الكيمياء

خصائص جزيئات الماء وطرق تكوين الفقاعات بداخله

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

خصائص جزيئات الماء جزيئات الماء طرق تكوين الفقاعات الفقاعات الكيمياء

تتكون الفقاعات بصورة رئيسة من جزيئات ماء متماسكة مع بعضها بواسطة كميات ضئيلة من الصابون أو المنظفات، وتستطيع اكتشاف الكثير من الأمور عن جزيئات الماء إذا نظرت عن قرب إلى سطح إحدى الفقاعات.

عندما تشرب كوباً من الماء، انظر عن قرب إلى سطح الماء وستشاهد بأنه يبدو كصفيحة مرنة مشدودة فوق السائل.

املأ الكوب إلى حافته العليا وانظر إلى سطح الماء من جانب الكوب. لابدّ أنك ستشاهد الماء في الوسط يبدو أعلى قليلاً من الجوانب.

 

تتحرك الجزيئات في كوب الماء بصورة مستمرة وتؤدي الاصطدامات الحاصلة بين هذه الجزيئات إلى إنتاج قوى تجاذب ضعيفة تجعل جزيئات الماء تتماسك مع بعضها.

تخيّل، على سبيل المثال، جزيء في مركز الكوب. تتشكل قوى ضعيفة بصورة مستمرة عندما تصطدم الجزيئات مع جيرانها في جميع الاتجاهات، وتخيّل الآن جزيئاً على سطح الماء، سيكون منجذباً إلى جميع جزيئات الماء حوله سواء في الجوانب أو تحت السطح.

وبما أنه لا توجد جزيئات ماء فوق السطح، فليست هناك أي قوى جاذبة تعمل فوق الجزيئات، وهذا ما يجعل الجزيئات الموجودة على السطح مشدودة إلى بعضها، ويُطلق على هذه الحالة مصطلح "توتر السطح".

 

يكون مستوى الماء في الوسط أعلى من مستوى الماء على الجوانب لأن قوة التجاذب على سطح الماء أشدّ من قوة الجاذبية، لكن حين لا يكون الماء داخل وعاء، فإن قوة التجاذب تشدّ الماء ليأخذ شكلاً مستديراً، لذلك فإن قطرات المطر كانت ستبدو كروية (منتفخة) لو أن قوة الجاذبية لم تجعلها مفلطحة نوعاً ما.

إذا غمست طوقاً من السلك في ماء صابوني وسحبته برفق خارج الماء، ستمتد طبقة رقيقة من الماء كالغشاء تشكل سطحاً منبسطاً على كامل الطوق.

إن التجاذب بين جزيئات الماء هو الذي يشدّها لتأخذ هذا الشكل الذي يملأ الطوق في أصغر ما يمكن من السطح – دائرة مسطحة.

 

وإذا ثنيت السلك ليأخذ شكلاً معقداً وغمسته في المحلول ثم سحبته ستجد أن طبقة رقيقة كالغشاء تكوّنت مرة أخرى، كما أن هذه الطبقة الرقيقة المتشكلة في الفراغ بين الأسلاك ستشغل أصغر ما يمكن من مساحة السطح.

إن مسمى فقاعات الصابون مسمى مضلل قليلاً، فالفقاعات مكوّنة بصورة رئيسة من ماء ممزوج بكمية ضئيلة جداً من الصابون.

إن الغرض من إضافة الصابون إلى الماء هو تخفيف توتر سطح الماء، والمقصود بذلك أن الصابون يجعل جزيئات الماء تمتد على السلك وتغطي فراغاته بتلك الطبقة الرقيقة، ولولا وجود الصابون، لقامت القوة المبذولة على سطح الماء بشده وجمعه ليصبح مجرد قطرة صغيرة.

 

إن تشكيل الفقاعات بهذه الطريقة لا يحتاج إلا لكمية ضئيلة من الصابون، لكن إضافة المزيد من الصابون لن يكون مفيداً وسيقلل من فاعلية تشكيل الفقاعات.

هناك مادة كيميائية أخرى تشكل مزيجاً أفضل لصنع الفقاعات، وهذه المادة معروفة باسم «الغليسرين». تستعمل شركات تصنيع المواد الغذائية في أغلب الأحيان مادة الغليسرين التي يُطلق عليها مصطلح «سائل مسترطِب» لأنها تمتص الرطوبة والماء،

 

فعند إضافة الغليسرين إلى محلول الفقاعات، تمتص هذه المادة جزيئات الماء الموجودة في الطبقة الرقيقة التي تشكل سطح الفقاعة وتحفظها من التبخر بسرعة.

ونتيجة لذلك فإن الفقاعات المكوّنة من الماء والغليسرين تكون أمتن وتدوم لفترة أطول من الفقاعات المصنوعة من الماء والصابون.

 

شد الجزيئات لبعضها البعض

تتجاذب جزيئات الماء إلى بعضها البعض، بمعنى أنها تشدّ بعضها البعض بالتساوي في جميع الاتجاهات، إلا أن جزيئات الماء على سطح كوب من الماء يتم شدها إلا من جانب الجزيئات الموجودة تحتها.

وتقوم قوة التجاذب هذه التي يُطلق عليها مصطلح «توتر السطح» بشد سطح الماء ليصبح طبقة رقيقة متماسكة كالغشاء.

ويكون توتر السطح قويًأ بما يتيح لبعض الحشرات إمكانية السير على سطح الماء.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪من خارج هذا العالم
وب بانينو Rob Banino @robertbanino صحفي مستقل يعمل في بريستول
الحياة على المريخ أعالي البحار، الجزيرة الكبيرة، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية
بذلة الفضاء ليست أول ما يخطر في ذهن أي شخص يزور هاواي. هذا إلا إذا كان سيقضي ثمانية أشهر في موئل هاواي لاستكشاف الفضاء بالتناظر والمحاكاة Hawaii Space Exploration Analog and Simulation اختصاراً: الموئل HI-SEAS على بركان ماونا لوا. ويتيح الموئل HI-SEAS للباحثين دراسة كيفية تعامل الناس مع ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪المكملات الغذائية... ضرورة صحية أم ترف عصري
. أمجد قاسم
يحرص كثير من الناس على تناول مجموعة من المكملات الغذائية التي تعرف باسم المضافات التغذوية Nutritive Additives مع وجباتهم الغذائية، من أجل التمتع بصحة جيدة والعيش طويلاً، وتحصين أجسادهم قبل مواجهة الأمراض المختلفة. وتسوق كثير من الشركات العالمية لفوائد هذه المكملات في حملات دعائية، فتحيطها بهالة سحرية وتكسبها بعض الصفات المبالغ فيها في كثير من الأحيان. فأين تكمن الحقيقة؟ وهل تناول المكملات الغذائية على اختلاف أنواعها أمر صحي ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)
‫‪علوم و فنون انترسلتر - الجزء الأول
لسلام عليكم .. في الحلقة الماضية تكلمنا عن اهم الأفلام التي صنعت في مجال الفضاء و الكونيات .. واستعرضت قائمة من ١٠ أفلام تكلمت فيها باختصار عن كل فلم و اهم مميزاته العلمية والفنية .. و كان فلم انتيرستيلر قد حل في المركز الاول و قد وعدت بان اخصص حلقة كاملة لشرح اهم المفاهيم العلمية التي طرحت في الفلم ..ولكن بعد مراجعة تفاصيل الفلم تبين انه من الأفضل ان اقسم المفاهيم التي سأطرحها الى حلقتين  .. حلقة أولى سأتكلم بنبذة بسيطة عن بذور ولادة هذا الفلم ... (قراءة المقال)