים; אידוי מים סופג אנרגיה בסביבה המימית ומוריד את הטמפרטורה שלהם; עיבוי האדים לטיפות בעננים משחרר את החום הזה לאטמוספרה. המוני המים על פני כדור הארץ הם גלגלי תנופה תרמיים אמיתיים לאקלים.

קראו גם:  דלקים נפטיים: דלק, דיזל, נפט גפ"מ ותוספים שלהם

צפיפות המים משתנה עם הטמפרטורה שלהם; היא עולה כאשר הטמפרטורה יורדת, אך הצפיפות המקסימלית היא ב -4 מעלות צלזיוס (0,997 גרם / סמ"ק) ולא ב 3 ° כפי שניתן היה לצפות. לפיכך, ים ואגמים קופאים מעל פני השטח ולא מהקרקעית שבה המים הצפופים ביותר מצטברים על ידי ריבוד. מים במצב מוצק הם קלים יותר ממים נוזליים (צפיפות קרח: 0 גרם / סמ"ק).

צמיגות המים תלויה בהרכב האיזוטופי שלהם: מים כבדים צמיגים ב 30% יותר ממים רגילים. הצמיגות פוחתת תחילה עם הלחץ ואז עולה לאחר מכן.

מקדם הדחיסות האיזותרמי של מים הוא קטן (4,9 10-5 לבר) וכקירוב ראשון אנו יכולים להחשיב מים כבלתי דחיסים. אף על פי כן, השקעים האטמוספריים הגדולים פועלים על פני הים העולים בסופות. מתח הפנים גבוה: מים הם חומר הרטבה טוב (72 dyne / cm); הוא זוחל וחודר לכל האזורים ונקבוביות הסלעים כמו גם לקרקעות על ידי תופעת נימים. מאפיין זה הוא בסיסי לאגירת מים באקוויפרים, לסחף פני השטח של סלעים (מתפוצצים בהשפעת כפור: מעבר קרח המים מפתח לחץ של עד 207 KPa). מתח השטח הגבוה מסביר גם את הצורה הכדורית של טיפות המים.

המצב הפיזי של המים תלוי בטמפרטורה ובלחץ. מעבר הגז הנוזלי נעשה באופן רגיל ב 100 מעלות צלזיוס בלחץ רגיל אך ב 72 מעלות צלזיוס רק בחלק העליון של האוורסט (8 מ '). טמפרטורת ההיתוך של הקרח פוחתת עם הלחץ: בהשפעת הלחץ הקרח הופך להיות נוזלי שוב: לפיכך, המחליקים למעשה מחליקים על סרט דק של מים נוזליים שנוצרו בהשפעת לחץ החלקה. . נקודת המשולש של מים היא ב 848 מעלות צלזיוס תחת 0,01 mbar.

קראו גם:  פליטת CO2 לליטר דלק: בנזין, דיזל או גפ"מ

מים יכולים להישאר נוזלים מתחת לנקודת ההיתוך של הקרח: ניתן לשמור על תופעה זו של קירור-על עד לטמפרטורה של -40 מעלות צלזיוס. זה מוסבר על ידי היעדר זרעים ליזום התגבשות מוצקה. בטבע, החיידק מסופק על ידי חיידק נפוץ, Pseudomonas syringae. המניפולציה הגנטית של חיידק זה מאפשרת או לעכב את הקפאת עצי הפרי, או להאיץ את הכפור כדי להפוך את השלג המלאכותי בקלות רבה יותר.

לבסוף, מים הם ממס מצוין המשמש כלי רכב עבור מרבית היונים על פני כדור הארץ.

תכונות כימיות של מים

מים הם ממס מצוין הממיס מספר רב של מלחים, גזים ומולקולות אורגניות. התגובות הכימיות של החיים מתרחשות במדיום מימי; אורגניזמים עשירים מאוד במים (עד מעל 90%). זה נחשב זה מכבר כממיס ניטרלי שמתערב מעט או לא בתגובות כימיות. הדילול במים איפשר במיוחד להאט את פעילות הריאגנטים. למעשה, מים הם חומר כימי אגרסיבי מאוד אשר מסתכן בתקיפת דפנות המיכל המכיל אותם: בבקבוק זכוכית עוברים יוני סיליקון במים. מים טהורים יכולים להתקיים מנקודת מבט רגולטורית, כלומר מים ללא מזהמים חיידקיים וכימיים, אך הם כמעט אינם קיימים מבחינה כימית: אפילו מים מזוקקים מכילים עקבות של יונים או מולקולות אורגניות שנלקחו מצינורות וכלי.

קראו גם:  אפקט קזימיר

בתגובות כימיות, מים מתערבים תחילה על ידי התנתקותם לפרוטונים H +, הקשורים לעיתים קרובות ל- H2O ליצירת פרוטונים hydrated H3O +, וליוני OH-hydroxyl. היחס בין שני סוגי היונים קובע את ה- pH של התמיסה (pH: לוגריתם של ההפך של הריכוז הטוחני של H +). מתכות רבות יכולות לפרק מים, ולהפיץ מימן והידרוקסיד מתכתי.

פירוק היונים (מלחים, חומצות, בסיסים) הוא תוצאה של הטבע הקוטבי של המים. ריכוז היונים של מלח מאפיין את מוצר המסיסות. למלחים יש ערכי מוצר בעלי מסיסות שונה, מה שמסביר את תופעת ההתגבשות החלקית במהלך אידוי תמיסת המלח. בביצות, מי ים מפקידים תחילה סידן פחמתי, סידן גופרתי, ואז נתרן כלורי ולבסוף מלחים מסיסים מאוד כגון אשלגן, יודידים וברומידים.

מאפיין חשוב על פני כדור הארץ הוא פירוק ה- CO2 המייצר חומצה חלשה, חומצה פחמנית, האחראית על בליה כימית של סלעים רבים, ובמיוחד אבן גיר. כמות ה- CO2 המומס היא פונקציה של לחץ ותפקוד הפוך של טמפרטורה. ניתן להמיס סידן פחמתי בצורה של חומצה פחמתי ואז להחזיר אותו מחדש על פי שינויים בטמפרטורה ולחץ, כמו במקרה של רשתות קרסט.

מקור: http://www.u-picardie.fr/

קרא את תכונות מים: איזוטופים ומבנה מולקולרי

השאירו תגובה

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *