الماء ومكوناتها والمحافظة عليها

الماء هو عنصر حيوي للحياة على الأرض، فهو يشارك في العديد من العمليات الفسيولوجية والبيئية، ويساهم في تنوع الكائنات الحية وتوازن المناخ. لكن الماء مورد محدود ومهدد بالنضوب بسبب التلوث والاستهلاك المفرط. لذلك يجب علينا المحافظة على الماء وترشيد استخدامه بطرق مختلفة

 الماء هو مركب كيميائي لأنه يتكون من عنصرين مختلفين هما الهيدروجين والأكسجين، وهذان العنصران يتحدان بواسطة روابط تساهمية لتشكيل جزيء الماء H2O. هذا يعني أن كل جزيء من الماء يحتوي على ذرة أكسجين واحدة متصلة بذرتي هيدروجين. لفصل الهيدروجين والأكسجين في الماء، يجب إجراء تفاعل كيميائي يسمى التحليل الكهربائي، وهو عملية تستخدم الكهرباء لكسر الروابط بين الذرات. 

تاريخ اكتشاف الماء هو موضوع مثير للاهتمام ومهم لفهم تطور الحياة على الأرض. الماء هو مركب كيميائي يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين، وهو يشكل حوالي 71% من سطح الأرض، وهو ضروري لوجود الكائنات الحية. لكن كيف اكتشف الإنسان الماء وما هي خصائصه وأهميته؟

لا يوجد تاريخ محدد لاكتشاف الماء، فالماء كان موجوداً قبل ظهور الإنسان على الأرض، والإنسان استخدم الماء منذ بداية تاريخه للشرب والزراعة والنظافة وغيرها من الأغراض. لكن الإنسان لم يعرف تركيب الماء وخواصه الفيزيائية والكيميائية إلا في عصور لاحقة. 

أول من اقترح أن الماء هو عنصر أساسي من عناصر الطبيعة هو ثاليس من ميليتس، فيلسوف يوناني عاش في القرن السادس قبل الميلاد. ثاليس اعتبر أن الماء هو أصل كل شيء، وأن كل شيء يعود إلى الماء في النهاية. كما اعتقد أن الماء يمكن أن يتحول إلى شكل آخر بالحرارة أو البرودة، مثل الجليد أو البخار. 

بعد ثاليس، جاء فيلسوف آخر يسمى أناكسيماندروس، وهو تلميذ ثاليس، وقال أن الماء ليس هو العنصر الأول، بل هناك عنصر آخر أبدي ولامحدود يسمى “الأبيرور”، وهو يشبه الهواء. وقال أن الماء نشأ من هذا العنصر بالتكثيف، وأن الأرض نشأت من الماء بالتجمد. 

في القرن الخامس قبل الميلاد، جاء فيلسوف يوناني آخر يسمى إمبديوكلس، وقال أن هناك أربعة عناصر أساسية هي: الماء والهواء والأرض والنار. وقال إن هذه العناصر تختلط ببعضها بنسب مختلفة لتشكيل كل شيء في الطبيعة. كما قال إن هذه العناصر تحكمها قوتان متضادتان هما: الحب والبغض. 

في نفس القرن، جاء فيلسوف يوناني مشهور يسمى أرسطو، وقال إن الماء هو أحد العناصر الأربعة التي اقترحها إمبديوكلس، وأضاف إلى ذلك خامس عنصر هو “الإثير”، وهو عنصر خاص بالسماء والكواكب. كما قال أرسطو أن الماء له خصائص معينة، مثل الرطوبة والبرودة، وأنه يتحرك بشكل دائري حول الأرض. 

في القرن الأول بعد الميلاد، جاء عالم روماني يسمى بلينيوس الأكبر، وكتب كتاباً عن العلوم الطبيعية يسمى “الموسوعة الطبيعية”. في هذا الكتاب، تحدث بلينيوس عن الماء وأنواعه المختلفة، مثل الماء المالح والمر والعذب والمالح. كما تحدث عن خصائص الماء وفوائده وأضراره، وعن طرق تنقية الماء وتخزينه. 

في القرن الثامن بعد الميلاد، جاء عالم عربي يسمى جابر بن حيان، وهو أحد مؤسسي الكيمياء. جابر بن حيان قام بتجارب عديدة على الماء وغيره من المواد، واستخدم طرق متطورة لفصل الماء إلى عناصره الأساسية: الهيدروجين والأكسجين. كما اكتشف أن الماء يتفاعل مع بعض المعادن لإنتاج غازات قابلة للاشتعال. 

في القرن التاسع عشر، جاء عالم إنجليزي يسمى هنري كافنديش، وهو أحد رواد الكيمياء الحديثة. هنري كافنديش قام بتجارب دقيقة على الماء وغيره من الغازات، وأثبت أن الماء هو مركب كيميائي يتكون من نسبة محددة من الهيدروجين والأكسجين. كما قام بقياس كتلة هذه العناصر وحجمها في جزيء الماء. 

في القرن العشرين، جاء عالم ألماني يسمى كورت فولد، وهو أحد رواد دراسة التركيب الجزئي للمادة. كورت فولد استخدم تقنية تسمى “الطيفية” لدراسة شكل جزء الماء وزاوية رابطة ذراته. كورت فولد اكتشف أن جزء الماء له شكل منحنٍ، حيث تكون زاوية رابطة ذرات الهيدروجين مع ذرة الأكسجين حوالي 104.5 درجة. 

 الماء هو مركب كيميائي يتكون من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين، وهو يشكل حوالي 71% من سطح الأرض، وهو ضروري لجميع أشكال الحياة. 

الماء له العديد من الصفات المختلفة التي تجعله مادة فريدة ومهمة، ومن بين هذه الصفات:

القطبية: الماء له قطبية عالية، أي أن جزيء الماء له شحنة كهربائية جزئية موجبة على ذرات الهيدروجين وشحنة جزئية سالبة على ذرة الأكسجين. هذا يسمح للماء بتكوين روابط هيدروجينية مع نفسه ومع مواد أخرى قطبية أو ذات شحنة، مثل الأملاح والسكريات والأحماض. هذه الروابط تؤثر على خصائص الماء مثل الإذابة والتماسك والتلاصق والسعة الحرارية

الإذابة: الماء يعتبر المذيب الشامل، أي أنه يستطيع إذابة العديد من المواد المختلفة بسبب قطبيته وقدرته على تفكيك جزيئات المادة المذابة إلى شحنات موجبة وسالبة. هذا يجعل الماء محلولاً مائياً للعديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الطبيعة وفي الأحياء

السعة الحرارية: الماء له سعة حرارية عالية، أي أنه يحتاج إلى كمية كبيرة من الطاقة لزيادة درجة حرارته أو تغير حالته. هذا يجعل الماء مادة تنظم درجة حرارة الأرض والأحياء، فهو يمتص الحرارة من الشمس في النهار ويفقدها في الليل، وهو يحافظ على درجات حرارة مستقرة داخل خلايا الأحياء

حرارة التبخر: الماء له حرارة تبخر عالية، أي أنه يحتاج إلى كمية كبيرة من الطاقة لتحويله من حالة سائلة إلى حالة غازية. هذا يجعل الماء مادة تبرد نفسها والأحياء عند التبخر، فعندما يتبخر الماء من سطح الأرض أو من جلد الإنسان أو من فم الحيوانات، يأخذ معه جزء من الحرارة ويخفض درجة حرارتها

التماسك والتلاصق: الماء له قدرة على التماسك، أي التصاق جزئات الماء ببعضها بسبب روابط هيدروجينية قوية، وقدرة على التلاصق، أي التصاق جزئات الماء بمواد أخرى قطبية أو ذات شحنة. هذا يجعل الماء مادة تشكل قطرات وفقاعات وأسطح منحنية، وتستطيع الصعود في الأنابيب الضيقة والأوعية النباتية بسبب التوتر السطحي والضغط الشعري

الكثافة: الماء له كثافة متغيرة بحسب درجة حرارته وحالته، فعندما يبرد الماء من 4 درجات مئوية إلى 0 درجة مئوية، يزداد حجمه ويقل وزنه، وعندما يتجمد الماء إلى جليد، يزداد حجمه أكثر ويقل وزنه أكثر. هذا يجعل الماء السائل أثقل من الماء الصلب، ويجعل الجليد يطفو على سطح الماء. هذه الخاصية تحمي الحياة في الماء من التجمد في فصل الشتاء، وتسمح بالانتشار الحراري في فصل الصيف.

المحافظة على الماء وترشيد استخدامه بطرق مختلفة، مثل:

إغلاق صنبور الماء في أثناء تنظيف الأسنان أو غسيل الأطباق.

 استخدام غسالة الصحون وغسالة الملابس في وقت وجود كمية كاملة بدفعة واحدة.

استخدام رأس رش أو رأس موفر للمياه للحنفيات.

 إصلاح التسريبات المائية الموجودة في المنزل.

 تركيب مرحاض مزدوج التدفق، أو منخفض التدفق، تقليلاً لتدفق المياه في أثناء استخدام المرحاض.

استخدام خزانات لتجميع مياه الأمطار والاستفادة منها في ري المزروعات، وتنظيف الحديقة، وغسل السيارات وغيرها.

خلط التربة مع نشارة الخشب مما يساعد في الحفاظ على رطوبتها وخفض نسبة تبخر الماء منها بنسبة 75%.

 زراعة النباتات المقاومة للجفاف والتي تحتاج لكميات أقل من الماء.

 إعادة تدوير الماء واستخدامه مجددًا بعد تنظيفه ومعالجته.

هذه بعض الطرق التي يمكن من خلالها الحفلظ علي الماء 

                                               Ahmed Elsayed