حل درس الماء والمحاليل أحياء ثاني عشر عام

حل درس الماء والمحاليل أحياء ثاني عشر عام

الماء والمحاليل  

قطبية الماء

تبين لك سابقا في هذه الوحدة أن جزيئات الماء تتكون بواسطة روابط تساهمية تربط ذرتي هيدروجين (H )بذرة أكسجين (O) ونظرا إلى أن الإلكترونات أكثر  انجذابا إلى نواة ذرة الأكسجين فإنها لا تنقسم بالتساوي في الرابطة التساهمية. وفي الماء، تبقى الإلكترونات بالقرب من نواة ذرة الأكسجين مدة أطول من بقائها بالقرب من نواة كل من ذرتي الهيدروجين  التوزيع غير المتساوي لإللكترونات في جزيء الماء.  ويؤدي هذا، إلى جانب الشكل المنحني لجزيئات الماء إلى أن تكون شحنة طرف الأكسجين في الجزيء سالبة نسبيا وشحنة طرف الهيدروجين في الجزيء موجبة نسبيا فتسمى الجزيئات التي تتوزع فيها الشحنات  بشكل غير متساو  جزيئات قطبية  ما يعني أنفيها مناطق ذات شحنات متعاكسة .أن القطبية هي خاصية وجود قطبين أو طرفين متعاكسين. فالمغناطيس لديه قطبية، إذ له قطب شمالي وآخر جنوبي ينجذبان عند تقريبهما من بعضهما البعض. عند تقريب الطرفين بعضهما من بعض فإنهما ينجذبان. بالمثل، عندما تقترب منطقة مشحونة في جزيء قطبي من منطقة ذات شحنة معاكسة في جزيء قطبي أخر يحدث تجاذب كهروسكوني  ضعيف يسمى بالتجاذب  الكهروسكوني  في الماء .رابطة هيدروجينية وهي عبارة عن تفاعل ضعيف بين ذرة هيدروجين من جهة وذرة فلور أو أكسجين أو نيتروجين من جهة ثانية. وتعتبر الرابطة الهيدروجينية نوعا قويا من قوى فاندرفال. 

جزئ الماء 

•  يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين وذرتي هيدروجين 
• جزيء الماء قطبي. وشكله المنحني يجعل ذرت وذرتي الهيدروجين تحملان شحنة موجبة نسبيا وذرة أكسجين تحمل شحنة سالبة نسبيا  نتيجة لذلك، يكون الماء روابط هيدروجينية 
•  يسمى الماء المذيب العالمي لأن العديد من المواد تذوب فيه.

يصبح الماء السائل أكثر كثافة عندما تصل برودته إلى C°4 ،لكن الجليد أقل كثافة من الماء السائل. نتيجة لذلك، تمتزج المواد المغذية الموجودة في المسطحات المائية بسبب التغيرات في كثافة الماء خلال فصلي الربيع والخريف. فضلا عن ذلك، يمكن لأسماك أن تبقى حية في الشتاء لأن الجليد يطفو وبالتالي تستطيع العيش ان  وأداء وظائفها في المياه الراكدة تحت الجليد. الماء مادة الصقة - فهي تكون  روابط هيدروجينية مع جزئيات الأسطح الأخرى أن الخاصية الشعرية نتيجة لكونه كذلك. ينتقل الماء في جذع النبات، وتنمو البذور وتبرعم بفعل الخاصية الشعرية هذه .الماء مادة متماسكة - تنجذب الجزئيات بعضها إلى بعض بسبب الروابط الهيدروجينية ويسبب هذا التجاذب توترا  سطحيا يجعل الماء يتشكل في قطرات صغيرة ويسمح للحشرات والأوراق بأن تطفو فوق مسطح مائي .

المخاليط مع الماء 

قد تكون على دراية بمنتجات المشروبات المسحوقة التي تذوب في المياه للحصول على مشروبات ذات نكهة. فعندما تضيف مادة مسحوقة إلى الماء، لا تتفاعل هذه المادة مع الماء لتكوين ناتج جديد. لكنك تقوم بإعداد خليط. الخليط مزيج يتكون من مادتين أو أكثر حيث تحتفظ كل مادة بخصائصها وميزاتها الفردية.

المخاليط المتجانسة 

 عندما يكون للخليط تركيب متماثل فإنه  يسمى خليطا متجانسا والمحلول هو اسم آخر للخليط المتجانس. على سبيل المثال، في محلول مزيج المشروب المسحوق ،يوجد مزيج المشروب أعلى الكوب وفي وسطه وفي أسفله. يحتفظ الماء بخصائصه ويحتفظ خليط المشروب بخصائصه. يتألف المحلول من مكونين: المذيب والمذاب. المذيب هو المادة التي تذوب فيها مادة أخرى، والمذاب هو المادة التي تذوب في المذيب. وفي حالة خليط المشروب  الماء هو المذيب والمادة المسحوقة هي المذاب يعد خليط الملح والماء مثالا آخر على محلول لأن المذاب (الملح )يذوب تماما في المذيب (الماء) يعمل تمام اللعاب على ترطيب الفم ويبدأ هضم جزء من الطعام، إنه عبارة عن محلول يحتوي على ماء وبروتينات وأملاح. كذلك الأمر بالنسبة للهواء الذي تتنفسه، فهو أيضا محلول يتكون من غازات.

المخاليط غير المتجانسة 

تذكر آخر مرة تناولت فيها سلطة. قد تكون احتوت السلطة على الخس وخضروات أخرى وقطع الخبز المحمص وبعض التوابل. هذه السلطة تمثل خليطا غير متجانس. ففي هذا النوع من الخليط، تظل المكونات متمايزة ، بمعنى أنه يمكنك تمييز كل مكون منها على حدة. قارن بين خليط الرمل والماء وبين محلول الملح والماء المجاور له. يكون الرمل والماء أحد أنواع الخليط غير المتجانس الذي يسمى المعلق. بمرور الوقت، تترسب الجسيمات في أسفل المعلق. المادة الغروانية هي خليط غير متجانس لا تترسب فيه الجسيمات على غرار ترسب حبيبات الرمل في الماء. قد تكون على دراية بالعديد من المواد الغروانية، مثل الضباب والدخان والزبدة والمايونيز واللبن والدهان والحبر. كما إن الدم مادة غروانية تتكون من البلازما والخلايا وغيرها من المواد .

الأحماض والقواعد 

 إن الكثير من المذابات تذوب في الماء بسهولة بسبب قطبية هذا الأخير. وهذا يعني أن الكائن الحي الذي تقارب نسبة الماء فيه ال ٪70 يمكن أن ينطوي على مجموعة متنوعة من المحاليل. عندما تذوب مادة تحتوي على الهيدروجين في الماء، فقد تطلق أيون الهيدروجين الموجب ( +H )بسبب انجذابها إلى ذرات الأكسجين سالبة الشحنة الموجودة في الماء، وتسمى المواد التي تطلق أيونات الهيدروجين الموجبة عندما تذوب في الماء الأحماض، وكلما ازداد عدد أيونات الهيدروجين التي تطلقها المادة ارتفعت حموضة المحلول . بالمثل   تسمى المواد التي تطلق أيونات الهيدروكسيد السالب(–OH )عندما تذوب في الماء القواعد. فهيدروكسيد الصوديوم (NaOH ) مركب قاعدي شائع يتكسر في الماء مطلقا الصوديوم الموجب(+Na ) وأيونات الهيدروكسيد طلق في الماء (–OH) كلما ازداد عدد أيونات الهيدروكسيد السالب التي تطلقها المادة ارتفعت قاعدية المحلول.أن الأحماض والقواعد مواد أساسية في علم الأحياء. فالكثير من الأغذية  والمشروبات التي نتناولها حمضية كما إن المواد التي تهضم الطعام في المعدة هي مرتفعة الحموضةو تسمى العصارات المعدية.

الرقم الهيدروجيني (pH ) والمنظمات

 تحدد كمية أيونات الهيدروجين أو أيونات الهيدروكسيد في المحلول قوة الحمض أو القاعدة. وقد ابتكر العلماء طريقة سهلةُ لقياس درجة حموضة أو قاعدية المحلول تسمى قياس تركيز الهيدروجين الموجب +H في المحلول الرقم الهيدروجيني (pH ) فأن  الماء النقي متعادل وتبلغ قيمة رقمه الهيدروجيني pH )0.7) أما المحاليل الحمضية فتحتوي على كمية كبيرة من أيونات الهيدروجين الموجب +H وقيم أرقامها الهيدروجينية (pH )أقل من 7 وتحتوي المحاليل القاعدية على كمية من أيونات –OH أكبر من أيونات الهيدروجين الموجب +H وقيم أرقامها  الهيدروجينية (pH )أكبر من 7.تحدث معظم العمليات الحيوية التي تقوم بها الخلايا في نطاق للأس الهيدروجيني (pH )يتراوح بين 5.6 و5.7 .وللحفاظ على الأتزان الداخلي، من الأهمية بمكان التحكم بمستويات الهيدروجين الموجب +H . فإذا كنت تعاني من اضطراب في المعدة، يمكنك تناول مضاد للحموضة لتشعر  بتحسن. ويعمل القرص المضاد للحموضة كمنظم للمساعدة في معادلة حموضة المعدة. و المنظمات عبارة عن مخاليط يمكن أن تتفاعل مع الأحماض أو القواعد للحفاظ على الرقم الهيدروجيني )pH )ضمن نطاق محدد. في الخلايا، تبقي المنظمات على قيمة الرقم الهيدروجيني (pH )في الخلايا ضمن نطاق يتراوح بين 5.6 و 5.7 . 7الدم على سبيل المثال يحتوي على منظمات تحافظ على قيمة الرقم الهيدروجيني (pH )أقل 7.4