آشنایی با ساختار مولکول آب (ویژگی‌ها و شکل مولکولی)

ستاره | سرویس علوم – آب مایعی زندگی بخش بوده که بیشتر قسمت‌های کره زمین را پوشانده است. آب را به شکل‌های مختلفی نظیر یخ (به صورت جامد)، آب معمولی (مایع) و بخار آب (گاز) در اطراف خود می‌بینیم؛ همچنین چرخه آب در طبیعت ملموس و قابل درک است. اما در این مطلب قصد داریم درباره ساختار ملکول آب، مطالبی را ارائه دهیم تا با ساختار جالب آن نیز آشنا شوید.

آنچه در این مطلب آمده است:

• ویژگی های مولکول آب
• تفاوت آب با دیگر مایعات

ویژگی های ساختار مولکول آب 

نام: مولکول آب را “دی هیدروژن مونوکسید” یا “هیدروژن هیپروکسید” می‌نامند که البته استفاده از نام دوم مرسوم‌تر است.

فرمول شیمیایی: مولکول آب دارای ساختار شیمیایی”H2O” است.

جرم مولکولی: آب حدود ۱۸.۰۱۵۳ گرم بر واحد مول، جرم ملکولی دارد.

دمای انجماد: این مایع حیاتی، در ۰ (صفر) درجه سانتیگراد یا به تعبیری ۲۷۳.۱۵ کلوین، منجمد و یا ذوب می‌شود.

ظرفیت گرمایی ویژه: آب در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد، حدود ۱۴.۱۸۴ ژول بر کیلوگرم ظرفیت گرمایی دارد.

چگالی آب خالص: چگالی آب در دمای ۳.۹۸ درجه سانتیگراد، ۱ گرم بر واحد سانتیمتر مکعب، اندازه‌گیری شده است.

ویژگی‌های منحصربه‌فرد: گرچه آب با داشتن وزن ۱۸.۰۱۵ گرم بر مول، باید تحت تاثیر دما و فشار زمین به حالت گاز در بیاید، اما اگر در این موضوع استثنا نبود، آب به حالت مایع در زمین وجود نداشت و ما نمی‌توانستیم به بقای زمین امیدوار باشیم. علاوه بر این، از ویژگی‌های خاص آب نیز می‌توان به بی بو، بی‌طعم و بی‌رنگ بودن آن اشاره کرد. همچنین آب در حالت انقباض افزایش حجم می‌دهد.

ساختار ملکولی: در تصویر زیر ساختار ملکولی آب را مشاهده می‌کنید؛  دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن موجود در ساختار مولکولی آن، به واسطه پیوند کوالانسی و با زاویه ۱۰۵ درجه‌ای، به هم متصل شده‌اند.  (این پیوند الکتریکی نبوده و با اشتراک الکترون‌ها با هم، دو اتم را به هم وصل می‌کند.) به عبارت دیگر می‌توان گفت که اتم‌های هیدروژن بار الکتریکی مثبت داشته و با زاویه ۱۰۵ درجه‌ای، اتم اکسیژن را احاطه کرده‌اند و همین نحوه قرارگیری اتم‌های مولکول آب، سبب قطبی شدن پیوند‌های آن شده است.

تفاوت آب با دیگر مایعات 

آب‌ها را می‌توان بیشترین ماده مرکب روی زمین دانست. این مایع بی‌رنگ، از چنان اهمیت و جایگاهی برخوردار است که آن را مایه حیات می‌دانند و برای تحقیقات و پژوهش‌های فرازمینی هم از آن به عنوان معیار و ملاک وجود یا عدم وجود حیات استفاده می‌کنند. یعنی دانشمندان اگر بخواهند بدانند که در سیارات دیگر امکان حیات وجود دارد یا نه، آب را ابزار سنجش قرار می‌دهند. کاربرد فراوان این مایع، در تمام جوانب زندگی انسان‌ها هویداست. وقتی به کره زمین نگاه کنیم، متوجه خواهیم شد که حدود ۶۸% از سطح آن را آب پوشانده (۳% قابل شرب، ما بقی محلولی از نمک‌ها) و در قدم بعدی نیز اگر به پیکر انسان‌ها نظر بیاندازیم، در می‌یابیم که قریب به ۷۱% از بدنشان به واسطه آب پر شده است؛ به‌طور خلاصه آب در موراد زیر با دیگر مایعات متفاوت است:

•  دارای ظرفیت گرمایی بیشتر
• میزان کشش سطحی بیشتر 
• گرما یا حرارت نهان نوسانات فازی بیشتر
• گرانروی کمتر
• حجیم شدن آب به هنگام یخ زدن 

سخن پایانی

همه ما می‌دانیم که آب مایع حیات بوده و پایان آن به معنی پایان زندگی و جهان هستی است. به همین دلیل باید در حفظ و صرفه‌جویی از این نعمت بی‌جایگزین، کوشا باشیم و از این مایع به درستی استفاده کنیم. در این مطلب با ویژگی‌های ساختاری ملکول آب آشنا شدید؛ اگر تمایل دارید، می‌توانید با مراحل تصفیه آب در تصفیه خانه و مهمترین منابع آلوده کننده دریاها و دریاچه‌ها نیز در ستاره آشنا شوید.

لطفا نظرات و ایده‌های خود را با ما و سایر کاربران ستاره در میان بگذارید.