أكثر

5.1: خصائص المياه - علوم الأرض

5.1: خصائص المياه - علوم الأرض


الميزة الأكثر وضوحًا للمحيطات هي أنها تحتوي على الماء. العديد من هذه العمليات بسبب روابط هيدروجينية تشكيل بين جزيئات الماء.

يتكون جزيء الماء من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين. الإلكترونات المسؤولة عن الروابط بين الذرات ليست موزعة بالتساوي في جميع أنحاء الجزيء ، بحيث يكون لنهايات الهيدروجين لجزيئات الماء شحنة موجبة طفيفة ، ونهاية الأكسجين لها شحنة سالبة طفيفة ، مما يجعل الماء الجزيء القطبي. يشكل جانب الأكسجين السالب للجزيء عامل جذب لنهاية الهيدروجين الموجبة للجزيء المجاور. تسمى قوة الجذب الضعيفة هذه بالرابطة الهيدروجينية (الشكل ( فهرس الصفحة {1} )). إذا لم يكن الأمر يتعلق بالروابط الهيدروجينية ، فإن الماء سوف يتبخر عند -68ا C ، بمعنى الماء السائل (وبالتالي الحياة) لا يمكن أن توجد على الأرض. روابط الهيدروجين هذه مسؤولة عن بعض الخصائص الفريدة للمياه:

1. الماء هو المادة الوحيدة الموجودة بشكل طبيعي في صورة صلبة وسائلة وغازية تحت النطاق الطبيعي لدرجات الحرارة والضغوط الموجودة على الأرض. ويرجع ذلك إلى درجات التجمد والتبخر العالية نسبيًا للمياه (انظر أدناه).

2. الماء له أ سعة حرارية عاليةوهي كمية الحرارة التي يجب إضافتها لرفع درجة حرارتها. الحرارة النوعية هي الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 جرام من مادة بمقدار 1ا ج. يحتوي الماء على أعلى درجة حرارة نوعية لأي سائل باستثناء الأمونيا (الجدول 5.1.1).

[معرف الجدول = 3 /]

لذلك يعتبر الماء من أصعب السوائل في التسخين أو التبريد ؛ يمكنه امتصاص كميات كبيرة من الحرارة دون زيادة درجة حرارته. تذكر أن درجة الحرارة تعكس متوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات داخل المادة ؛ كلما زادت قوة الحركة ، ارتفعت درجة الحرارة. في الماء ، ترتبط الجزيئات ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية ، ويجب التغلب على هذه الروابط للسماح للجزيئات بالتحرك بحرية. عندما تضاف الحرارة إلى الماء ، يجب أن تذهب الطاقة أولاً إلى كسر روابط الهيدروجين قبل أن تبدأ درجة الحرارة في الارتفاع. لذلك ، يتم امتصاص الكثير من الحرارة المضافة عن طريق كسر روابط H ، وليس عن طريق زيادة درجة الحرارة ، مما يمنح الماء سعة حرارية عالية.

تعطي الروابط الهيدروجينية الماء أيضًا حرارة كامنة عالية ؛ الحرارة المطلوبة لتغيير الطور من صلب إلى سائل ، أو سائل إلى غاز. ال الحرارة الكامنة للانصهار هي الحرارة المطلوبة للانتقال من الحالة الصلبة إلى السائلة ؛ 80 كالوري / غرام في حالة ذوبان الجليد في الماء. الجليد مادة صلبة لأن الروابط الهيدروجينية تحمل جزيئات الماء في شبكة بلورية صلبة (انظر أدناه). مع تسخين الجليد ، ترتفع درجة الحرارة إلى 0ا ج. عند هذه النقطة ، تذهب أي حرارة إضافية إلى إذابة الجليد عن طريق تكسير الروابط الهيدروجينية ، وليس لزيادة درجة الحرارة. طالما يوجد ثلج ، لن ترتفع درجة حرارة الماء. هذا هو السبب في أن مشروبك سيبقى باردًا طالما أنه يحتوي على ثلج ؛ أي حرارة ممتصة تذهب إلى إذابة الجليد ، وليس لتسخين المشروب.

عندما يذوب كل الجليد ، ستؤدي الحرارة الإضافية إلى زيادة درجة حرارة الماء 1ا ج لكل سعرة حرارية مضافة حتي تصل إلي 100ا ج. عند هذه النقطة ، تذهب أي حرارة إضافية للتغلب على الروابط الهيدروجينية وتحويل الماء السائل إلى بخار ماء ، بدلاً من زيادة درجة حرارة الماء. الحرارة اللازمة لتبخر الماء السائل إلى بخار الماء هي الحرارة الكامنة لتبخير التي تبلغ قيمتها 540 كالوري / جم (الشكل ( PageIndex {2} )).

تساعد السعة الحرارية العالية للمياه في تنظيم المناخ العالمي ، حيث تمتص المحيطات الحرارة ببطء وتطلقها ، مما يمنع التقلبات السريعة في درجات الحرارة (انظر القسم 8.1). وهذا يعني أيضًا أن الكائنات المائية لا تخضع لنفس التغيرات السريعة في درجات الحرارة مثل الكائنات الأرضية. قد لا يعاني كائن أعماق المحيطات من أكثر من 0.5ا تغير C في درجة الحرارة على مدار حياتها بأكملها ، بينما قد تواجه الأنواع الأرضية تغيرات تزيد عن 20ا ج في يوم واحد!

3. يذوب الماء مواد أكثر من أي سائل آخر. إنها "مذيب شامل"، وهذا هو سبب إذابة الكثير من المواد في المحيط. الماء مفيد بشكل خاص في إذابة الأملاح الأيونية ؛ جزيئات مصنوعة من أيونات مشحونة معاكسة مثل NaCl (Na+ و Cl). في الماء ، تجذب الأيونات المشحونة جزيئات الماء القطبية. تحاط الأيونات بطبقة من جزيئات الماء ، مما يضعف الرابطة بين الأيونات بنسبة تصل إلى 80 مرة. مع ضعف الروابط بين الأيونات ، تذوب المادة (الشكل ( PageIndex {3} )).

4. ال المرحلة الصلبة أقل كثافة من المرحلة السائلة. بعبارة أخرى ، يطفو الجليد. تكون معظم المواد أكثر كثافة في الحالة الصلبة منها في الصورة السائلة ، حيث يتم تجميع جزيئاتها معًا بشكل وثيق كمادة صلبة. الماء استثناء: كثافة الماء العذب 1.0 جم / سم3بينما تبلغ كثافة الجليد 0.92 جم / سم3، ومرة ​​أخرى ، هذا بسبب عمل الروابط الهيدروجينية.

عندما تبرد درجة حرارة الماء ، تتباطأ الجزيئات ، وتتباطأ في النهاية بدرجة كافية بحيث يمكن للروابط الهيدروجينية أن تتشكل وتحمل جزيئات الماء في شبكة بلورية. تتباعد الجزيئات الموجودة في الشبكة عن بعضها بعيدًا عن الجزيئات الموجودة في الماء السائل ، مما يجعل الجليد أقل كثافة من الماء السائل (الشكل ( PageIndex {4} )). هذا مألوف لأي شخص ترك زجاجة ماء ممتلئة في الفريزر ، فقط لتنفجر عندما يتجمد الماء ويتوسع.

لكن العلاقة بين درجة الحرارة وكثافة الماء ليست علاقة خطية بسيطة. عندما يبرد الماء ، تزداد كثافته كما هو متوقع ، حيث تتباطأ جزيئات الماء وتقترب من بعضها البعض. ومع ذلك ، تصل المياه العذبة إلى أقصى كثافة لها عند درجة حرارة 4ا C ، وعندما تبرد بعد هذه النقطة تنخفض كثافتها عندما تبدأ الروابط الهيدروجينية في التكون ويزداد التباعد بين الجزيئات (الشكل ( PageIndex {5} ) الداخلي). تستمر الكثافة في الانخفاض حتى تصل درجة الحرارة إلى 0ا تتشكل بلورات C والثلج ، مما يقلل الكثافة بشكل كبير (الشكل ( PageIndex {5} )).

هناك عدد من الآثار المهمة لكون الجليد أقل كثافة من الماء. يساعد الجليد الطافي على سطح المحيط في تنظيم درجات حرارة المحيط ، وبالتالي المناخ العالمي ، من خلال التأثير على كمية ضوء الشمس التي تنعكس بدلاً من امتصاصها (انظر القسم 8.1). على نطاق أصغر ، يمكن أن يمنع الجليد السطحي البحيرات والبرك من التجمد الصلب خلال فصل الشتاء. عندما يبرد الماء السطحي العذب ، يصبح الماء أكثر كثافة ويغوص إلى القاع. ثم يبرد الماء السطحي الجديد ويغرق ، وتتكرر العملية فيما يشار إليه الانقلاب، مع غرق الماء الأكثر كثافة وانتقال الماء الأقل كثافة إلى السطح فقط ليبرد ويغرق نفسه. بهذه الطريقة ، يتم تبريد جسم الماء بالكامل بالتساوي إلى حد ما. تستمر هذه العملية حتى يبرد الماء السطحي إلى أقل من 4ا ج. أدناه 4ا ج ، يصبح الماء أقل كثيفة لأنها تبرد ، لذلك لم تعد تغوص. وبدلاً من ذلك ، فإنه يظل كسطح ، ويصبح أكثر برودة وأقل كثافة ، حتى يتجمد عند 0ا ج- بمجرد أن تتجمد المياه العذبة ، يطفو الجليد ويعزل بقية الماء الموجود تحته ، مما يقلل المزيد من التبريد. لا تزال المياه القاع الأكثر كثافة عند 4ا C ، لذلك لا يتجمد ، مما يسمح لقاع البحيرة أو البركة بأن يظل غير متجمد (وهو خبر سار للحيوانات التي تعيش هناك) بغض النظر عن درجة برودة الجو في الخارج.

تمنع الأملاح الذائبة في مياه البحر تكوين الشبكة البلورية ، وبالتالي تجعل تكوين الجليد أكثر صعوبة. لذا فإن درجة التجمد في مياه البحر تبلغ حوالي -2ا C (حسب الملوحة) ، ويتجمد قبل الوصول إلى أقصى درجة حرارة. وهكذا ، ستستمر مياه البحر في الغرق كلما ازداد برودة ، حتى تتجمد أخيرًا.

5. الماء لديه جدا التوتر السطحي العالي، أعلى نسبة من أي سائل باستثناء الزئبق (الجدول 5-1-2). تنجذب جزيئات الماء لبعضها البعض بواسطة روابط الهيدروجين. بالنسبة للجزيئات غير الموجودة على سطح الماء ، فهي محاطة بجزيئات الماء الأخرى في جميع الاتجاهات ، وبالتالي فإن قوى الجذب موزعة بالتساوي في جميع الاتجاهات. لكن بالنسبة للجزيئات الموجودة على السطح ، يوجد عدد قليل من الجزيئات المجاورة فوقها ، أسفلها فقط ، لذلك يتم توجيه جميع القوى الجذابة إلى الداخل ، بعيدًا عن السطح (الشكل ( فهرس الصفحة {6} )). هذه القوة الداخلية هي التي تجعل قطرات الماء تأخذ شكلًا كرويًا ، ويتحرك الماء على السطح ، حيث يوفر الشكل الكروي أدنى مساحة ممكنة للسطح. تتسبب هذه القوى الجذابة أيضًا في أن يتصرف سطح الماء مثل "الجلد" المرن الذي يسمح لأشياء مثل الحشرات بالجلوس على سطح الماء دون أن تغرق.

[معرف الجدول = 8 /]


5.1: خصائص المياه - علوم الأرض

الماء هو المركب الأكثر وفرة على سطح الأرض & # 8217s. في الطبيعة ، يوجد الماء في الحالة السائلة والصلبة والغازية. إنه في حالة توازن ديناميكي بين حالات السائل والغاز عند 0 درجة مئوية و 1 ضغط جوي. في درجة حرارة الغرفة (حوالي 25 درجة مئوية) ، يكون سائلًا عديم الطعم والرائحة واللون. تذوب العديد من المواد في الماء ، ويشار إليها عادةً باسم المذيب الشامل.

خواص الماءجدول بالعديد من الخواص الكيميائية والفيزيائية للماء.


الجليد والماء والبخار

سنقوم أولاً بفحص الماء كجزيء ، ثم نستكشف آثار التركيب الجزيئي للماء على سلوكه الفيزيائي وأهميته باعتباره "مذيبًا شاملاً". يفحص هذا القسم الأول مراحل الماء.

واجب القراءة

اقرأ الفصل 6 (ص 151-182) في مصفوفة الحياة: سيرة ذاتية للمياه بواسطة Philip Ball ، ثم اقرأ المواد في هذا القسم. Ball ، محرر لـ طبيعة، لديه طريقة أنيقة لتأطير "غرابة" جزيء الماء الذي يسلط الضوء على خصائص الماء غير العادية. هذا الفصل هو علاج لطيف لمرافقة مخططنا "الأكثر جفافاً" أدناه.

جزيء الماء

يتكون جزيء الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين. الآن ، الحلقة الإلكترونية الوحيدة حول كل ذرة هيدروجين لديها إلكترون واحد فقط. يتم موازنة الشحنة السالبة للإلكترون من خلال الشحنة الموجبة لبروتون واحد في النواة. البروتونات لها كتلة ، والإلكترونات ليست كذلك. إلكترون واحد وبروتون واحد: يحتوي الهيدروجين على عدد ذري ​​واحد. يوجد في نواة الهيدروجين أيضًا نيوترون واحد لا شحنة سوى وزن بروتون واحد. بروتون واحد ، ونيوترون واحد: الهيدروجين له وزن ذري يساوي اثنين. ترغب الحلقة الإلكترونية للهيدروجين في امتلاك إلكترونين لإنشاء تكوين مستقر. من ناحية أخرى ، يحتوي الأكسجين على حلقة إلكترون داخلية بها إلكترونان ، وهو أمر رائع لأن هذا التكوين مستقر. من ناحية أخرى ، تحتوي الحلقة الخارجية على ستة إلكترونات ولكنها ترغب في الحصول على اثنين آخرين لأنه في الحلقة الإلكترونية الثانية ، تشكل ثمانية إلكترونات التكوين المستقر. لموازنة الشحنة السالبة لثمانية (2 + 6) إلكترونات ، تحتوي نواة الأكسجين على ثمانية بروتونات. ثمانية بروتونات وثمانية إلكترونات: للأكسجين عدد ذري ​​يساوي ثمانية. البروتونات الثمانية في النواة يقابلها ثمانية نيوترونات. ثمانية بروتونات وثمانية نيوترونات: للأكسجين وزن ذري 16. الهيدروجين والأكسجين يودان أن يكون لهما تكوينات إلكترون مستقرة ولكن ليس كذرات فردية. يمكنهم الخروج من هذا المأزق إذا وافقوا على مشاركة الإلكترونات (نوع من "معاهدة" الطاقة؟). لذلك ، يشترك الأكسجين في واحدة من إلكتروناته الخارجية مع كل من ذرتين من الهيدروجين ، وكل ذرة هيدروجين تشترك في الإلكترون الوحيد مع الأكسجين. وهذا ما يسمى الرابطة التساهمية. تعتقد كل ذرة هيدروجين أن لديها إلكترونين ، وتعتقد ذرة الأكسجين أن لديها ثمانية إلكترونات خارجية. الجميع سعداء ، أليس كذلك؟

ومع ذلك ، فإن ذرتي الهيدروجين كلاهما على نفس الجانب من ذرة الأكسجين بزاوية حوالي 105 درجة بينهما (انظر الشكل 1) بحيث تترك النوى الموجبة الشحنة لذرات الهيدروجين مكشوفة قليلاً ، إذا جاز التعبير ، مع ترك هذه النهاية من جزيء الماء بشحنة موجبة ضعيفة. في هذه الأثناء ، على الجانب الآخر من الجزيء ، تعطي إلكترونات ذرة الأكسجين تلك النهاية للجزيء تغيرًا سلبيًا ضعيفًا. لهذا السبب ، يسمى جزيء الماء جزيء "ثنائي القطب". الماء مثال على مذيب قطبي قادر على إذابة معظم المركبات الأخرى. في المحلول ، سوف ينجذب الجانب الضعيف الشحنة الموجبة لجزيء الماء إلى الجانب الضعيف سالب الشحنة لجزيء ماء آخر وسيتم ربط الجزيئين معًا بواسطة "رابطة هيدروجينية" ضعيفة ، وهكذا. في نطاق درجة حرارة مياه البحر ، تتكسر الروابط الهيدروجينية الضعيفة ويعاد تشكيلها باستمرار. هذا يعطي الماء بعض التركيب ، لكنه يسمح للجزيئات بالانزلاق فوق بعضها بسهولة ، مما يجعلها سائلة.

خصائص المياه

السعرات الحرارية هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 جرام من الماء النقي 1 درجة مئوية عند مستوى سطح البحر. لذلك ، سوف يتطلب تسخين الماء 100 سعرة حرارية من 0 درجة مئوية ، نقطة تجمد الماء ، إلى 100 درجة مئوية ، نقطة الغليان. ومع ذلك ، سوف يتطلب الأمر 540 سعرًا حراريًا لتحويل 1 جرام من الماء عند 100 درجة مئوية إلى 1 جرام من بخار الماء عند 100 درجة مئوية. وهذا ما يسمى حرارة التبخير. سيتعين عليك إزالة 80 سعرًا حراريًا من 1 جرام من الماء عند نقطة التجمد ، 0 درجة مئوية ، لتحويله إلى 1 جرام من الثلج عند 0 درجة مئوية. وهذا ما يسمى حرارة الانصهار.

لا يتخلى الماء عن الحرارة أو يمتصها بسهولة شديدة. لذلك ، يقال أن لديها سعة حرارية عالية. من الشائع في ولاية بنسلفانيا وجود فرق قدره 20 درجة مئوية بين درجات الحرارة في النهار والليل. خلال نفس الإطار الزمني ، لن تتغير درجة حرارة مياه البحيرة على الإطلاق.

يتدفق الماء بسهولة. ويقال أن لها "لزوجة" منخفضة. قارن هذا بزيت المحرك أو العسل اللذان يحتوي كل منهما على لزوجة عالية نسبيًا (أو مع الوشاح العلوي الذي يتميز بلزوجة أعلى كما نوقش في الفصل خلال محاضرات "الصفائح التكتونية"). إذا لم تتمكن من إخراج العسل من البرطمان إلى الخبز المحمص في الصباح ، فضعه في الميكروويف و "تسخينه" ، ثم يتدفق بسهولة ، أي أن زيادة درجة الحرارة تقلل من اللزوجة. وبالمثل ، فإن الماء الدافئ أقل لزوجة من الماء البارد.

كثافة الماء النقي 1.0 جم / سم 3 عند 4 درجات مئوية كلما زادت أو تنقص درجة الحرارة من 4 درجات مئوية ، تقل الكثافة. في الواقع ، إذا قمت بقياس درجة حرارة المياه العميقة في البحيرات الكبيرة ذات خطوط العرض المعتدلة والتي تتجمد في الشتاء ، فستجد أن درجة الحرارة هي 4 درجات مئوية وذلك لأن المياه العذبة في أقصى كثافة لها عند درجة الحرارة تلك ، وعندما تبرد المياه السطحية في الخريف وأوائل الشتاء ، تنقلب البحيرات وتمتلئ بماء يصل إلى 4 درجات مئوية. عند إضافة المواد الصلبة الذائبة إلى الماء النقي لزيادة الملوحة ، تزداد الكثافة. كثافة متوسط ​​مياه البحر ذات الملوحة 35 درجة مئوية (35 جم / كجم) وعند 4 درجات مئوية هي 1.028 جم / سم 3 عند إضافة الأملاح إلى مياه البحر ، يمكنك أيضًا تغيير بعض الخصائص الأخرى. زيادة الملوحة تزيد من درجة الغليان وتقلل من درجة التجمد. تتجمد مياه البحر العادية عند -2 درجة مئوية ، أي 2 درجة مئوية أكثر برودة من الماء النقي. تؤدي زيادة الملوحة أيضًا إلى خفض درجة حرارة أقصى كثافة.

عندما يتجمد الماء ، يتمدد

عندما يكون الماء سائلاً ، تتراكم جزيئات الماء بالقرب من بعضها نسبيًا ، ولكن يمكن أن تنزلق بعضها فوق بعض وتتحرك بحرية (مما يجعلها سائلة). عندما يتجمد الماء ، تتشكل الروابط التي تقفل الجزيئات في مكانها في نمط منتظم (سداسي) (الشكل 2). بالنسبة لكل مركب كيميائي معروف تقريبًا ، تقترب الجزيئات من بعضها (مرتبطة) في الحالة الصلبة (على سبيل المثال ، في شكل معدني أو جليد) عنها في الحالة السائلة. ومع ذلك ، فإن الماء فريد من نوعه من حيث أنه يترابط بطريقة تجعل الجزيئات متباعدة بشكل أكبر في الشكل الصلب (الجليد) منه في الشكل السائل. يتمدد الماء عندما يتجمد مما يجعله أقل كثافة من الماء الذي يتجمد منه. في الواقع ، حجمه أكبر بقليل 9٪ (أو كثافة أقل بنسبة 9٪) من الحالة السائلة. لهذا السبب ، يطفو الجليد على الماء (مثل مكعب ثلج في كوب من الماء). هذه الخاصية الأخيرة مهمة جدًا للكائنات الحية في المحيطات وبحيرات المياه العذبة. على سبيل المثال ، تعيش الأسماك في البركة في فصل الشتاء لأن الجليد يتشكل فوق البركة (يطفو) ويعزل بشكل فعال (لا ينقل الحرارة من البركة إلى الغلاف الجوي بكفاءة) باقي البركة الموجودة بالأسفل ، مما يمنعها من التجمد من أعلى إلى أسفل (أو من أسفل إلى أعلى). إذا لم يتمدد الماء عند التجمد ، فسيكون أكثر كثافة من الماء السائل عندما يتجمد ، وبالتالي ، فإنه سيغرق ويملأ البحيرات أو المحيط من الأسفل إلى الأعلى. بمجرد امتلاء المحيطات بالجليد ، ستكون الحياة هناك مستحيلة. ندرك جميعًا أن تمدد الماء السائل إلى جليد له قوة هائلة. إذا سبق لك وضع وعاء مليء بالمياه بغطاء محكم ، أو علبة صودا في الفريزر ، فربما تكون قد عانيت من ذلك. ستتحول عشرة أكواب من الماء إلى 11 كوبًا من الثلج عندما يتجمد. إن قوة تبلور الجليد قادرة على تفجير أنابيب المياه والتسبب في تمدد الشقوق في الصخور ، وبالتالي تسريع تآكل الجبال!

يوضح الرسم البياني أدناه (الشكل 3) بعض التغييرات في درجة التجمد وكثافة الماء النقي ، والتغيرات التي تفرضها إضافة الملح. لاحظ أن كثافة الماء النقي بحد أقصى 4 درجات مئوية ، بينما تستمر الكثافة في الزيادة مع انخفاض درجة الحرارة عندما يكون محتوى الملح 35 درجة / oo (أجزاء لكل ألف) - بالقرب من متوسط ​​ملوحة مياه البحر. أيضًا ، تنخفض درجة تجمد الماء عند إضافة الملح (لهذا السبب نضع الملح على الطرق والأرصفة الجليدية!). سوف نستكشف تداعيات ذلك لاحقًا في الدورة عندما نفكر في دوران المحيطات وإنتاج المياه "العميقة". الماء قابل للانضغاط بشكل طفيف فقط كما يتضح من التغيير الصغير ، ولكن القابل للقياس ، في الكثافة مع زيادة الضغط. يقاس الضغط هنا بالقضبان (ليس من النوع الذي قد تستمتع به الآن) ، حيث 1 جو (الضغط عند مستوى سطح البحر) يساوي = 1.01325 بار = 101.3 كيلو باسكال. وبالتالي ، فإن الحد الأقصى للضغط البالغ 4000 بار على الرسم البياني يعادل الضغط على عمق 4000 متر تقريبًا في المحيط (يبلغ متوسط ​​عمق المحيط حوالي 3800 مترًا).يزداد الضغط بمعدل جو واحد كل 10 أمتار (أولئك الذين يغوصون منكم يعرفون ذلك). لا تستطيع الأحجام المملوءة بالهواء ، مثل تجاويف جسم الإنسان ، تحمل ضغوط المياه في العمق (وهذا يشمل معظم الأشياء باستثناء الهياكل المعززة بشكل خاص من الغواصات والغواصات) ، ولكن إذا تمكنا من ملء رئتينا بالماء وبطريقة ما لا تزال تتنفس ، مثل الأسماك ، يمكننا القيام ببعض الغوص الممتع. حتى عند ارتفاع 4000 متر ، ضغط الماء حوالي 2.3٪ فقط فيما يتعلق بحجمه على السطح (زيادة في الكثافة بنسبة 2.3٪ ، قم بالحساب وفقًا للبيانات الرسومية أدناه). ما هو اسم الفيلم الذي استخدم هذا المبدأ؟ حسنًا ، إلى القسم التالي.


5.1: خصائص المياه - علوم الأرض

PWTA - الأسئلة المتداولة

قابلية التطبيق والمتطلبات العامة
جمع وتحليل العينات
تفسير نتائج الاختبار والإجراءات اللاحقة (بما في ذلك العلاج)
تعريفات ومفاهيم مياه الشرب

قابلية التطبيق والمتطلبات العامة

س 1: ماذا يفعل قانون اختبار الآبار الخاص ، N. 58: 12A-26 وما يليها. (PWTA) تتطلب؟

أ 1: يشترط القانون أنه عند بيع أو تأجير ممتلكات مع أنواع معينة من آبار مياه الشرب ، يجب اختبار مياه الآبار بحثًا عن الملوثات. يجب مراجعة نتائج اختبار المياه من قبل كل من المشتري والبائع ، أو في حالة العقار المؤجر ، من قبل المستأجر.

س 2: ما هي أنواع العقارات الخاضعة لمتطلبات الاختبار؟

  • بيع أي عقار يحصل على مياه الشرب الخاصة به من بئر خاص يقع في العقار ، و
  • بيع أي عقار يحصل على مياه الشرب من بئر به أقل من 15 وصلة خدمة أو لا يخدم بانتظام ما لا يقل عن 25 شخصًا يوميًا على الأقل 60 يومًا من كل عام.
  • تأجير أي عقار يحصل على مياه الشرب الخاصة به من بئر خاص لا يتطلب اختباره بموجب أي قانون ولاية آخر.

س 3: متى يجب إجراء الاختبار في عملية بيع العقارات؟ متى يتم توقيع العقد؟ في الختام؟ ماذا عن الإيجارات؟

  • كل عقد البيع بالنسبة للممتلكات الخاضعة للقانون ، يجب أن تتضمن شرطًا يتطلب الاختبار كشرط للبيع.
  • أ إغلاق قد لا يحدث عنوان البيع على عقار خاضع للقانون ما لم يكن كل من المشتري والبائع قد استلموا وراجعوا نسخة من نتائج اختبار المياه ، ووقعوا على ورقة تثبت أنهم تلقوا نسخة وراجعوها من النتائج.
  • في كل مرة يتم فيها استئجار عقار يخضع للقانون مؤجرة، يجب تقديم نسخة مكتوبة من أحدث نتائج الاختبار إلى المستأجر.

س 4: متى تسري متطلبات الاختبار؟

A4: كل ​​عقد بيع يتم تنفيذه في أو بعد تاريخ نفاذ القانون ، 14 سبتمبر 2002 للممتلكات الخاضعة لقانون اختبار الآبار الخاص مطلوب لتلبية متطلبات الاختبار. الاختبار غير مطلوب للمعاملات العقارية التي كانت بالفعل بموجب عقد قبل دخول القانون حيز التنفيذ (14 سبتمبر 2002). يجب إكمال متطلبات اختبار العقارات المؤجرة بحلول 14 آذار (مارس) 2004 ، ومرة ​​واحدة على الأقل كل خمس سنوات بعد ذلك.

في حين أن الاختبار ليس مطلوبًا بموجب القانون للمعاملات العقارية بموجب عقد قبل 14 سبتمبر 2002 ، توصي إدارة الحماية البيئية باختبار مياه الآبار مرة واحدة سنويًا أو فيما يتعلق ببيع العقارات. يوفر هذا الاختبار معلومات مهمة حول جودة المياه يجب أن يعرفها الناس وعائلاتهم.

س 5: كم سيكلف الاختبار؟

A5: تختلف معدلات اختبار المختبرات ، اعتمادًا على مدى صعوبة جمع العينة ، وموقع العقار بالنسبة للمختبر ، وعوامل أخرى. تقدر DEP أن متوسط ​​السعر سيكون بين 450 دولارًا و 650 دولارًا.

س 6: ماذا سيحدث إذا لم يتم إجراء الاختبار؟ هل بيع العقار باطل؟

أ 6: اختبار مياه الآبار مهم لصحة عائلتك. إذا لم يتم إجراء الاختبار ، فقد تواجه أنت وعائلتك مخاطر صحية ولا تعرفون ذلك. قد تخضع أيضًا لإجراء تنفيذي.

س 7: يحتوي العقار الخاص بي على مياه عامة للشرب ، وأيضًا بئر في الموقع يستخدم فقط لأغراض أخرى مثل ري العشب. هل هذا جيد يجب اختباره؟

أ 7: رقم فقط مياه الشرب الآبار تخضع. انظر التعليمات رقم 2 أعلاه.

س 8: هل تنطبق متطلبات الاختبار على آبار مياه الشرب في المساكن المشيدة حديثًا؟

أ 8: نعم في حال بيع العقار أو تأجيره.

س 9: ما هي الملوثات التي يجب اختبار مياه الآبار عنها؟

أ 9: هذا يعتمد على المكان الذي تعيش فيه. يجب اختبار جميع الآبار بحثًا عن الملوثات التالية: البكتيريا القولونية الكلية ، والحديد ، والمنغنيز ، ودرجة الحموضة ، وجميع المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) ذات المستويات القصوى المحددة للملوثات (MCLs) ، والنترات ، والزرنيخ ، ونشاط جسيم ألفا الإجمالي السريع لمدة 48 ساعة ، والرصاص ، 1،2،3-تريكلوروبروبان ، ثنائي بروميد الإيثيلين ، و 1،2-ثنائي برومو -3-كلوروبروبان إذا تم الكشف عن بكتيريا القولونية الكلية ، يجب أيضًا إجراء اختبار للإشريكية القولونية. كما سيتعين على الآبار الخاصة الموجودة في مقاطعات معينة اختبار اليورانيوم والزئبق. انقر هنا للحصول على جدول يوضح جميع الملوثات التي يجب اختبارها.

س 10: تتطلب مقاطعتى أيضًا اختبار الآبار الخاصة. ما مجموعة اللوائح التي أتبعها: المقاطعة أم ولاية نيو جيرسي؟

أ 10: يجب استيفاء كل من متطلبات المقاطعة والدولة. إذا كان هناك تداخل بين الاثنين ، فإن اللائحتين الأكثر صرامة هي التي تحكم. يرجى مراجعة السلطة الصحية المحلية أو مكتب البلدية للحصول على مزيد من المعلومات.

س 11: متى بدأ تطبيق متطلبات PWTA لاختبار الآبار لـ 1،2،3-ثلاثي كلوروبروبان ، ثنائي بروميد الإيثيلين و 1،2-ثنائي برومو-3-كلوروبروبان؟

أ 11: كان هذا الاختبار مطلوبًا لعمليات إغلاق العقارات التي حدثت في 3 آذار (مارس) 2019 أو بعده.

س 12: متى بدأ سريان متطلبات الاختبار على مستوى الولاية للزرنيخ في الآبار الخاصة؟

أ 12: دخل شرط أخذ العينات هذا حيز التنفيذ في 4 سبتمبر 2018.

جمع وتحليل العينات

س 1: من الذي يجب أن يجمع العينة؟ هل يمكنني أن أفعل ذلك بنفسي؟

أ 1: يجب أن يتم جمع العينة إما من قبل موظف في مختبر مياه الشرب المعتمد لجمع عينات PWTA أو من قبل ممثل معتمد لهذا المختبر. راجع قواعد PWTA في NJAC. 7: 9E-1.2 (تنسيق pdf) للتعريفات & quot

س 2: هل يجوز للوكيل العقاري جمع عينات المياه لتحليلها؟

أ 2: إذا كان الوكيل العقاري مختبرًا معتمدًا في نيوجيرسي ومثلًا ، & quot كما هو محدد في NJA.C. 7: 9E-1.2 (تنسيق pdf) ، موظف في مختبر معتمد من ولاية نيو جيرسي ، أو ممثل مفوض بالحصص & & quot؛ كما هو محدد في NJAC. 7: 9E-1.2 (تنسيق pdf) ، يجوز للوكيل العقاري أخذ عينات من جميع الملوثات باستثناء الرقم الهيدروجيني. يجب أن يتم جمع عينات اختبار الأس الهيدروجيني من قبل موظف في مختبر معتمد لاختبار الأس الهيدروجيني ، وفقًا لـ NJAC. 7: 9E-1.2 (تنسيق pdf).

س 3: أنا مفتش منزلي ، وسمعت أن قواعد PWTA تتطلب تقديم إحداثيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لموقع كل بئر. هل يمكنني أن أقدم لعملائي خدمة جمع إحداثيات GPS مقابل الدفع؟

A3: نعم فعلا. يجوز لأي شخص أن يجمع إحداثيات GPS ليستخدمها المختبر في تقديم نتائج اختبار البئر. تعتبر المختبرات وأصحاب العقارات ومفتشو المنازل والمساحون أمثلة على المهنيين الذين قد يختارون تقديم هذه الخدمة. ومع ذلك ، يجب جمع الإحداثيات وفقًا لقواعد PWTA في NJAC. 7: 9E-3.1 (a) 1xi (تنسيق pdf) الذي يشير إلى المتطلبات القياسية لـ DEP لإحداثيات GPS ، الموجودة في قواعد DEP Geographic Information Systems (GIS) في NJAC. 7: 1 د ، الملحق أ.

س 4: ما نوع المعدات التي أحتاجها للوفاء بمعايير جمع بيانات GPS الخاصة بالإدارة؟ هل يطلب القسم أو يوصي ببعض العلامات التجارية أو طرازات أجهزة الاستقبال؟

A4: لا يُصادق القسم ولا يوصي بعلامات تجارية أو طرز معينة لجمع إحداثيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). ومع ذلك ، فإن معدات GPS التي يمكنها تلبية معايير الأداء الخاصة ببرنامج GIS التابع للإدارة هي فقط المقبولة. يمكن العثور على وصف لمتطلبات جهاز استقبال GPS (تنسيق pdf) على موقع DEP's Private Well Testing Act. يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات التفصيلية حول برنامج نظم المعلومات الجغرافية في القسم www.state.nj.us/dep/gis.

س 5: أنا معمل تقارير وأريد الإبلاغ عن بيانات GPS. ما هي الوحدات الصحيحة لتقرير GPS؟ هل يجب أن تحتوي هذه القيم على فاصلة عشرية؟

A5: يجب أن تقوم المختبرات بالإبلاغ عن الإحداثيات في قدم New Jersey State Plane (المسح) ، المشار إليها في المسند الأفقي NAD83. الإحداثي في ​​هذا النظام يتكون من اتجاه الشرق (x) والشمال (y). تتراوح القيم الصالحة داخل الولاية بين 192.000 إلى 660.000 والشمال من 34.000 إلى 920.000. ليست هناك حاجة إلى الكسور العشرية ، حيث تمثل هذه القيم أقدامًا صحيحة على الأرض. لا يمكن لأي من أجهزة استقبال GPS المطلوبة (أنواع GIS المضمنة) القياس بدقة في حدود عُشر قدم.

تحذير: نظام تنسيق الطائرة بولاية نيو جيرسي ليس هو نفسه نظام Universal Transverse Mercator (UTM) ، والذي يستخدم أيضًا مصطلحات Eastings و Northings. تأكد من أنك تستخدم النظام الصحيح.

س 6: هل إحداثيات خطوط الطول والعرض مسموح بها عند الإبلاغ عن إحداثيات GPS؟ ماذا لو سجلت وحدة GPS الخاصة بي في خطوط الطول والعرض؟

أ 6: يجب ألا تقوم المختبرات بالإبلاغ عن إحداثيات GPS في خطوط الطول والعرض ، ولكن بدلاً من ذلك فقط في NJ State Plane Coordinate System ، في وحدات أقدام المسح ، المشار إليها في بيانات NAD83 (انظر السؤال أعلاه). ومع ذلك ، إذا تمت قراءة قيم خطوط الطول والعرض من شاشة جهاز استقبال GPS ، فمن الضروري إجراء تحويل قبل الإبلاغ. تأكد من وجود عدد كافٍ من الكسور العشرية عند إجراء التحويل. إليك ما هو مطلوب لإجراء تحويل دقيق: تحصل خمسة (5) منازل عشرية للدرجات العشرية (DD.ddddd) على إحداثيات في حدود 3 أقدام وثلاثة (3) منازل عشرية للدرجات العشرية (DD MM.mmm) تحصل على إحداثي في نطاق 5 أقدام ، ومكان عشري واحد (1) للدرجات ، والدقائق ، والثواني العشرية (DD MM SS.s) يحصل على إحداثيات في نطاق 9 أقدام.

حذر: إذا تم استخدام 4 منازل عشرية لـ DD ، فقد يكون الإحداثيات ضمن 30 قدمًا فقط. وبالمثل ، إذا تم استخدام منزلتين عشريتين لـ DDM ، فقد يكون الإحداثيات ضمن 50 قدمًا فقط ، إذا تم استخدام 0 منازل عشرية لـ DMDS ، فقد يكون التنسيق أن تكون في نطاق 90 قدمًا فقط.

يجب تحويل الإحداثيات في أنظمة الإحداثيات الأخرى إلى إحداثيات New Jersey State Plane. تحتوي أجهزة استقبال GPS المصممة لجمع بيانات GIS على أدوات التحويل المتاحة في برنامج المعالجة الذي يأتي مع جهاز الاستقبال. هناك أيضًا أدوات تحويل (CORPSCON) متاحة على شبكة الويب العالمية.

س 7: أين يمكنني العثور على قائمة بمعامل مياه الشرب المعتمدة من ولاية نيو جيرسي؟

أ 7: انقر هنا للحصول على قائمة بمختبرات مياه الشرب المعتمدة التي تجري اختبار PWTA.

س 8: من يدفع لأخذ العينات والاختبار؟

أ 8: عندما يكون هناك بيع عقار ، يتم التفاوض على التكاليف بين المشتري والبائع. عندما يتم تأجير العقار ، يجب على المالك الحصول على الاختبار ودفع ثمنه وتقديم النتائج إلى المستأجر.

س 9: أين يجب جمع عينة المياه في منزلي؟ ماذا لو كان لدي منقي مياه أو وحدة معالجة أخرى مثبتة؟

أ 9: يجب جمع عينة الماء على مياه غير معالجة. إذا كانت السباكة في المبنى تحتوي على منقي مياه أو مرشح مياه أو أي وحدة معالجة أخرى مثبتة ، فيجب جمع العينة قبل أن يمر الماء عبر الوحدة. إذا لم يتم تركيب وحدة معالجة ، فقد يتم أخذ المياه من أي ماء بارد ، أو صنبور غير مهوى في المبنى.

س 10: في السابق ، أجريت الاختبار لأسباب أخرى. هل يمكنني استخدام نتائج الاختبار هذه للامتثال لـ PWTA؟ على سبيل المثال ، هل يمكنني استخدام نتائج الاختبار منذ أربعة أشهر؟

أ 10: إذا تم جمع العينة واختبارها وفقًا لجميع متطلبات قواعد PWTA في ولاية نيو جيرسي. 7: 9E (تنسيق pdf) ، يمكن استخدام نتائج الاختبار للامتثال للقانون لمدة عام واحد بعد جمع العينة ، باستثناء نتائج القولونيات ، والتي يمكن استخدامها لمدة ستة أشهر بعد جمع العينة. بالطبع ، إذا تم تركيب بئر جديد ، لا يمكن استخدام نتائج الاختبار من البئر القديم. انظر N.J.A.C. 7: 9E (تنسيق pdf) للحصول على التفاصيل الكاملة.

س 11: هل يمكن استخدام أكثر من معمل للاختبار؟

أ 11: نعم ، طالما أن جميع المختبرات معتمدة من NJDEP لتحليل معلمات معينة وفقًا لـ NJAC. 7:18 (تنسيق pdf). من المهم ملاحظة أن الطرف الذي يجمع العينة يجب أن يكون معتمدًا من قبل DEP لجمع معلمات PWTA أو يجب أن يكون المجمع ممثلًا معتمدًا لمختبر معتمد. يجب أن تكون المعامل التي تجري التحليل معتمدة من إدارة الحماية البيئية لتحليل تلك المعلمة. يمكن العثور هنا على قائمة المختبرات المعتمدة من قبل إدارة الحماية البيئية لجمع و / أو تحليل معلمات PWTA. ومع ذلك ، فإن قواعد PWTA في NJAC تتطلب 7: 9E-3.1 (b) (تنسيق pdf) تنسيق معمل واحد وإرسال جميع نتائج PWTA إلى DEP إلكترونيًا.

س 12: هل يمكنني اختبار البئر الخاص بي بحثًا عن معلمات إضافية غير مطلوبة في قواعد PWTA؟

أ 12: نعم. تحدد القواعد الحد الأدنى من المعلمات. أي شخص حر في اختبار المزيد من الملوثات. إذا اخترت إجراء اختبارات إضافية ، توصي إدارة الحماية البيئية باستخدام مختبر نيوجيرسي المعتمد من قبل إدارة الحماية البيئية لتحليل تلك المعلمة في مياه الشرب.

س 13: ما هو اختبار ألفا الإجمالي السريع لمدة 48 ساعة؟

أ 13: يحدد اختبار ألفا الإجمالي السريع لمدة 48 ساعة وجود نشاط جسيم ألفا الإجمالي في مياه الآبار. تنبعث جسيمات ألفا أثناء تحلل بعض المواد المشعة. يشمل نشاط جسيم ألفا الإجمالي الراديوم واليورانيوم والثوريوم ، ولكن معظم النشاط الإشعاعي الإجمالي ألفا الموجود في مياه الشرب يأتي من الراديوم. اعتمدت ولاية نيو جيرسي بروتوكولًا يتطلب تحليل عينة ألفا الإجمالية مع 48 ساعة من جمع العينات. يتضمن اختبار ألفا الإجمالي السريع لمدة 48 ساعة نشاط جسيم ألفا الإجمالي الذي تم التقاطه من الراديوم 224 ، وهو نظير له نصف عمر يبلغ 3.64 يومًا ، والذي لم يتم التقاطه باستخدام طريقة USEPA القياسية.

س 14: في نيوجيرسي ، أين يمثل نشاط جسيم ألفا الإجمالي مصدر قلق؟

أ 14: بينما يمكن العثور على إجمالي ألفا في معظم الصخور والتربة في نيوجيرسي ، فقد أظهرت الدراسات أن المستويات المرتفعة من النشاط الإشعاعي الطبيعي تظهر في الغالب في طبقة المياه الجوفية كيركوود-كوهانزي في جنوب نيوجيرسي. توجد طبقة المياه الجوفية كيركوود-كوهانسي في كل أو أجزاء من المقاطعات التالية: الأطلسي ، وبرلنغتون ، وكامدن ، وكيب ماي ، وكمبرلاند ، وغلوستر ، ومونماوث ، وأوشن ، وسالم. العديد من الآبار الخاصة الموجودة في هذه المقاطعات مستمدة من طبقة المياه الجوفية كيركوود-كوهانسي.

س 15: من هو المطلوب لاختبار نشاط جسيم ألفا الإجمالي في نيو جيرسي؟

أ 15: يتعين على الآبار الخاصة في جميع المقاطعات اختبار النشاط الإجمالي لجسيمات ألفا ، بدءًا من 4 سبتمبر 2018.

س 16: كيف يمكنني ترتيب اختبار ألفا الإجمالي السريع لمدة 48 ساعة؟

أ 16: يوجد حاليًا العديد من المعامل المعتمدة من قبل إدارة الحماية البيئية لتحليل اختبار ألفا الإجمالي السريع لمدة 48 ساعة. على الرغم من أن معظم المعامل المعتمدة لاختبار ألفا الإجمالي لمدة 48 ساعة تقع خارج نيوجيرسي ، يمكن إجراء الترتيبات لشحن العينات إلى أحد هذه المعامل لتحليلها. يمكن للعديد من المعامل المعتمدة لأخذ العينات و / أو التحليل لمعلمات PWTA الأخرى الترتيب لجعل أحد هذه المختبرات يقوم بإجراء تحليل اختبار ألفا الإجمالي. عرض المعلومات المتعلقة بهذه المختبرات وغيرها من المعامل المعتمدة.

س 16: من المطلوب اختبار اليورانيوم؟

أ 16: بدءًا من 4 سبتمبر 2018 ، كانت الآبار الخاصة في المقاطعات التالية مطلوبة لأخذ عينات من اليورانيوم: بيرغن وإسيكس وهودسون وهنتردون وميرسر وميدلسكس وموريس وباسايك وسومرست وساسكس ويونيون ووارن.

تفسير نتائج الاختبار والإجراءات اللاحقة (بما في ذلك العلاج)

س 1: هل سيخبرني المختبر ما إذا كانت المياه الخاصة بي نظيفة؟

أ 1: يُطلب من المختبر الإبلاغ عن نتائج الاختبار إلى الشخص الذي طلب الاختبار ، في نموذج الإبلاغ عن اختبار مياه الآبار الخاص بنيوجيرسي (تنسيق pdf) المقدم من إدارة الحماية البيئية. سيوضح نموذج الإبلاغ كيفية مقارنة نتائج مياه الآبار بمعايير مياه الشرب الفيدرالية والولاية. لمعايير معلمات PWTA ، انقر هنا (تنسيق pdf). لجميع معايير مياه الشرب ، انقر هنا.

س 2: إذا كانت مياه البئر لا تفي بواحد أو أكثر من معايير مياه الشرب ، فهل هذا يعني أنها غير آمنة للشرب؟

أ 2: ليس بالضرورة. تعتمد بعض المعايير على الجماليات (معايير ثانوية) ، بينما يعتمد بعضها على التأثيرات الصحية طويلة الأجل (المعايير الأولية). حقيقة أن اختبارات المياه أعلى من المعيار لا تعني بالضرورة أن الماء غير آمن للشرب. على سبيل المثال ، المستويات العالية من الحديد (المعيار الثانوي) في الماء ليست خطيرة بشكل عام ولكنها تعطي الماء طعمًا غير سار. من ناحية أخرى ، قد يتسبب وجود النترات (المعيار الأساسي) فوق MCL في حدوث حالة تسمى متلازمة الطفل الأزرق عند الرضع. تعرف على المزيد حول معايير PWTA في نيوجيرسي بالنقر هنا (تنسيق pdf) أو معايير مياه الشرب الوطنية بالنقر هنا.

س 3: إذا كانت مياه البئر لا تفي بواحد أو أكثر من معايير مياه الشرب ، فهل يمكن إتمام بيع العقار؟ هل يجب معالجة المياه قبل بيع العقار أو تأجيره؟

A3: لا يحظر القانون بيع الممتلكات إذا كانت المياه تخفق في معيار واحد أو أكثر من معايير مياه الشرب. يضمن القانون بشكل أساسي أن جميع أطراف الصفقة العقارية يعرفون الحقائق المتعلقة بمياه الآبار حتى يتمكنوا من اتخاذ قرارات مستنيرة. بالطبع ، من الممكن أن تطلب شركات الرهن العقاري أو الإدارات الصحية المحلية معالجة المياه في بعض الحالات.

س 4: إذا فشل البئر في تلبية معيار أو أكثر من المعايير ، فمن سيدفع مقابل معالجة المياه؟

A4: لا يشترط القانون معالجة مياه الآبار التي لا تلبي المعايير. لذلك ، إذا اختار مالك البئر معالجة المياه ، فسيكون مسؤولاً عن دفع تكاليف العلاج أو الحصول على المساعدة في الدفع. في بعض الحالات ، قد تقدم إدارة الحماية البيئية أو الوكالات الحكومية الأخرى مساعدة تمويلية لمعالجة بعض أنواع تلوث مياه الشرب.سيشمل نموذج الإبلاغ عن اختبار مياه الآبار الخاص بنيوجيرسي (تنسيق pdf) ، والذي بناءً عليه يتم الإبلاغ عن نتائج الاختبار ، معلومات عن أي مساعدة متاحة.

س 5: إذا أخفق البئر في تلبية معيار أو أكثر من المعايير ، فهل ستنشر إدارة الحماية البيئية هذه المعلومات للجمهور؟

A5: لا. يقوم المختبر بإبلاغ نتائج الاختبار إلى الشخص الذي طلب الاختبار ، إلى إدارة الحماية البيئية ، وإلى السلطة الصحية المحلية. يتعين على كل من إدارة الحماية البيئية والسلطة الصحية المحلية الحفاظ على سرية عنوان الآبار المختبرة. سيقدم المختبر نسخة من نتائج الاختبار في نموذج الإبلاغ عن اختبار New Jersey Private Well إلى الشخص الذي طلب الاختبار. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم المختبر بإبلاغ إدارة الحماية البيئية إلكترونيًا بنتائج اختبار المياه. تقوم إدارة الحماية البيئية بدورها بإخطار هيئة الصحة المحلية بنتائج الاختبارات التي تجاوزت المعايير. إذا أظهر التحليل تجاوزًا لعوامل حادة ، مثل القولونيات أو النترات ، فإن المختبر ، الذي يحلل عينة المياه ، يخطر سلطة الصحة المحلية مباشرة. في بعض الحالات ، يكون للسلطة الصحية المحلية السلطة التقديرية لإخطار وجود معلمة PWTA المبلغ عنها في بئر خاص لأصحاب البئر القريبين لاختبار المعلمة محل القلق. بموجب القانون ، لا يجوز للسلطة الصحية المحلية الكشف عن عنوان أو مكان الإقامة المتأثرة. أخيرًا ، قد تقدم إدارة الحماية البيئية مجموعات عامة من بيانات نتائج اختبار المياه التي تم جمعها والتي يمكن تحديدها من قبل المقاطعة والبلدية أو مناطق أخرى مناسبة من التحديد.

س 6: ما هي أنواع أجهزة معالجة مياه الشرب المنزلية المتاحة ، وأيها فعالة بشكل عام لملوثات معينة؟

أ 6: المعالجة الكيميائية: يوجد بشكل عام ثلاثة أنواع رئيسية من أجهزة معالجة مياه الشرب المنزلية المتاحة للمستهلكين لإزالة الملوثات الكيميائية. تشمل أجهزة العلاج هذه المرشحات والمقطرات والملينات. المرشحات مثل الكربون أو التناضح العكسي، استخدم أنواعًا مختلفة من الوسائط لتصفية الملوثات من مياه الشرب أثناء مرور المياه من خلالها. المقطر استخدم عملية يتم فيها تسخين الماء وتبريده لاحقًا لإزالة الملوثات. منعمات المياه استخدام عملية تعرف باسم التبادل الأيوني لإزالة الملوثات من مياه الشرب. التبادل الأيوني يستخدم النقل المتبادل للأيونات الملوثة بين مياه الشرب وراتنج أو وسائط صلبة أخرى لإزالة الملوثات. هذه الأجهزة قادرة على إزالة مجموعة متنوعة من الملوثات التي يمكن أن توجد في مياه الشرب ، ولكنها قد لا توفر بشكل فردي كل العلاج اللازم لجميع الملوثات محل القلق.

العلاج الميكروبيولوجي: يمكن تحقيق العلاج الميكروبيولوجي إما عن طريق التطهير أو الإزالة الجسدية. للتطهير الميكروبيولوجي ، وأجهزة العلاج مثل الأشعة فوق البنفسجية (UV) أو الكلورينات قد تكون فعالة. التناضح العكسي يمكن استخدامها أيضًا لمعالجة المياه الملوثة بالميكروبيولوجيا بشكل فعال.

لمزيد من المعلومات المحددة حول فعالية هذه الأجهزة العلاجية ، نوصي بزيارة موقع NSF International. NSF International هي منظمة غير ربحية توفر المعلومات للمستهلكين وتصنف أجهزة معالجة مياه الشرب من حيث فعاليتها المتأصلة في ملوثات معينة.

س 7: كيف أفسر نتائج اختبار ألفا الإجمالي السريع خلال 48 ساعة؟

أ 7: يُقاس إجمالي نشاط جسيمات ألفا في مياه الشرب بالوحدة القياسية للبيكوكوريات لكل لتر (pCi / l). الحد الأقصى لمعيار الولاية والمستوى الفيدرالي للملوثات (MCL) لنشاط جسيم ألفا الإجمالي في مياه الشرب هو 15 pCi / لتر. لا يتطلب اختبار ألفا الإجمالي السريع لمدة 48 ساعة إجراء عد إجمالي ثانٍ لنشاط جسيمات ألفا لتحديد ما إذا كان هناك تجاوز لـ MCL فقط إذا كان العد الأول أكبر من 5 pCi / لتر. يوضح ما يلي درجة الأهمية لنشاط جسيم ألفا الإجمالي إذا تم اكتشافه وما هو الإجراء المناسب ، إن وجد ، الموصى به:

  • إذا أظهرت نتائج الاختبار أن نشاط جسيم ألفا الإجمالي أكبر من 15 pCi / لتر ، فإن إدارة الحماية البيئية توصي بتثبيت معالجة المياه لتقليل التركيزات إلى ما دون المعيار.
  • إذا أظهرت نتائج الاختبار أن نشاط جسيم ألفا الإجمالي أكبر من 5 بيكي لتر / لتر ، ولكن أقل من 15 بيكسي لتر ، فإن NJDEP يوصي باختبار الراديوم 226 و 228 (طريقة USEPA 903.0 و 904.0 ، على التوالي). إذا أظهر هذا الاختبار الإضافي أن مستويات الراديوم مجتمعة أعلى من 5 بيكي لتر / ، يوصى بمعالجة المياه لتقليل التركيزات إلى ما دون المعيار.
  • إذا أظهرت نتائج الاختبار أن إجمالي نشاط ألفا أقل من 5 بيكو لتر / لتر ، فلا يوصى بأي إجراء آخر.

للحصول على معلومات إضافية تتعلق بأخذ العينات وتحليل نشاط جسيم ألفا الإجمالي ، يرجى الاتصال بمكتب ضمان الجودة التابع لإدارة الحماية البيئية على (609) 292-3950.

س 8: ما الذي يمكن فعله إذا تم اكتشاف نشاط جسيم ألفا الإجمالي في مياه الآبار الصالحة للشرب؟

أ 8: يمكن اتخاذ عدة إجراءات لتقليل النشاط الإشعاعي في مياه الشرب أو القضاء عليه. يوصى بالخيارات المحددة التالية:

  1. إذا كان ذلك متاحًا ، ففكر في الاتصال بشبكة مياه البلدية.
  2. تركيب جهاز معالجة في نقطة الدخول ، مثل جهاز تنقية المياه أو نظام معالجة مياه التبادل الأيوني. تعتبر هذه تدابير فعالة من حيث التكلفة يمكن أن تقلل من النشاط الإشعاعي في مياه الشرب. ومع ذلك ، إذا كنت تعالج لإزالة المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) ، فيجب معالجة نشاط جسيم ألفا الإجمالي قبل معالجة المركبات العضوية المتطايرة (انظر الملاحظة أدناه).
  3. قم بتركيب جهاز لمعالجة المياه في نقطة الاستخدام ، مثل نظام التبادل الأيوني أو نظام التناضح العكسي. هذا يمكن أن يعالج مياه الشرب بشكل فعال من الصنبور للشرب وإعداد الطعام.
  4. شراء المياه المعبأة للشرب وتحضير الطعام. ومع ذلك ، يحتاج المستهلكون إلى تقييم التكلفة طويلة الأجل لهذا الإجراء.
  5. ضع في اعتبارك تعديل بئرك الحالي أو ربما حفر بئر جديد للحصول على المياه من طبقة المياه الجوفية العميقة المعروف أنها لا تحتوي على أي نشاط إشعاعي أو لديها مستويات مقبولة من النشاط الإشعاعي.

ملاحظة: يجب صيانة أجهزة معالجة المياه ، مثل أجهزة تنقية المياه ، ووحدات التبادل الأيوني والتناضح العكسي ، وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة حتى تكون فعالة باستمرار. علاوة على ذلك ، بعد تثبيت أحد أنظمة معالجة المياه هذه ، يوصى بإجراء اختبار ألفا إجمالي آخر للتحقق من أن جهاز المعالجة المثبت يعمل بشكل فعال ويقلل النشاط الإشعاعي إلى مستوى مرضٍ. إذا كنت تستخدم حاليًا نظام الكربون المنشط لمعالجة مياه الآبار ، فمن الضروري أن تعالج أولاً لإزالة نشاط جسيمات ألفا الإجمالي. هذا لمنع تراكم نشاط جسيم ألفا الإجمالي داخل طبقة الكربون لجهاز المعالجة. يمكن الحصول على مزيد من المعلومات عن طريق الاتصال بمكتب الصحة المحلي لتحديد نوع نظام العلاج المناسب لمنزلك. انقر هنا.

س 9: إذا كانت مياه البئر لا تفي بواحد أو أكثر من معايير مياه الشرب ، فما نوع المساعدة المتوفرة من الدولة للمعالجة؟

أ 9: بشكل عام ، يتحمل أصحاب المنازل مسؤولية تكاليف التركيب والصيانة التي يتم تكبدها فيما يتعلق بمياه الآبار الصالحة للشرب. ومع ذلك ، هناك نوعان من البرامج الحكومية التي قد تكون متاحة لأصحاب المنازل للحصول على المساعدة المالية إذا تم استيفاء متطلبات الأهلية المحددة.

يقدم برنامج صندوق تعويض الانسكاب (المعروف باسم & quotSpill Fund & quot) الذي تديره إدارة المطالبات البيئية داخل إدارة نيوجيرسي لحماية البيئة المساعدة للأطراف الأبرياء الذين يعانون من أضرار مباشرة أو غير مباشرة ناتجة عن تصريف مادة خطرة من صنع الإنسان. يجوز لمالك العقار تقديم مطالبة للتعويض عن معظم النفقات المتكبدة لتركيب جهاز معالجة لبئر صالح للشرب أو للاتصال بمصدر مياه عام بسبب مادة خطرة من صنع الإنسان في مياه الآبار. صاحب المطالبة لديه سنة واحدة من تاريخ علمه أن البئر ملوثة لتقديم مطالبة. اعتبارًا من 2 آذار (مارس) 2009 ، لن يكون الشخص الذي يشتري عقارًا به تلوث معروف من قبل الإنسان في إمدادات المياه ، سواء كانت هناك مطالبة حالية لصندوق الانسكاب أم لا ، مؤهلاً لتقديم مطالبة بشأن أموال الانسكاب. هناك متطلبات أهلية وإرشادات محددة لتقديم المطالبات إلى صندوق الانسكاب. لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بإدارة المطالبات البيئية NJDEP على 609-777-0101 أو زيارة موقع الويب الخاص بهم على https://www.nj.gov/dep/srp/finance/eca.htm. يمكنك الكتابة إلى ECA: NJDEP-ECA / Spill Fund، P.O. Box 413، 401 E. State Street، Trenton، NJ 08625-0413.

لدى وكالة نيوجيرسي لتمويل الإسكان والرهن العقاري (NJHMFA) برنامج قروض مياه الشرب المتاح لأصحاب المساكن العائلية الفردية التي يتجاوز مصدر مياه الشرب فيها معايير مياه الشرب الأساسية في ولاية نيوجيرسي. بالإضافة إلى ذلك ، يغطي برنامج القرض الحديد والمنغنيز على الرغم من أن هذه الملوثات لا تحتوي على معايير أساسية لمياه الشرب. لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بالخط الساخن NJHMFA على الرقم 1-800-NJHOUSE (1-800-654-6873) أو يمكن الاتصال بهم على: P.O. Box 18550، 637 South Clinton Avenue، Trenton، NJ 08650-2085 أو على الويب على: https://www.nj.gov/dca/hmfa.

س 10: هل سيستمر صندوق الانسكاب في دفع تكاليف تشغيل وصيانة وحدات المعالجة التي تم تركيبها مسبقًا إذا تم بيع العقار لمالك جديد؟

أ 10: لا. اعتبارًا من 2 مارس 2009 ، لن يقوم برنامج صندوق الانسكاب بدفع التكاليف المرتبطة بوحدة المعالجة الحالية ، والتي نشأت من مطالبة صندوق الانسكاب ، بعد نقل ملكية العقار إلى مالك جديد. يمكن الرد على الأسئلة الإضافية المتعلقة بهذا الموضوع عن طريق الاتصال ببرنامج تعويض صندوق الانسكاب على 609-777-0101.

س 11: ما هو الحد الأقصى الفعال لمستوى الملوثات الحالي (MCL) للزرنيخ في مياه الآبار الصالحة للشرب؟

أ 11: اعتمدت NJDEP معيارًا جديدًا للشرب (MCL) لتقليل التعرض الطويل الأمد للزرنيخ في مياه الشرب. كان التاريخ الفعلي لهذا MCL الجديد (5 ميكروغرام / لتر أو 5 أجزاء في البليون) هو 23 يناير 2006 ، وكانت جميع إمدادات مياه الشرب في نيوجيرسي مطلوبة للامتثال لـ 5 أجزاء في المليار بحلول 23 يناير 2006. ستوفر هذه اللائحة الجديدة حماية إضافية لـ جميع سكان نيو جيرسي.

س 12: تظهر نتائج اختباري تركيز الزرنيخ في مياه الآبار الصالحة للشرب بين 5 جزء في البليون و 10 جزء في البليون. هل ينبغي أن أقلق؟

أ 12: الزرنيخ عنصر طبيعي يوجد في منطقة بيدمونت بنيوجيرسي. يدخل بشكل عام إلى مياه الآبار الصالحة للشرب في هذه المناطق من خلال العمليات الطبيعية. قد يكون الزرنيخ قد تم إطلاقه أيضًا في البيئة من خلال الأنشطة البشرية ، مثل الصهر ، واستخدام مبيدات الآفات بالزرنيخ ، والعمليات الصناعية الأخرى.

حاليًا ، لا تتطلب لوائح PWTA من مالكي المنازل اختبار الزرنيخ أو توفير العلاج إذا تم العثور على مستويات الزرنيخ أعلى من MCL. ومع ذلك ، قد تتطلب الوكالات الصحية المحلية أو المقاطعة الامتثال لمعايير مياه الشرب (بما في ذلك الزرنيخ) ، ويُنصح أصحاب المنازل بالاتصال بوكالة الصحة المحلية الخاصة بهم. تم ربط الزرنيخ بالعديد من الآثار الصحية الضارة المختلفة ، مثل مرض السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية وتلف الجهاز العصبي واضطرابات الجلد وأنواع مختلفة من السرطان. قامت إدارة الحماية البيئية بتطوير صحيفة وقائع تتعلق بالزرنيخ في مياه الشرب يمكن تنزيلها على صفحة الويب التالية: https://www.nj.gov/dep/dsr/arsenic/guide.htm. إذا كانت لديك أسئلة إضافية بخصوص الزرنيخ ، يرجى الاتصال بنا على 609-292-5550.

س 13: ما الذي يمكنني فعله لتقليل تعرضي للزرنيخ؟

أ 13: عند اختبار الزرنيخ ، يتم التعبير عن النتائج كـ & quot؛ الزرنيخ الكلي & quot. من إجمالي هذا الزرنيخ ، يوجد بشكل عام نوعان (نوعان) من الزرنيخ الموجودان في مياه الآبار في نيوجيرسي ، الزرنيخ (As + 5) والزرنيخ (As + 3). على الرغم من أنه يمكن العثور على كلا النوعين في نيو جيرسي ، إلا أن أنواع الزرنيخات (As + 5) هي السائدة بشكل عام. ومع ذلك ، نظرًا لعدم وجود اختبار بسيط وبأسعار معقولة متاحًا تجاريًا لتحديد الأنواع الموجودة ، فمن الأفضل افتراض وجود كلا النوعين بحيث يمكن إزالة الزرنيخ بشكل فعال من مياه الآبار الصالحة للشرب عن طريق المعالجة. هناك أنظمة معالجة متاحة من شأنها إزالة كلا النوعين من الزرنيخ من مياه الشرب. أجرى قسم الحماية البيئية بحثًا لتحديد تقنيات المعالجة الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة وسهولة الاستخدام المتاحة حاليًا ، ويقدم ما يلي وصفًا للتقنيات.

اختيار العلاج لإزالة الزرنيخ من الآبار الخاصة

عند اختيار خيار العلاج بالزرنيخ ، هناك معايير مختلفة يجب مراعاتها من قبل صاحب المنزل ومركب العلاج. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اتخاذ هذا القرار: مستوى الزرنيخ في مياه الشرب ، وخصائص جودة المياه الأخرى التي قد تتطلب معالجة (مثل الصلابة ، أو وجود ملوثات أخرى قد تحتاج إلى إزالتها) ، وفعالية خيار العلاج وتكلفة تركيب الوحدة وصيانتها. في بعض الحالات ، سيكون من الضروري معالجة الماء مسبقًا حتى يمكن إزالة الزرنيخ. قد تكون هناك حاجة إلى مزيج من نوعين أو أكثر من أنواع العلاج المختلفة لمعالجة جميع مخاوف معالجة جودة المياه. يتم تشجيع مالكي المنازل على العمل مع شركة معالجة المياه ذات السمعة الطيبة والحصول على جميع التصاريح المحلية المطلوبة. يمكن استخدام الخطوات التالية كدليل لاختيار أنسب خيار للعلاج بالزرنيخ لمنزلك:

بمستويات أقل من 5 ميكروغرام / لتر:

لا يلزم اتخاذ أي إجراء لأن المياه تلبي المعايير التنظيمية.

عند مستويات أكبر من MCL (أعلى من 5 ميكروغرام / لتر):

الخيار 1: قم بتركيب جهاز POU لإزالة الزرنيخ من الماء عند كل صنبور حيث يتم استخدام الماء للشرب والطبخ.

الخيار 2: قم بتثبيت جهاز نقطة الدخول (POE) لإزالة الزرنيخ من جميع المياه في المنزل لضمان عدم التعرض للزرنيخ عبر الماء في المنزل.


5.1: خصائص المياه - علوم الأرض

w gb k ؟ J ި 9 m d wi 獵 ޫ ؟ c Ǒ O O ؟ w | x & mf endstream endobj 16 0 obj 2612 endobj 7 0 obj [/ ICCBased 15 0 R] endobj 18 0 obj> تيار x ŝ [ S FH [_f (Z H + Ѓ m > t o6 y 6 ϛ؟ mn

ʶ # 2` - 9 endstream endobj 30 0 obj 12345 endobj 28 0 obj> endobj 31 0 obj> / Font> >> endobj 35 0 obj> stream x ˒d q٪ e Gd lFH4gZZ " Z `s vf O G nDfB $ 㪛 K կ ؟ ؟ / ؟> w ߏ B ] ߞ > p o 9 = Z 㻇 ߜ ͯ ޞ 7

_ ^ ە ؟ [> endobj 37 0 obj> / Font> >> endobj 42 0 obj> stream x Խ ے٪ q $

tvf ݑ y wY hIF 9 53_ Yͣ 2 ̰Ny` R 'sO q LƁ [ z XPV l s YŎ ، 1 ! @ KH 82 ߏ ԒId i & - l | 1 _k | _ _Gt F J _ - Z [gś._ .Y9g = endstream endobj 62 0 obj 13744 endobj 9 0 obj > endobj 63 0 الكائنات> endobj 64 0 الكائنات> تيار س س Z ו> WF، أأ / M AA P $ & @ -I

T ߸ اف جي ן endstream endobj 118 0 الكائنات 4728 endobj 32 0 الكائنات> endobj 119 0 الكائنات> endobj 120 0 الكائنات> تيار س Xkp> غيغاواط٪ ڱ $ ث YN 8X a & T "i X` 21m aq G PZ


الرابطة المائية والهيدروجينية

يتعلم معظم طلاب الكيمياء بسرعة ربط بنية الجزيء بخصائصه العامة. وبالتالي فإننا نتوقع عمومًا أن تشكل الجزيئات الصغيرة غازات أو سوائل ، وتتواجد الجزيئات الكبيرة كمواد صلبة في ظل الظروف العادية.

ثم نأتي إلى H2أوه ، وقد صُدمت عندما وجدت أن العديد من التنبؤات بعيدة ، وأن الماء السائل (وضمنيًا ، الحياة نفسها) لا ينبغي أن توجد حتى على كوكبنا!

في هذا الدرس سوف نتعلم لماذا يمتلك هذا المزيج الصغير المكون من ثلاث نوى وعشرة إلكترونات خصائص خاصة تجعله فريدًا من بين أكثر من 15 مليون نوع كيميائي نعرفه حاليًا. [صورة]

في الماء ، ترتبط كل نواة هيدروجين تساهميًا بذرة الأكسجين المركزية بواسطة زوج من الإلكترونات المشتركة بينهما. في H2O ، يتم استخدام اثنين فقط من الإلكترونات الستة الخارجية للأكسجين لهذا الغرض ، مما يترك أربعة إلكترونات منظمة في زوجين غير مترابطين. تميل أزواج الإلكترونات الأربعة المحيطة بالأكسجين إلى ترتيب نفسها بعيدًا عن بعضها البعض قدر الإمكان لتقليل التنافر بين سحب الشحنة السالبة هذه.سيؤدي هذا عادةً إلى هندسة رباعية السطوح تكون فيها الزاوية بين أزواج الإلكترون (وبالتالي H-O-H زاوية السندات) هو 109.5 درجة. ومع ذلك ، نظرًا لأن الزوجين غير المترابطين يظلان أقرب إلى ذرة الأكسجين ، فإنهما يمارسان تنافرًا أقوى ضد أزواج الترابط التساهمي ، مما يدفع بفاعلية ذرتي الهيدروجين إلى التقارب معًا. والنتيجة هي ترتيب رباعي السطوح مشوه حيث تكون الزاوية H & # 151O & # 151H هي 104.5 درجة.

تؤدي عزم ثنائي القطب الكبير في الماء إلى الترابط الهيدروجيني

تم تصميم حرف H2جزيء O محايد كهربائيًا ، لكن الشحنات الموجبة والسالبة ليست موزعة بشكل موحد. يتضح هذا من خلال التدرج اللوني في الرسم التخطيطي هنا. تتركز الشحنة الإلكترونية (السالبة) في نهاية الأكسجين للجزيء ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الإلكترونات غير المترابطة (الدوائر الزرقاء الصلبة) ، والشحنة النووية العالية للأكسجين التي تمارس جاذبية أقوى على الإلكترونات. يشكل هذا الإزاحة الشحنة ثنائي القطب الكهربائي، الذي يمثله السهم الموجود في الأسفل ، يمكنك التفكير في هذا ثنائي القطب على أنه & quot ؛ & quot ؛ & quot؛ الصورة الكهربائية & quot لجزيء الماء.

تتجاذب الشحنات المعاكسة ، لذلك ليس من المستغرب أن تميل النهاية السالبة لجزيء ماء واحد إلى توجيه نفسها بحيث تكون قريبة من الطرف الموجب لجزيء آخر قريب. إن قوة هذا (الموصوفة بمزيد من التفصيل هنا) أقل من قوة الرابطة الكيميائية العادية ، وبالتالي تغمرها الحركات الحرارية العادية في الطور الغازي.

الرابطة الهيدروجينية في الماء

ولكن عندما يكون H2تتكدس جزيئات O معًا في السائل ، وهذه القوى الجاذبة لها تأثير ملحوظ جدًا ، وهو ما نسميه (مضلل إلى حد ما) الرابطة الهيدروجينية. وفي درجات حرارة منخفضة بما يكفي لإيقاف التأثيرات التخريبية للحركات الحرارية ، يتجمد الماء إلى جليد حيث تشكل الروابط الهيدروجينية شبكة صلبة ومستقرة.

راجع صفحة LSBU هذه للتعرف على كل ما يمكن معرفته عن روابط الهيدروجين في الماء.

لاحظ أن رابطة الهيدروجين (الموضحة بالخط الأخضر المتقطع) أطول إلى حد ما من الرابطة التساهمية O & # 151H. بل هو أيضا أضعف بكثير، حوالي 23 kJ mol & ndash1 مقارنة بـ O & ndashH قوة الرابطة التساهمية البالغة 492 kJ mol & ndash1.

أحد العوامل التي تجعل الماء فريدًا حتى بين السوائل الأخرى المرتبطة بالهيدروجين هو كتلته الصغيرة جدًا بالنسبة للعدد الكبير من الروابط الهيدروجينية التي يمكن أن تتشكل. نظرًا لاضطرابات عوامل الجذب الضعيفة هذه بالحركات الحرارية ، فإن عمر أي رابطة هيدروجينية مفردة قصير جدًا و [مدش] في حدود البيكو ثانية. في أي لحظة ، متوسط ​​H2جزيء O مرتبط إلى حد ما بأقل من أربعة جيران وتختلف تقديرات mdash من 2.4 إلى 3.6.

من المعروف منذ فترة طويلة أن الماء يظهر العديد من الخصائص الفيزيائية التي تميزه عن الجزيئات الصغيرة الأخرى ذات الكتلة المماثلة. على الرغم من أن الكيميائيين يشيرون إلى هذه الخصائص & quotanomalous & quot للماء ، إلا أنها ليست غامضة بأي حال من الأحوال ، فهي عواقب يمكن التنبؤ بها تمامًا للطريقة التي يتآمر بها الحجم والشحنة النووية لذرة الأكسجين لتشويه سحب الشحنة الإلكترونية لذرات العناصر الأخرى عند حدوث ذلك. مرتبطة كيميائيا بالأكسجين.

لماذا درجة غليان الماء عالية جدًا

أكثر أنواع المياه وضوحا هي درجة غليان عالية جدًا لمثل هذا الجزيء الخفيف. الميثان السائل CH4 (الوزن الجزيئي 16) يغلي عند & ndash161 & degC ،

كما ترون من هذا الرسم البياني ، استقراء نقاط غليان مركبات الهيدروجين المختلفة من المجموعة 16 إلى H2يقترح O أن هذه المادة يجب أن تكون غازًا في ظل الظروف العادية.

لماذا التوتر السطحي للماء مرتفع للغاية

بالمقارنة مع معظم السوائل الأخرى ، فإن الماء يحتوي أيضًا على نسبة عالية التوتر السطحي.

هل سبق لك أن شاهدت حشرة تمشي عبر سطح بركة؟ ال متزلج الماء يستفيد من حقيقة أن سطح الماء يعمل كغشاء مرن يقاوم التشوه عند وضع وزن صغير عليه. (إذا كنت حريصًا ، يمكنك أيضًا & quot؛ طفو & quot؛ مشبك ورق صغير أو دبابيس فولاذية على سطح الماء في الكوب.) هذا كله بسبب التوتر السطحي من الماء. يختبر الجزيء الموجود داخل كتلة السائل عوامل جذب للجزيئات المجاورة في جميع الاتجاهات ، ولكن نظرًا لأن هذه المتوسطات تصل إلى الصفر ، فلا توجد قوة صافية على الجزيء. لجزيء يجد نفسه في على السطح ، فإن الوضع مختلف تمامًا ، فهو يواجه قوى جانبية فقط ولأسفل ، وهذا ما يخلق تأثير الغشاء الممتد.

التمييز بين الجزيئات الموجودة على السطح وتلك الموجودة في الأعماق بارز بشكل خاص في H.2O ، بسبب قوى الرابطة الهيدروجينية القوية. يؤدي الاختلاف بين القوى التي يختبرها الجزيء على السطح والأخرى في السائل الكتلي إلى التوتر السطحي للسائل.

هذا الرسم يسلط الضوء على اثنين من H2جزيئات O ، واحدة على السطح ، والأخرى في كتلة السائل. ينجذب جزيء السطح إلى جيرانه أدناه وإلى أي من الجانبين ، ولكن لا توجد عوامل جذب تشير إلى الزاوية الصلبة 180 درجة فوق السطح. نتيجة لذلك ، يميل الجزيء الموجود على السطح إلى الجزء الأكبر من السائل. ولكن نظرًا لأنه يجب أن يكون هناك دائمًا بعض السطح ، فإن التأثير الكلي هو تقليل مساحة سطح السائل.

الشكل الهندسي الذي يحتوي على أصغر نسبة من مساحة السطح إلى الحجم هو جسم كروى، لذلك تميل الكميات الصغيرة جدًا من السوائل إلى تكوين قطرات كروية. عندما تكبر القطرات ، فإن وزنها يشوهها إلى الشكل المسيل للدموع النموذجي.

لماذا يطفو الجليد على الماء

التكوين الأكثر ملاءمة من حيث الطاقة لـ H.2642جزيئات O هي جزيء يرتبط فيه كل جزيء بأربعة جزيئات متجاورة. نظرًا للحركات الحرارية الموصوفة أعلاه ، فإن هذا النموذج لا يتحقق أبدًا في السائل ، ولكن عندما يتجمد الماء إلى جليد ، تستقر الجزيئات في هذا النوع بالضبط من الترتيب في بلورة الجليد. يتطلب هذا الترتيب أن تكون الجزيئات متباعدة إلى حد ما عن بعضها البعض ، وإلا سيكون الأمر كذلك كنتيجة لذلك ، يكون للجليد ، حيث تكون الرابطة الهيدروجينية في أقصى حد لها ، هيكلًا أكثر انفتاحًا ، وبالتالي كثافة أقل من الماء.

فيما يلي مناظر ثلاثية الأبعاد للبنية المحلية النموذجية للماء (يسار) والجليد (يمين). لاحظ الانفتاح الأكبر لهيكل الجليد وهو أمر ضروري لضمان أقوى درجة من الترابط الهيدروجيني في شبكة بلورية موحدة وممتدة. لا يمكن الحفاظ على الترتيب الأكثر ازدحامًا واختلاطًا في الماء السائل إلا من خلال قدر أكبر من الطاقة الحرارية المتاحة فوق نقطة التجمد. [مصدر الصورة]

عندما يذوب الجليد ، فإن الحركة الحرارية الأكثر قوة تعطل الكثير من البنية المرتبطة بالهيدروجين ، مما يسمح للجزيئات بالتجمع بشكل وثيق. وبالتالي فإن الماء هو أحد المواد القليلة جدًا التي يكون شكلها الصلب أقل كثافة من السائل عند نقطة التجمد. لا تزال العناقيد الموضعية للروابط الهيدروجينية باقية ، ولكنها تتكسر وتتشكل باستمرار مع اهتزاز الحركات الحرارية ودفع الجزيئات الفردية. مع ارتفاع درجة حرارة الماء فوق درجة التجمد ، يتضاءل مدى هذه المجموعات وأعمارها ، وبالتالي تزداد كثافة الماء.

في درجات الحرارة المرتفعة ، يبدأ التأثير الآخر ، المشترك بين جميع المواد ، في السيطرة: مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد اتساع الحركات الحرارية. يتسبب هذا التدافع الأكثر قوة في زيادة متوسط ​​المسافة بين الجزيئات ، مما يقلل من كثافة السائل ، وهذا هو التمدد الحراري العادي.

نظرًا لأن التأثيرين المتنافسين (الترابط الهيدروجيني عند درجات الحرارة المنخفضة والتمدد الحراري عند درجات حرارة أعلى) يؤدي كلاهما إلى انخفاض في الكثافة ، فإن ذلك يترتب على أنه يجب أن يكون هناك بعض درجات الحرارة التي تمر عندها كثافة الماء بحد أقصى. درجة الحرارة هذه هي 4 درجة مئوية ، وهي درجة حرارة الماء التي ستجدها في قاع بحيرة مغطاة بالجليد حيث أدت هذه المياه الأكثر كثافة من جميع المياه إلى إزاحة المياه الباردة ودفعها بالقرب من السطح.

طبيعة الماء السائل وكيفيه2جزيئات O داخلها منظمة وتتفاعل أسئلة جذبت اهتمام الكيميائيين لسنوات عديدة. ربما لا يوجد سائل تلقى مزيدًا من الدراسة المكثفة ، وهناك الآن مؤلفات ضخمة حول هذا الموضوع.

الحقائق التالية راسخة:

  • ح2تجذب جزيئات O بعضها البعض من خلال نوع خاص من التفاعل ثنائي القطب المعروف باسم الرابطة الهيدروجينية
  • كتلة مرتبطة بالهيدروجين فيها أربعة H.2تقع أنظمة التشغيل في زوايا رباعي السطوح الوهمي وهو تكوين مناسب بشكل خاص (طاقة منخفضة الإمكانات) ، لكن.
  • تخضع الجزيئات لحركات حرارية سريعة على مقياس زمني من البيكو ثانية (10 & # 15012 ثانية) ، وبالتالي فإن عمر أي تكوين عنقودي محدد سيكون قصيرًا بشكل عابر.

تم استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات بما في ذلك امتصاص الأشعة تحت الحمراء ، وتشتت النيوترونات ، والرنين المغناطيسي النووي لسبر التركيب المجهري للماء. أدت المعلومات التي تم الحصول عليها من هذه التجارب ومن الحسابات النظرية إلى تطوير حوالي عشرين نموذجًا & quot؛ والتي تحاول شرح بنية وسلوك المياه. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام أنواع مختلفة من المحاكاة الحاسوبية لاستكشاف مدى قدرة هذه النماذج على التنبؤ بالخصائص الفيزيائية للمياه الملحوظة.

أدى هذا العمل إلى تنقيح تدريجي لآرائنا حول بنية الماء السائل ، لكنه لم ينتج عنه أي إجابة محددة. هناك عدة أسباب لذلك ، ولكن السبب الرئيسي هو أن مفهوم & quot ؛ هيكل & quot (و water & quotclusters & quot) يعتمد على كل من الإطار الزمني والحجم قيد النظر. وبالتالي لا تزال الأسئلة من الأنواع التالية مفتوحة:

  • كيف تميز أعضاء a & quotcluster & quot عن الجزيئات المجاورة غير الموجودة في هذا التجمع؟
  • نظرًا لأن الروابط الهيدروجينية الفردية تتكسر باستمرار وتعيد تشكيلها على مقياس زمني ببيكوثانية ، فهل تتمتع مجموعات المياه بأي وجود ذي معنى على مدى فترات زمنية أطول؟ بعبارة أخرى ، تكون المجموعات عابرة ، في حين أن & quot ؛ البنية & quot تعني ترتيبًا جزيئيًا أكثر ديمومة. هل يمكننا إذن استخدام مصطلح & quotclusters & quot بشكل شرعي في وصف بنية المياه؟
  • المواقع المحتملة للجزيئات المجاورة حول H معطى2تقتصر O على اعتبارات حيوية وهندسية ، مما يؤدي إلى ظهور قدر معين من & quot ؛ هيكل & quot داخل أي عنصر صغير الحجم. ومع ذلك ، ليس من الواضح إلى أي مدى تتفاعل هذه الهياكل مع زيادة حجم عنصر الحجم. وكما ذكر أعلاه ، إلى أي مدى يتم الحفاظ على هذه الهياكل لفترات أطول من بضع بيكو ثانية؟

في الخمسينيات من القرن الماضي ، كان من المفترض أن الماء السائل يتكون من خليط من العناقيد المرتبطة بالهيدروجين (H.2س)ن بحيث ن يمكن أن يكون لها مجموعة متنوعة من القيم ، ولكن لم يتم العثور على دليل يذكر على وجود مثل هذه المجاميع على الإطلاق. وجهة النظر الحالية ، المدعومة بنمذجة الكمبيوتر والتحليل الطيفي ، هي أنه على نطاق زمني قصير جدًا ، فإن الماء يشبه إلى حد كبير & quotgel & quot ؛ يتكون من كتلة واحدة ضخمة مرتبطة بالهيدروجين. على مقياس زمني 10 & ndash12 -10 & ndash9 ثوانٍ ، تتسبب الدورات والحركات الحرارية الأخرى في كسر الروابط الهيدروجينية الفردية وإعادة تشكيلها في تكوينات جديدة ، مما يؤدي إلى الانقطاعات المحلية المتغيرة باستمرار والتي يعتمد مداها وتأثيرها على درجة الحرارة والضغط.

وجهات النظر الحالية لهيكل المياه

التفكير الحالي ، الذي تأثر بشكل كبير بمحاكاة النمذجة الجزيئية التي بدأت في الثمانينيات ، هو أنه على نطاق زمني قصير جدًا (أقل من بيكو ثانية) ، يشبه الماء إلى حد كبير & quot ؛ & quot ؛ يتكون من كتلة واحدة ضخمة مرتبطة بالهيدروجين. على مقياس زمني 10-12-10-9 ثوانٍ ، تتسبب الدورات والحركات الحرارية الأخرى في كسر الروابط الهيدروجينية الفردية وإعادة تشكيلها في تكوينات جديدة ، مما يؤدي إلى انقطاعات محلية دائمة التغير يعتمد مداها وتأثيرها على درجة الحرارة والضغط.

يُظهر العمل الأخير من مختبر Richard SayKally أن الروابط الهيدروجينية في الماء السائل تتكسر وتتشكل بسرعة كبيرة (غالبًا في تكوينات مشوهة) بحيث يمكن اعتبار السائل شبكة مستمرة من الجزيئات المرتبطة بالهيدروجين.

هذه الصورة النانوية التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر للمياه السائلة مأخوذة من مختبر جين ستانلي بجامعة بوسطن [المصدر]. ذرات الأكسجين حمراء وذرات الهيدروجين بيضاء

جليد، مثل جميع المواد الصلبة ، له بنية محددة جيدًا ، كل جزيء ماء محاط بأربعة H المجاورة2نظام التشغيل اثنان من هؤلاء مرتبطون بالهيدروجين بذرة الأكسجين في المركز H.2O ، وكل من ذرتي الهيدروجين مرتبطة بالمثل مع H مجاورة أخرى2س.

تشكل بلورات الجليد بلورات لها بنية شبكية سداسية ، والتي تميل في تطورها الكامل إلى تشكيل موشورات سداسية تشبه إلى حد كبير تلك التي تظهر أحيانًا في الكوارتز. يحدث هذا من حين لآخر ، ومن المحتمل أن أي شخص قام بالكثير من تسلق الجبال الشتوي قد رأى مناشير على شكل إبرة من بلورات الجليد تطفو في الهواء. ومع ذلك ، في معظم الظروف ، يتم تسطيح بلورات ندفة الثلج التي نراها في الهياكل السداسية الشبيهة بالفركتلات والتي يتم ملاحظتها بشكل شائع.

رقاقات الثلج

تم تصميم حرف H2يتم تعبئة جزيئات O التي تشكل الوجوه العلوية والسفلية للمنشور بشكل وثيق للغاية وربطها (من خلال الروابط الهيدروجينية) بالجزيئات الموجودة بداخلها. على النقيض من ذلك ، فإن الجزيئات التي تشكل جوانب المنشور ، وخاصة تلك الموجودة في الزوايا السداسية ، تكون أكثر تعرضًا ، لذا فإن الغلاف الجوي H2ترتبط جزيئات O التي تتلامس مع معظم الأماكن على سطح الكريستال بشكل فضفاض للغاية وتهاجر على طولها حتى تتمكن من تكوين روابط مرتبطة بالهيدروجين في هذه الزوايا ، وبالتالي تصبح جزءًا من المادة الصلبة وتمدد الهيكل على طول هذه الاتجاهات الستة. تديم هذه العملية نفسها لأن الامتدادات الجديدة نفسها تكتسب بنية سداسية.

لماذا الجليد زلق؟

عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى 200 ألف ، يكون سطح الجليد مضطربًا للغاية ويشبه الماء. مع اقتراب درجة الحرارة من نقطة التجمد ، تمتد منطقة الاضطراب هذه بعيدًا عن السطح وتعمل كمواد تشحيم.

تم أخذ الرسم التوضيحي من مقال في عدد 7 أبريل 2008 من C & ampEN تكريمًا للكيميائي الفيزيائي غابور سومورجاي الذي كان رائدًا في الأساليب الحديثة لدراسة الأسطح.

بالنسبة للكيميائي ، فإن المصطلح & quotpure & quot له معنى فقط في سياق تطبيق أو عملية معينة. يحتوي الماء المقطر أو غير المتأين الذي نستخدمه في المختبر على غازات جوية مذابة وأحيانًا بعض السيليكا ، لكن كمياتها الصغيرة وخمولها النسبي تجعل هذه الشوائب غير مهمة لمعظم الأغراض. عندما تكون المياه ذات أعلى درجة نقاء يمكن الحصول عليها مطلوبة لأنواع معينة من القياسات الصارمة ، فإنها عادة ما يتم ترشيحها ، وإزالة التأين ، وتقطير الفراغ الثلاثي. ولكن حتى هذا & quot؛ الماء النقي & quot؛ عبارة عن مزيج من الأنواع النظيرية: هناك نوعان من النظائر المستقرة لكل من الهيدروجين (H 1 و H 2 ، وغالبًا ما يُشار إلى الأخير بواسطة D) والأكسجين (O 16 و O 18) مما يؤدي إلى ظهور مجموعات مثل مثل H2O 18 ، HDO 16 ، إلخ ، يمكن التعرف عليها جميعًا بسهولة في أطياف الأشعة تحت الحمراء لبخار الماء. علاوة على ذلك ، تحتوي ذرتا الهيدروجين في الماء على بروتونات يمكن أن تكون لحظاتها المغناطيسية متوازية أو مضادة للتوازي ، مما يؤدي إلى أورثو- و الفقرةالماء ، على التوالي. النموذجان موجودان عادة في ملف س / ص نسبة 3: 1.

مقدار نظائر نادرة للأكسجين والهيدروجين في الماء يختلف بدرجة كافية من مكان إلى آخر بحيث أصبح من الممكن الآن تحديد عمر ومصدر عينة ماء معينة ببعض الدقة. تنعكس هذه الاختلافات في الملامح النظيرية H و O للكائنات. وبالتالي يمكن أن يكون التحليل النظائري لشعر الإنسان أداة مفيدة للتحقيقات الجنائية وأبحاث الأنثروبولوجيا. انظر أيضًا صفحة التحاليل الجنائية الميكروبية ، وهذا المورد العام حول نظائر الماء.

تتشكل الروابط الهيدروجينية عندما يتم تشويه سحابة الإلكترون لذرة الهيدروجين المرتبطة بإحدى الذرات الكهربية السالبة بواسطة تلك الذرة ، مما يترك شحنة موجبة جزئية على الهيدروجين. نظرًا لصغر حجم ذرة الهيدروجين ، فإن كثافة هذه الشحنة الجزئية كبيرة بما يكفي للسماح لها بالتفاعل مع إلكترونات الزوج الوحيد على ذرة كهربية قريبة. على الرغم من أن الرابطة الهيدروجينية توصف عادة بأنها شكل من أشكال الجذب ثنائي القطب ، إلا أنه من الواضح الآن أنها تتضمن قدرًا معينًا من مشاركة الإلكترون (بين الإلكترونات الخارجية غير الرابطة والهيدروجين) أيضًا ، لذلك تمتلك هذه الروابط بعض التساهمية. حرف.

الروابط الهيدروجينية أطول من الروابط التساهمية العادية ، كما أنها أضعف. يأتي الدليل التجريبي للرابط الهيدروجيني عادةً من دراسات حيود الأشعة السينية على المواد الصلبة التي تكشف عن مسافات أقصر من المعتاد بين الهيدروجين والذرات الأخرى.

الرابطة الهيدروجينية في جزيئات صغيرة

توضح الأمثلة التالية شيئًا من النطاق الواسع للرابطة الهيدروجينية في الجزيئات.

فلوريد الهيدروجين (mp & ndash92، bp 33 & degC) هي مادة شائعة أخرى مرتبطة بقوة بالهيدروجين في مراحلها المكثفة.

الرابطة الهيدروجينية في البوليمرات الحيوية

تلعب الرابطة الهيدروجينية دورًا أساسيًا في البوليمرات الطبيعية ذات الأصل البيولوجي بطريقتين:

  • الرابطة الهيدروجينية بين سلاسل البوليمر المجاورة (الترابط بين الجزيئات)
  • الرابطة الهيدروجينية بين أجزاء مختلفة من نفس السلسلة (الرابطة داخل الجزيئية
  • الارتباط الهيدروجينى لجزيئات الماء بمجموعات ndashOH فى سلسلة البوليمر (& quot؛ المياه المقيدة & quot؛) التى تساعد فى الحفاظ على شكل البوليمر.

الأمثلة التالية تمثل عدة أنواع من البوليمرات الحيوية.

السليلوز

السليلوز عبارة عن بوليمر خطي من الجلوكوز (انظر أعلاه) ، يحتوي على 300 إلى أكثر من 10000 وحدة ، اعتمادًا على المصدر. كمكون هيكلي رئيسي للنباتات (جنبًا إلى جنب مع اللجنين في الأشجار) ، السليلوز هو المادة العضوية الأكثر وفرة على الأرض. يتمثل دور الرابطة الهيدروجينية في ربط الجزيئات الفردية لتكوين الصفائح كما هو موضح هنا. تتراكم هذه الأوراق في مصفوفة متداخلة تجمعها قوى فان دير فال. مزيد من الترابط الهيدروجينى للمداخن المجاورة يجمعهم معًا في هيكل أقوى وأكثر صلابة.

[صورة من ويكيميديا ​​كومنز]

البروتينات

هذه البوليمرات مصنوعة من الأحماض الأمينية R & mdashCH (NH2) تعتمد COOH على الروابط الهيدروجينية داخل الجزيئية للحفاظ على شكلها (البنية الثانوية والثالثية) وهو أمر ضروري لوظيفتها المهمة كمحفزات بيولوجية (إنزيمات). تعتبر جزيئات الماء المرتبطة بالهيدروجين المدمجة في البروتين مهمة أيضًا لسلامتها الهيكلية.

الرابطة الهيدروجينية الرئيسية في البروتينات هي بين مجموعتي -N و mdashH من الأجزاء & quotamino & quot مع مجموعات -C = O لأجزاء & quotacid & quot. تؤدي هذه التفاعلات إلى ظهور نوعين رئيسيين من البنية الثانوية التي تشير إلى ترتيب سلسلة بوليمر الأحماض الأمينية:

ألفا الحلزون

ورقة بيتا

على الرغم من أن الكربون لا يعتبر عادةً كهرسلبيًا بشكل خاص ، إلا أن الروابط الهيدروجينية C & mdashH ---- X معروفة الآن أيضًا بأنها مهمة في البروتينات.

DNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك)

من أنت تعتمد كليا على الروابط الهيدروجينية! الحمض النووي ، كما تعلم على الأرجح ، هو أشهر البوليمرات الحيوية نظرًا لدوره المركزي في تحديد بنية ووظيفة جميع الكائنات الحية.

كل خيط من الحمض النووي مبني من مربع مكون من أربعة أجزاء مختلفة مونومرات النيكلوتيد تتكون من أ سكر ديوكسيريبوز ، مجموعات الفوسفات، وأ قاعدة نيتروجينية يتم تحديدها تقليديًا بواسطة الأحرف A و T و C و G. يتكون DNA نفسه من اثنين من هذه الأحرف سلاسل بولينوكلوتيد التي يتم لفها حول محور مشترك في تكوين شيء مثل بروتين ألفا الحلزون الموضح أعلاه. توجد العمود الفقري للسكر والفوسفات في الخارج بحيث تكون قواعد النوكليوتيدات في الداخل وتواجه بعضها البعض. يتم ربط الخيطين معًا بواسطة روابط هيدروجينية تربط ذرة نيتروجين من نيوكليوتيد في سلسلة واحدة مع نيتروجين أو أكسجين على النيوكليوتيد الموجود على الجانب الآخر من السلسلة الأخرى.

يمكن أن يحدث الترابط الهيدروجيني الفعال ضمن هذا التكوين فقط بين الأزواج A-T و C-G ، لذلك يشكل هذان الزوجان التكميليان & quotalphabet & quot الذي يشفر المعلومات الجينية التي يتم نسخها كلما تم بناء جزيئات بروتينية جديدة.

تساعد جزيئات الماء ، المرتبطة بالهيدروجين بالأجزاء الخارجية من حلزون الحمض النووي ، على استقرار بنيته:

لمعرفة المزيد عن الحمض النووي وتكرارها ، راجع صفحة ويكيبيديا الممتازة هذه.

[صور من Radboud U ، هولندا]

تأكد من أنك تفهم تمامًا الأفكار الأساسية التالية التي تم عرضها أعلاه.

  • تحديد ثلاث خصائص خاصة من الماء تجعله غير معتاد بالنسبة لجزيء بحجمه ، ويشرح كيف أن ذلك ناتج عن الترابط الهيدروجيني.
  • اشرح ما هو المقصود الرابطة الهيدروجينية والسمات الهيكلية الجزيئية التي تسببها.
  • صِف & quot البنية & quot ، كما هي ، لـ الماء السائل.
  • يرسم أمثلة هيكلية من الرابطة الهيدروجينية في ثلاثة جزيئات صغيرة غير H.2س.
  • صف أدوار الرابطة الهيدروجينية في البروتينات و في الحمض النووي.

ونسخ 2004-2017 بقلم ستيفن لور - آخر تعديل 2017-10-23

للحصول على معلومات حول موقع الويب هذا أو للاتصال بالمؤلف ،
الرجاء مراجعة كتاب Chem1 الظاهري الصفحة الرئيسية.

الصفحة الرئيسية لـ Chem1 Virtual Textbook موجودة على http://www.chem1.com/acad/virtualtextbook.html

كيم 1 حالات المادة: الماء أغلفة الترابط المائي والهيدروجين لدورة في الكيمياء العامة. إنه جزء من كتاب الكيمياء الافتراضية العامة ، وهو كتاب مرجعي مجاني عبر الإنترنت للكيمياء العامة من تأليف ستيفن لور أوف

يغطي هذا الفصل المواضيع التالية: طبيعة ح2جزيء O ، وخواص الماء النسبية والحصصية ، وتركيب الماء السائل ، والثلج ، والمياه النقية ومياه الشرب ، والترابط الهيدروجيني في الجزيئات الصغيرة وفي البوليمرات الحيوية. يمكن الوصول إليه مباشرة على http://www.chem1.com/acad/webtext/states/water.html.

يتم توجيه هذه المواد بشكل أساسي إلى مستوى الكلية في السنة الأولى ، ولكن الكثير منها مناسب أيضًا لطلاب المدارس الثانوية. تم ترخيصه بموجب ترخيص Creative Commons Attribution 3.0 Unported License.


ويبرز البحوث

قد تتدهور الخصائص الهندسية للصخور الحاملة للطين عند التعرض للهواء ، حيث يحتاج المهندس إلى معرفة تأثير مدة التعرض على الصخور وقابلية تشوهها من الناحية الكمية. تحدد هذه الورقة تأثير مدة تجفيف الهواء على الخصائص الهندسية لأربعة صخور حاملة للطين في وسط تكساس بالولايات المتحدة الأمريكية ، والمعروفة باسم: Del Rio Clay و Eagle Ford Shale و Taylor Marl و Navarro Shale. تنخفض قوة القص عند التعرض للهواء عندما يكون حد السائل أكبر من 56٪ وتكون سعة التبادل الكاتيوني أكبر من 29 ميكرولتر / 100 جم (تايلور مارل ونافارو شيل) ، وإلا فإنه لا يتأثر بالتعرض للهواء ( ديل ريو كلاي ، إيجل فورد شيل). بعد 48 ساعة من التجفيف بالهواء ، كان معامل المرونة حوالي 35٪ و 10٪ و 15٪ و 25٪ من القيمة القصوى لكل من Del Rio Clay و Eagle Ford Shale و Taylor Marl و Navarro Shale ، على التوالي (معظم التخفيض خلال أول 4 ساعات من التجفيف). يتم إعطاء التعبيرات للقوة ومعامل Young & # x27s كدالة لمدة تجفيف الهواء. في اختبارات الجرة ، حدث التحلل فقط عندما تم تجفيف المادة بالهواء لأول مرة ، وزاد مدى التحلل مع زيادة مدة التجفيف. قد لا يعني التحلل في اختبار جرة الجرة بالضرورة فقدان مقاومة القص عند إعادة ترطيب المادة تدريجيًا. لا يمكن استخدام مؤشر متانة الركود للتمييز بين المواد التي تفقد قوتها ولا ترتبط بفقدان الصلابة عند التعرض للهواء.


5.1: خصائص المياه - علوم الأرض

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يجوز إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من قبل المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة ويعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


5.1: خصائص المياه - علوم الأرض

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يجوز إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من قبل المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة ويعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


لماذا هذا مهم للعالم الحقيقي؟

خصائص الماء تجعله مناسبًا للكائنات الحية للبقاء على قيد الحياة خلال الظروف الجوية المختلفة. يتجمد الجليد أثناء تمدده ، وهو ما يفسر قدرة الجليد على الطفو على الماء السائل. خلال فصل الشتاء عندما تبدأ البحيرات في التجمد ، يتجمد سطح الماء ثم يتحرك لأسفل باتجاه المياه العميقة ، وهذا ما يفسر سبب تمكن الناس من التزحلق على الجليد أو السقوط في بحيرة متجمدة. إذا لم يكن الجليد قادرًا على الطفو ، فستتجمد البحيرة من الأسفل إلى الأعلى مما يؤدي إلى قتل جميع النظم البيئية التي تعيش في البحيرة. ومع ذلك ، يطفو الجليد ، لذلك يمكن للأسماك البقاء على قيد الحياة تحت سطح الجليد خلال فصل الشتاء. كما يحمي سطح الجليد فوق البحيرة البحيرات من درجة الحرارة الباردة في الخارج ويعزل المياه تحتها ، مما يسمح للبحيرة تحت الجليد المتجمد بالبقاء سائلة والحفاظ على درجة حرارة مناسبة للنظم البيئية التي تعيش في البحيرة من أجل البقاء.


شاهد الفيديو: حل أسئلة فصل المياه الجوفية علوم الأرض الصف التاسع الفصل الثاني المعلمة هيا الزامل