درجة غليان الماء

الماء

يُعتبر الماء أحد العناصر الأساسيّة للحياة على سطح كوكب الأرض، فهو يُشكل 70% من جسم الإنسان، كما يُغطي 711% من مساحة سطح الأرض. يدخل الماء أيضاً في تركيب الكثير من المُكوّنات الحيّة وغير الحيّة في البيئة، ويُعتبر جزءاً أساسيّاً في حياة النّباتات، وتُعدّ دورة الماء في الطبيعة من أهمّ العمليّات التي تحدث على هذا الكوكب، لذلك اعتُبرت الدّراسات والأبحاث المُتعلّقة بالماء مُهمّةً جداً للإنسان، فعمل على دراسة كلّ الأمور المُتعلّقة به وبما يُؤثّر به.

التركيب الكيميائي للماء

يتكوّن مُركّب الماء من ذرّة أكسجين واحدة وذرَّتَي هيدروجين (H₂O) ترتبط فيما بينها بروابط تساهُميّة، وهو أكثر مُركّب كيميائيّ انتشاراً في الأرض. يرتبط كل جُزَيء ماء بُجزيء ماء آخر عبر رابطة هيدروجينيّة. الحالة الفيزيائيّة الطبيعيّة للماء هي السّائلة، لكنّه يتواجد بحالات أُخرى بشكل واسع، مثل الحالة الغازيّة وتُسمّى بخار الماء، والحالة الصّلبة ويُسمّى الثّلج أو الجليد، وتؤثّر درجة الحرارة والضّغط على شكل الحالة الفيزيائيّة للماء. يُعرف الماء بأنّه شفاف لا لون له، ولا طعم، ولا رائحة، وهو مُذيب جيّد للكثير من المُركّبات؛ كالأملاح، وبعض الفيتامينات، والأحماض الأمينيّة، وهو وسط لتفاعُلات كثيرة ومُتعدّدة، ووسط ناقل أيضاً، ويُساعد على هضم وامتصاص الغذاء.^[١]

تعريف درجة الغليان

تُعرف درجة الغليان للسّوائل بأنّها درجة الحرارة التي تتحوّل عندها المادة ككلّ من الحالة السّائلة إلى الحالة الغازيّة، ولكُل سائل درجة غليان مُعيّنة تكون ثابتة للنّوع الواحد عند ثبات الضّغط الجويّ. أما درجة التبخّر فتكون أقلّ من درجة الغليان، وهي الدّرجة التي يتحوّل عندها السّائل من الحالة السّائلة إلى الحالة الغازيّة، وتختلف عن التبخّر بأن التبخّر هي ظاهرة سطحيّة تحدث على سطح السّائل فقط دون وصول ذلك السّائل لدرجة الغليان. وكي يغلي أو يتبخّر السائل فإنّه يحتاج إلى حرارة يكتسبها لتتمكّن الجُزيئات من التحرّر عن بعضها البعض، وكسر الرّوابط فيما بينها.^[٢]

درجة غليان الماء

يغلي الماء عند درجة حرارة 100° (212 فهرنهايت) في الظّروف القياسيّة عند مُستوى سطح البحر، حيث يُؤدّي تسخين الماء إلى رفع درجة حرارته، وباستمرار التّسخين تظهر فقاعاتٌ في جميع أنحاء السّائل وتصعد إلى السّطح ثمّ تنفجر، ويخرج منها بخار الماء. لا يمكن للماء السّائل عند مُستوى سطح البحر أن تزيد درجة حرارته عن 100° لأنّه بعد هذه الدّرجة سيتبخّر، ويؤثر الارتفاع والانخفاض عن سطح البحر بدرجة غليان الماء نتيجة تغيّر الضّغط الجويّ، فإذا ارتفعنا إلى الجبل فإنّ درجة غليانه تقلّ بفعل الضّغط هناك، وإذا نزلنا عن مُستوى سطح البحر فإنّ درجة غليان الماء تزداد بسبب زيادة الضّغط الجويّ هناك.
يتجمّد الماء عند درجة حرارة صفر مئويّة، وإنّ عمليّة تحوّل الماء من الحالة الصّلبة إلى الحالة السّائلة تُسمّى الذّوبان، وتحوّله من الحالة السّائلة إلى الحالة الصّلبة تُسمّى التجمّد، أما تحوّله من الحالة الغازيّة إلى السّائلة تُسمّى التّكاثف، والعمليّة المُعاكسة تُسمّى التبخّر، وتحوّل الماء من الحالة الصّلبة إلى الغازيّة دون المرور بالحالة السّائلة تُسمّى التّسامي.^[٣]

خصائص الماء

إن للماء خصائص تُميّزه عن أيّ مادة أو سائل آخر؛ فجُزيئاته تترابط بروابط هيدروجينيّة قويّة تجعل الثّلج أقل كثافة من الماء السّائل فيطفو على سطحه. كما أنّ له ظاهرة تُسمّى شذوذ الماء والتي تجعل منه سائلاً مُميّزاً عن غيره؛ إذ إنّه يتمدّد بارتفاع درجات الحرارة فوق 4° كغيره من السّوائل، لكنّه تحت درجة 4° يتمدّد بدلأ من أن يتقلّص، فتقل كثافته ويطفو الجليد على وجه الماء، وهو أمر عكس باقي المواد الأُخرى التي تتقلّص عند نزول درجة حرارتها. أمّا عند درجة صفر فإنّ سطحه يتجمّد، ويبقى ما تحته سائلاً لمنع موت الكائنات البحريّة.^[٤]
أمّا عن رقمه الهيدروجينيّ أو درجة حموضته فالماء مُتعادل كيميائيّاً، فهو ليس بحامضيّ ولا قاعديّ، وهو مادة قطبيّة يُذيب كل المواد القطبيّة الأخرى. كما أنّه مُوصل للكهرباء، وحرارته النوعيّة مُرتفعة، وهذا ما يمنع انخفاض درجات حرارته بسرعة عند برودته، بل يحتفظ بالحرارة، ويفقدها ببطء شديد.^[٥]

كيفية معرفة درجة غليان سائل ما

يتم إحضار دورق من السّائل المُراد فحص درجة غليانه، ويجب أن يكون هذا السّائل نقيّ لا يختلط به مُكوّنات أُخرى، إذ يجب أن يكون الماء مُقطّراً حتى تكون النّتائج صحيحة. يتمّ وضع مصدر حرارة تحت الدّورق، وتُفحَص درجة حرارة السّائل كل دقيقة بواسطة ميزان حرارة، وتُسجّل النّتائج، وعند ثبات درجة حرارة السّائل، رغم بقاء مصدر الحرارة عليه، تكون هذه الدّرجة هي درجة الغليان؛ وذلك لأنّه لا يمكن للسّائل الوصول إلى درجة حرارة أعلى من درجة الغليان.^[٢]

درجة غليان سوائل أخرى

لكلّ سائل درجة غليان مُعيّنة يتحوّل بعدها إلى الحالة الغازيّة، وهنا بعض درجات غليان بعض السّوائل:^[٢]

• درجة غليان الجليسرول = 290°
• درجة غليان البنزين = 80.1°
• درجة غليان الزّئبق = 356.7°
• درجة غليان الإثانول = 78°
• درجة غليان الميثانول = 65°
• درجة غليان البروبانول = 97°
• درجة غليان البيوتانول = 118°
• درجة غليان الأمونيا = – 33.34°
• درجة غليان النّيتروجين = – 195.8°

المراجع

1. ↑ (2014-5-23)، “الماء والملح : لماذا يغلي الماء أسرع عند وضع الملح عليه ؟”، موقع لماذا.
2. ^ ^{أ ب ت} أحمد مطاوع، إيمان الصالح، سوسن حمدان (2016)، العلوم للصف السابع، عمّان: وزارة التربية والتعليم الأردنية، صفحة 81.
3. ↑ “نقطة الغليان”، الموسوعة.
4. ↑ أحمد الحسين (2014-9-8)، “ظاهرة شذوذ الماء”، منهاجي.
5. ↑ “الخصائص الفيزيائية للماء”، منهاجي، 2014-9-8.