<!--
<!--<!--<!--[if gte mso 10]> <style> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0in 5.4pt 0in 5.4pt; mso-para-margin:0in; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman","serif";} </style> <![endif]-->
لاشك أن للماء مجموعة من الصفات الطبيعية الفريدة , بداية من نقطة الانصهار وحتى نقطة الغليان ومن ثم فالماء فريد فيما يخص هذه الحيثية ,مقارنة بمواد أخرى لها نفس الحجم الجزيئي , كما يتضح من بيانات جدول (1):
جدول (1): يبين بعض الثوابت الطبيعية للماء وبعض المركبات الأخرى.
المادة |
الرمز الكيميائي |
الوزن الجزيئي |
نقطة الانصهارمo |
نقطة الغليان مo |
|
الميثان |
CH4 |
16 |
-184 |
-161 |
|
الأمونيا |
NH3 |
17 |
-78 |
-33 |
|
الماء |
H2O |
18 |
0 |
+100 |
|
فلوريد الهيدروجين |
HF |
20 |
-92 |
+19 |
|
سلفات الهيدروجين |
H2S |
34 |
-86 |
-61 |
يبدو من تلك المقارنة أن للماء نقطتي انصهار و غليان عاليتان أكثر مما هو متوقع , ويرجع ذلك إلى ارتباط جزيئات الماء الواحد مع الآخر,مما يجعل المادة تسلك كجزيء واحد ذا وزن جزيئي مرتفع عما هو متوقع للرمز الكيميائي البسيط H2O .فإذا لم يكن الماء على تلك الحالة لتحول لغاز على درجات الحرارة العادية ولاستحالت الحياة على وجه البسيطة. كما أن للماء حرارة نوعية أعلى من أية مادة أخرى , وهذا يعني أنها بطيئة نسبياً فيما يتعلق بارتفاع أو انخفاض درجة حرارتها وهذا يعد أمراً حيويا للأمور الحياتية. والوحدة الأساسية للحرارة هي الجرام – كالوري والتي يمكن تعريفها بأنها عبارة عن كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء من 0 مo إلى 1 مo , جدول (2).
كما أن الحرارة الكامنة للانصهار و التبخير مرتفعة بصورة غير عادية, و يعبر عن الحرارة الكامنة للانصهار بعدد السعرات اللازمة لتحويل جرام واحد من الحالة الصلبة عند نقطة التجمد إلى سائل عند ذات الدرجة. وهذه القيمة تقدر بحوالي 334 جول (80 سعر) لكل جرام .أما الحرارة الكامنة للتبخير فهي عبارة عن عدد السعرات اللازمة لتحويل جرام واحد من السائل إلى بخار , وتتوقف قيمها على الحرارة التي يحدث عندها التبخير, حيث تكون أقل عند درجات الحرارة المرتفعة.و تأثير ذلك على النباتات هو انطلاق كمية كبيرة نسبياً من حرارة الماء قبل تجمدها, في حين يكون للتبخير أثر تبريدي قوي.
جدول (2): يبين بعض الثوابت الطبيعية للماء النقي .
|
الحرارة النوعية (15 مo ) |
4.18 Jg-1(1cal g -1) |
|
الحرارة الكامنة للانصهار |
334.4 Jg |
|
حرارة التبخير (15 مo ) |
2462Jg -1 |
|
ضغط البخار المشبع (15 مo ) |
1.69kN*m-2(0.0169 bar ) |
|
الكثافة (15 مo ) ( 4 مo ) ( 0 مo ) |
0.99913g cm-3 1.00000 g cm-3 0.99987 g cm-3 |
|
كثافة البخار المشبع |
12.85 gm-3 |
|
سطح التوتر |
7340mNm-2cm-173.4 dyn cm-1 |
|
اللزوجة (15 مo ) |
1.14x10-2g cm-1s-1 |
|
قوة الشد |
1418.5kNm-2cm-2 =(14.185 bars cm-2) |
|
التوصيل الحراري |
5.94J cm-1s-1 oc-1 |
* 1 newton (N) = 1 joule (J) m-1
و معظم السوائل تنكمش بالبرودة و تصل لأقصى كثافتها عند نقطة التجمد, إلا أن الماء يصل لأقصى كثافة له عند درجة 4 مo , ولهذا السبب نادراً ما يتجمد الماء في البحار أو البحيرات العميقة حتى في أبرد النطاقات المناخية . وهنا تتجلى عظمة الخالق تبارك و تعالى , في أنه عندما تنخفض درجة حرارة الماء في الطبقات السفلى من البحار و غيرها إلى أقل من 4 مo يرتفع الماء البارد لأعلى بسبب انخفاض كثافته متحولاً إلى ثلج على السطح مما يمنع الماء البارد أسفلها من التحول لثلج , و لولا تلك النعمة التي أنعم بها الخالق علينا , لاختفت كل مظاهر الحياة في البحر وغيرها من مسطحات مائية.ويذكر إبراهيم ( 1998 ) أن البرودة الشديدة قد تسبب أضراراً كثيرة للأنسجة النباتية , إلا أن الضرر الناتج يتوقف على النسيج ذاته, فعلى سبيل المثال تموت خلايا الأشعة الخشبية الحية عند –35 مo , في حين تتحمل خلايا الكامبيوم و اللحاء المجاور لها انخفاض درجة الحرارة حتى – 50 مo .
و يمتلك الماء أعلى قوة جذب أو شد مقارنة بجميع السوائل الأخرى باستثناء الزئبق , مما يمكنه من الارتفاع داخل أنبوبة شعرية قطرها 0.03 مم لمسافة 120 سم . و من المعروف أن الماء يتحرك داخل الأوعية الشعرية و الفراغات الضيقة بالأرض من خلال تلك القوة , كما و انه يتحرك داخل أنسجة النبات من خلال الأوعية التوصيلية مثل أنابيب الخشب و اللحاء, هذا بالإضافة بجانب اللزوجة التي تعمل أيضا على رفع الماء لارتفاعات عالية داخل أنسجة بعض الأشجار التي تبلغ ارتفاعات شاهقة.
ويبدو أن غياب اللون في الماء يشكل عاملاً هاماً لبعض النباتات , فالنباتات التي تعيش في بيئات مائية بعيدة عن السطح , تستطيع – بسبب عدم تلون الماء – من استقبال الضوء الذي يصلها من خلال هذا السائل الشفاف و القيام بعملية التخليق الضوئي. . و الماء يستطيع امتصاص الضوء لحد ما خاصة عند نهاية الطيف الأحمر مما يسمح بمرور الأشعة الزرقاء – الخضراء و تغلغلها خلال طبقة سميكة من الماء.
يبدو مما سبق أن الماء ذا صفات فريدة تناسب النبات للقيام بوظائفه الحيوية المتعددة , كما يبدو أن النباتات خلال تطورها ورقيها استطاعت استكشاف و اكتشاف المميزات العظيمة و الصفات الفريدة لهذا السائل العجيب... سبحان الله .
المراجع :
1 – إبراهيم , عاطف محمد – أشجار الفاكهة , أساسيات إنتاجها – 1998 – منشأة المعارف , الإسكندرية , مصر .
2 – إبراهيم , عاطف محمد – النباتات و الماء – المجلة الكيميائية الكويتية – 2004 – 20
: 24, العدد 56.
3 – Sutcliffe J.F.1975 .Plants and water .The English Language Book Society and Edward Arnold (Publishers) Ltd.
4 – Bernal J.D.1965 . Society for Experimental Biology Symposia, 19,17.
