رحلة التعرف على كيمياء الماء

الماء مركب كيميائي مكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين ، مع الصيغة الكيميائية H2O.  ترتبط الذرات ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية ، مما يعني أنها تشترك في الإلكترونات المدار الخارجي.  ومن حيث الشحنات الكهربائية تحتوي ذرة الأكسجين على شحنة سالبة جزئية ، بينما تحتوي ذرات الهيدروجين على شحنة موجبة جزئية.  هذا يجعل الماء جزيءًا قطبيًا ، مما يعني أن له نهاية موجبة قليلاً ونهاية سلبية قليلاً.  تسمح قطبية الماء له بتكوين روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء الأخرى ومع الجزيئات القطبية الأخرى ، مما يمنحه العديد من خصائصه الفريدة مثل التوتر السطحي العالي والقدرة على إذابة العديد من المواد. 

و بالرغم من أن وجود الماء على كوكب الأرض يسبق وجود البشرية إلا أن مهمة التعرف على ماهيته الكيميائية لم تكن سهلة فقد استغرق الأمر الكثير جدا من التجارب المخبرية على مدى عدة قرون من الزمان.

ففي القرن الثامن عشر ، اكتشف أنطوان لافوازييه 1 وجوزيف بريستلي 2 بشكل مستقل أن الماء يتكون من الهيدروجين والأكسجين.  أجروا تجارب قاموا فيها بتسخين المياه وجمع الغازات التي تم إنتاجها.  ووجدوا أن جزأين من الهيدروجين يتحدان مع جزء واحد من الأكسجين لتكوين الماء.

 في أوائل القرن التاسع عشر ، اكتشف همفري ديفي3 أن الماء يمكن أن يتحلل إلى العناصر المكونة له باستخدام الكهرباء.  مرر تيارًا كهربائيًا عبر الماء ولاحظ أن فقاعات من الغاز تتشكل عند كل قطب كهربائي.  قرر أن أحد القطبين أنتج غاز الهيدروجين والآخر أنتج غاز الأكسجين.

في منتصف القرن التاسع عشر ، أجرى مايكل فاراداي 4 تجارب أخرى على التحليل الكهربائي للماء واكتشف أن كمية الهيدروجين والأكسجين المنتجة تتناسب مع كمية الكهرباء التي تمر عبر الماء.

في عام 1869 ، اقترح ديمتري مندليف 5 نظرية حول بنية جزيئات الماء ، مشيرًا إلى أنها تتكون من ذرتين هيدروجين مرتبطتين بذرة أكسجين واحدة على شكل رباعي السطوح.

في أوائل القرن العشرين ، اقترح جيلبرت لويس 6 نظرية حول كيفية مشاركة الإلكترونات بين الذرات في الجزيئات.  ساعد هذا في شرح كيفية ارتباط ذرات الهيدروجين والأكسجين معًا لتكوين جزيئات الماء.

 اليوم ، لدينا فهم مفصل لكيمياء الماء ، بما في ذلك خصائصه كجزيء قطبي ، وقدرته على إذابة العديد من المواد ، ودوره في التفاعلات الكيميائية ، وأهميته للحياة على الأرض.

طالما سمعنا كثيرا عن مقولة أن الماء لا طعم له و لا رائحة، و لكن نكاد نجزم أننا نميز طعم الماء، بل حتى أن هنالك مذاقات مختلفة له على حسب المنطقة الجغرافية، الإناء الذي نُقل فيه، المصدر الذي أتى منه، فما السر في ذلك؟.

للإجابة على هذا السؤال ينبغي أن نعرف أولا كيف تعمل حاسة التذوف في الإنسان

هنالك مستقبلات صغيرة منتشرة على طول اللسان وظيفتها أن تنقل الرسائل عندما تلتمس بجسم ما عبر الأعصاب وصولا إلى الجهاز العصبي المركزي و تحديدا الجزء المسؤول عن ترجمة التذوق في الدماغ الذي يعرف بالقشرة التذوقية أو primary gustatory cortex. مرجع الذي بدوره يترجم هذه الإشارة و يعطي رسالة راجعة عن طريق الألياف العصبية إلى اللسان تفيد بماهية الطعم. هذه الخلايا مقسمة إلى ثلاثة أنواع تتعرف بصورة رئيسية على الطعم المالح، اللازع، الحامض، المر، و الحالي.مرجع

عمل هذه الخلايا يعتمد بصورة كبيرة على ما يعرف بالأس الهيدروجيني الذي يشار إليه غالبا في المشروبات المعدنية و الغاذية و في كتب الكيمياء بالرمز PH و دلالة هذا الأس هو تركيز الهيدروجين في مادة ما. الأس الهيدروجيني لأي مادة يأخذ قيمة بين الصفر كأقل قيمة إلى 14 كأقصى قيمة. مرجع 

 بناء عليه تصنف المواد إلى ثلاثة أقسام 

  • مواد متعادلة: هي التي تملك أساس هيدروجيني 7. بمعنى أن تركيز أيونات الهيدروجين فيها معادل لتركيز الأيونات القاعدية، بالتالي هذه المواد لا تملك صفات حمضية و لا قاعدية.
  • مواد حمضية: و هي تلك المواد التي تلملك أس هيدرجيني قيمته أقل من 7 وصولا إلى الصفر.
  • مواد قاعدية: و هي المواد التي تملك أس هيدرجيني قيمته أكبر من 7 وصولا إلى 14 و تتميز بالطعم القاعدي أو اللازع.

إذا طبقنا هذا التقسيم على الماء سنجد أن الماء في أنقى حالاته متعادل يحمل أس هيدرجيني قيمته 7، بالتالي ليست له خواص حمضية و لا قاعدية مما يجعل خلايا اللسان غير قادرة على تمميز طعمه. مرجع

لماذا نتذوق طعما للماء إذًا؟

الحالة التي يكون فيها الماء بأس 7 كما أوردنا هي من الحالات النادرة جدا أن تحدث و لا يمكن أن تتوفر إلا في الماء المحضر أو المعالج معمليا و الذي يملك خصائص عديدة أخرى. مرجع  لا نلاحظها في الماء العادي كعدم مقدرته على توصيل الكهرباء مرجع،  لكن الماء الذي نشربه يحتوي على تراكيز مختلفة من المعادن تعرف بعسر الماء، لذلك سمي بالماء المعدني و هي مطلوبة و لكن بتركيز معين بيد أنه في بعض الموارد خاصة الطبيعية منها التي تحتوي على تركيز عالي من الماء تجعل هذه التركيبة مختلة فتؤثر على الأس الهيدروجيني سلبا أو إيجابا، و الذي يجعلنا نتذوق طعما للماء. مرجع



إقرأ ايضا