جواب سوال متن صفحه 103 درس 3 شیمی دهم (آب، آهنگ زندگی)

دلیل اصلی تمامی این ویژگی ها:

دلیل اصلی تمام این ویژگی‌ها وجود «پیوند هیدروژنی» بین مولکول‌های آب است:

• توانایی حل‌کنندگی بالا: به دلیل قطبی بودن، مولکول‌های آب می‌توانند با یون‌ها و سایر مولکول‌های قطبی جاذبه برقرار کرده و آن‌ها را در خود محصور و حل کنند (به همین دلیل آب را «حلال جهانی» می‌نامند).
• افزایش حجم هنگام انجماد: وقتی آب یخ می‌زند، مولکول‌ها در یک ساختار قفس‌مانند (شبکه‌ی بلوری) قرار می‌گیرند که توسط پیوندهای هیدروژنی حفظ می‌شود. در این ساختار، مولکول‌ها نسبت به حالت مایع از هم دورتر قرار می‌گیرند، بنابراین حجم آب افزایش و چگالی آن کاهش می‌یابد (یخ روی آب شناور می‌ماند).
• نقطه‌ی جوش بالا و غیرعادی: پیوندهای هیدروژنی بین مولکول‌های آب، جاذبه‌ی بین آن‌ها را بسیار قوی کرده است. برای اینکه مولکول‌های آب از فاز مایع به گاز تبدیل شوند، باید انرژی زیادی صرفِ شکستن این پیوندهای هیدروژنی شود.

اثر این ویژگی ها بر زندگی موجودات زنده:

• شناور ماندن یخ: چون یخ چگالی کمتری دارد و روی سطح آب (در دریاها و دریاچه‌ها) قرار می‌گیرد، مانند یک «عایق حرارتی» عمل کرده و از انجمادِ عمقِ آب جلوگیری می‌کند؛ این کار باعث می‌شود آبزیان بتوانند در زمستان‌های سخت در عمق آب زنده بمانند.
• حلالیت در خون و گیاهان: توانایی آب در حل کردن مواد، امکان انتقال مواد غذایی، اکسیژن و مواد دفعی را در خون موجودات زنده و شیره‌ی گیاهی فراهم می‌کند.
• تنظیم دمای بدن: نقطه‌ی جوش بالا و ظرفیت گرمایی ویژه‌ی بالای آب باعث می‌شود بدن موجودات زنده و محیط زیست در برابر تغییرات ناگهانی دما مقاوم باشند و دمای بدن ثابت بماند (مثلاً با تبخیر عرق، گرمای زیادی از بدن دفع می‌شود).

این ویژگی‌ها در کنار هم باعث شده‌اند که آب به عنوان بستر اصلی حیات در سیاره زمین عمل کند.

دلیل انحراف و چرایی آن:

پاسخ در «قطبی بودن مولکول آب» نهفته است:

• ساختار قطبی: مولکول آب (H₂O) از یک اتم اکسیژن (با بار جزئی منفی، \(({\delta ^ - }\) و دو اتم هیدروژن (با بار جزئی مثبت، \(({\delta ^ + }\) تشکیل شده است. به دلیل اختلاف الکترونگاتیوی (تمایل به جذب الکترون) اکسیژن و هیدروژن، توزیع بار الکتریکی در مولکول آب نامتقارن است.
• اثر بار الکتریکی: وقتی یک میله‌ی دارای بار الکتریکی (در اینجا بار منفی) را به باریکه‌ی آب نزدیک می‌کنیم، مولکول‌های آب طوری می‌چرخند که بخش‌های دارای بار مثبت آن‌ها (اتم‌های هیدروژن) رو به میله قرار بگیرند. چون بارهای ناهم‌نام یکدیگر را جذب می‌کنند، کل باریکه‌ی آب به سمت میله منحرف می‌شود.