الماء في حياتنا

أستكشف : قابليَّةُ الماءِ للتوصيلِ الكهربائيِّ

الموادُّ والأدواتُ:

ماءٌ مقطَّرٌ، وماءُ صنبورٍ، وكأسانِ زجاجيّتانِ، وأقطابُ غرافيتٍ، وبطاريّةٌ، وأسلاكُ توصيلٍ، ومصباحٌ كهربائيٌّ.
إرشاداتُ السلامةِ:

أحذرُ عندَ التعاملِ معَ التوصيلِ الكهربائيِّ.
خطواتُ العملِ:
1. أقيسُ: أضعُ ( 50ml  ) منَ الماءِ المقطَّرِ في الكأسِ.
2. أجرِّبُ: أُركِّبُ الدارةَ الكهربائيَّةَ الموضّحةَ في الشكلِ الآتي:

                                                   
3. ألاحظُ إضاءةَ المصباحِ، ثمَّ أُدوِّنُ ملاحظاتي.
4. أُكرِّرُ الخطواتِ السابقةَ باستخدامِ ماءِ الصنبورِ.
5. أيُّ أنواعِ الماءِ المُستخدَمةِ في التجربةِ موصلٌ للتيارِ الكهربائيِّ، وأيُّها غيرُ موصلٍ لَهُ؟
6. أصنِّفُ أنواعَ الماءِ التي استخدمتُها إلى: ماءٍ نقيٍّ، وماءٍ غيرِ نقيٍّ.
التّفكيرُ النّاقدُ:
أُفسِّرُ: لماذا لا يوصِلُ الماءُ المُقطَّرُ التيارَ الكهربائيَّ خلافًا لماءِ الصنبورِ؟

الماء النقي يتكون من جزئيات متعادلة ، ولا يحتوي على جسيمات مشحونة (أيونات)حرة الحركة؛ لذلك لا يوصل التيار الكهربائي، بينما ماء الصنبور يحتوي على مواد ذائبة فيه،
مثل الأملاح توصل التيار الكهربائي.

 

حالاتُ الماءِ States of Water

• الماءَ يوجدُ في الطبيعةِ في حالاتٍ ثلاثٍ: صلبةٍ، وسائلةٍ وغازيّةٍ
• على الرّغمِ منْ أنَّ الماءَ في حالاتِهِ جميعِها يتكوَّنُ منَ جُزيئاتِ H₂O نفسِها إلا أنها تختلفُ في خصائصِها الفيزيائيَّةِ؛ فمكعبُ الجليدِ في الحالةِ الصلبةِ لهُ شكلٌ محدَّدٌ وحجمٌ ثابتٌ، في حينِ أنَّ حجمَ الماءِ السائلِ ثابتٌ، ولكنَّ شكلَهُ يتغيَّرُ بِحَسْبِ الوعاءِ الذي يوضَعُ فيهِ، أمّا بخارُ الماءِ فليسَ لهُ شكلٌ محدَّدٌ ولا حجمٌ ثابتٌ

                                                                                            

 

الحالةُ الصُّلْبةُ Solid State

• يوجدُ حولَنا كثيرٌ منَ الموادِّ المألوفةِ في الحالةِ الصُّلْبةِ، مثلِ الكتابِ الذي بينَ يديَّ؛ ومكعبِ الجليدِ. ولهذهِ الموادِّ خصائصُ مشترَكةٌ تميِّزُها عنْ غيرِها منْ حالاتِ المادّةِ.
• المادّةُ في الحالةِ الصُّلْبةِ لها شكلٌ محدّدٌ وحجمٌ ثابتٌ؛ ذلكَ أنَّ جسيماتِ المادّةِ في هذهِ الحالةِ تترتَّبُ بشكلٍ مُتراصٍّ، وتكونُ قوى التجاذبِ بينَها كبيرةً والمسافاتُ قليلةً جدًّا.
• تكونُ حركةُ الجسيماتِ اهتزازيَّةً، فكلُّ جُسَيْمٍ يهتزُّ في موقعِهِ من دونِ أنْ يغيِّرَ مكانَهُ؛ ما يؤدّي إلى ثباتِ شكلِها وحجمِها.

                                                                                                            

أتحقَّقُ: يكونُ للمادّةِ الصُّلْبةِ شكلٌ محدَّدٌ وحجمٌ ثابتٌ، أفسِّرُ ذلكَ

لأن المسافة بين جسيمات المادة الصلبة قليلة جدًّا وقوة الترابط كبيرة ولا تتحرك من موقعها ، فيكون شكلها ثابتًا وحجمها ثابتًا

الحالةُ السائلةُ Liquid State

• يُعَدُّ الماءُ والعصائرُ منْ أكثرِ الموادِّ السائلةِ شيوعًا في حياتِنا اليوميّةِ.
• تمتازُ بأنَّ لها حجمًا ثابتًا وتتَّخذُ شكلَ الوعاءِ الذي توضَعُ فيهِ. فعندَ نَقْلِ ( 100ml ) منَ الماءِ الموجودِ في دورَقٍ زجاجيٍّ إلى كأسٍ زجاجيّةٍ، فإِنَّ الماءَ يحافظُ على حجمِهِ، ويتَّخِذُ شكلَ الكأسِ الزجاجيَّةِ.
• قوى التجاذبِ بينَ جُسيماتِ المادّةِ في الحالةِ السائلةِ أضْعفُ منْها حينَ تكونُ في الحالةِ الصُّلْبةِ؛ ما يجعلُ المسافاتِ بينَ جسمياتِ المادةِ في الحالةِ السائلةِ أكبرَ منْها في الحالةِ الصُّلْبةِ، فتتحرَّكُ حركةً مستمرةً في اتجاهاتٍ مختلفةٍ، وتتَّخذُ شكلَ أيِّ وعاءٍ توضَعُ فيهِ، ويكونُ لها حجمٌ ثابتٌ.

                                                                         

أتحقَّقُ: أصِفُ قوى التجاذبِ، والمسافةَ بينَ جُسَيْماتِ المادّةِ في الحالةِ السائلةِ.

قوى الترابط بين جسيمات المادة في الحالة السائلة أكبر منه في الحالة الغازية، وأضعف من الحالة الصلبة

 

الحالةُ الغازِيَّةُ Gas State

• تمتازُ الغازاتُ عنْ غيرِها منْ حالاتِ المادّةِ بأنَّه ليسَ لها حجمٌ ثابتٌ، ولا شكلٌ محدَّدٌ.
• بِحسبِ نظريّةِ الحركةِ الجزيئيّةِ Kinetic Molecular Theory،فإنَّ جسيماتِ الغازِ تتحرَّكُ حركةً عشوائيَّةً وسريعةً في الاتجاهاتِ جميعِها، كما في الشكل أدناه ؛

                                                                                         

ممّا يسمحُ لها بمِلْءِ الحيِّزِ الذي توجدُ فيهِ، وتتَّخذُ شكلَهُ؛ لأَنَّ قوى التجاذُبِ بينَ جسيماتِ المادّةِ في الحالةِ الغازيّةِ أضعفُ بكثيرٍ منْ قوى التجاذبِ بينَ جسيماتِ المادّةِ نفسِها
في الحالتَيْنِ الصُّلْبةِ والسائلِة؛ ما يجعلُها تَتَباعَدُ عنْ بعضِها مسافاتٍ كبيرةً تسمحُ لها بحريّةِ الحركةِ في الاتجاهاتِ جميعها وبشكل عشوائيٍّ؛ لذا فإنَّ الغازاتِ قابِلَةٌ للانضِغاطِ. فعندَ زيادةِ الضغطِ على الغازِ تتقاربُ الجسيماتُ، وتزدادُ قوى التجاذبِ في ما بينَها،

                                                                       

 

أفكر: هلِ المادةُ الصُّلْبةُ قابلةٌ للانضغاطِ؟ أُفسِّرُ إجابتي.

لا غير قابلة للانضغاط وذلكَ أنَّ جسيماتِ المادّةِ في هذهِ الحالةِ تترتَّبُ بشكلٍ مُتراصٍّ، وتكونُ قوى التجاذبِ بينَها كبيرةً والمسافاتُ قليلةً جدًّا

 

أتحقق: مستعينًا بنظريّةِ الحركةِ الجزيئيّةِ، أُفسِّرُ قابليَّةَ الغازاتِ للانضغاطِ.

المادة في الحالة الغازية قابلة للانضغاط؛ لأن قوى الترابط بين جسيماتها ضعيفة جدًّا، والمسافات بينها كبيرة، وحركتها عشوائية وسريعة في جميع الاتجاهات، فعند الضغط على عينة من الغاز تتقارب المسافة بين الجسيمات ويقل حجمها، أي إنها قابلة للانضغاط.

 

تَحَوُّلاتُ الماءِ Changing of Water

• يتحوَّلُ الماءُ منَ الحالةِ الصُّلْبةِ إلى الحالةِ السائلةِ بِفعلِ الحرارةِ. وباستمرارِ التسخينِ، فإنَّهُ يتحوَّلُ إلى الحالةِ الغازيّةِ؛
• فعندَ تسخينِ مكعبٍ منَ الجليدِ تكتسبُ جزيئاتُهُ طاقةً، فتتحرَّكُ بسرعةٍ أكبرَ، وتتباعَدُ عنْ بعضِها؛ ما يُقلِّلُ قوّةَ التجاذبِ بينَها، فتتحوَّلُ إلى الحالةِ السائلةِ. وعندَ استمرارِ تسخينِ الماءِ تزدادُ حركةُ الجزيئاتِ، وتتباعدُ أكثرَ عنْ بعضِها، وتتحوَّلُ إلى الحالةِ الغازيّةِ

                                                                                

الماءُ النقيُّ والماءُ غيرُ النقيِّ P ure Water&Non Pure Water

• يتكوَّنُ الماءُ النقيُّ ( Pure Water ) منْ نوعٍ واحدٍ منَ الجسيماتِ، هيَ جُزَيْئاتُ ( H₂O )، ويخلو منْ أيِّ موادَّ ذائبةٍ فيهِ، بما في ذلكَ الأملاحُ؛ ولذلكَ لا يوصِلُ التيّارَ الكهربائيَّ بالأحوالِ العاديةِ، ويُعرَفُ أيضًا بالماءِ المقطَّرِ ( Distilled Water ). يُستعمَلُ الماءُ النقيُّ لتحضيرِ المحاليلِ في الصّناعاتِ المختلفةِ.
•  الماءُ غيرُ النقيِّ فيتكوَّنُ منْ جُزَيْئاتِ ( H₂O ) وموادَّ ذائبةٍ فيهِ بنسبٍ متفاوتةٍ، منْها ما هوَ مفيدٌ لجسمِ الإنسانِ وصحَّتِهِ، مثلَ بعضِ الأملاحِ والغازاتِ كما في الماءِ المعبأ وماءِ الصنبورِ الصّالحِ للشربِ الذي نستخدِمُهُ في المنزلِ.
• يُعَدُّ الماءُ غيرُ النقيِّ موصِلً للتيّارِ الكهربائيِّ؛ بسببِ الأملاحِ الذائبةِ فيهِ، لذلكَ يُحَذرُ منْ لَمْسِ الكهرباءِ والأيدي مبلّلةٌ. وإذا احتوى الماءُ على أملاحٍ وغازاتٍ بكمياتٍ أكبرَ منْ تلكَ المسموحِ بها وفقَ المواصفاتِ القياسيةِ للمياهِ الصالحةِ للشربِ، أوْ على موادَّ سامَّةٍ، أوْ على بعضِ أنواعِ الكائناتِ الحيَّةِ الدقيقةِ المُسبِّبةِ للأمراضِ كما في مياهِ السيولِ والبركِ والمستنقعاتِ، فإنَّهُ يصبحُ ملوَّثًا وغيرَ صالحٍ للشربِ.

 

أفكر: يحتوي ماءُ الصنبورِ الذي يصلُ إلى منازلِنا على موادَّ ذائبةٍ فيهِ، مثلِ: بعضِ الأملاح والغازاتِ. ما مصدرُ هذهِ الموادِّ؟

الأملاح من تفاعل المياه الجارية مع صخور القشرة الأرضية أما الغازات فمن الغلاف الجوي 

 

أتحقَّقُ: أقارنُ بينَ الماءِ النقيِّ والماءِ غيرِ النقيِّ منْ حيثُ: مكوِّناتُ كلٍّ منْهُما، وقابليتُهُما للتوصيلِ الكهربائيِّ.

الماء النقي : يتكون من جزيئات H2O فقط، ولا يوصل التيار الكهربائي.
الماء غير النقي: يتكون من جزيئات H2O ومواد أخرى ذائبة فيه ، ويوصل التيار الكهربائي.