ما المقصود بتأين الماء؟
يمكن تعريف عملية تأين الماء (بالإنجليزية: Water Ionization) بأنها عملية تفكك جزيئات الماء (H2O) إلى أيونات، مكوّنة بذلك ذرات مشحونة في المحلول المائي، حيث يمكن أن يخضع الماء لدرجة طفيفة من التأين، وذلك بسبب طبيعته المتذبذبة (بالإنجليزية: Amphiprotic Nature)، والتي تعني قدرة الماء على أن يعمل كمادة حمضية ومادة قاعدية في الوقت نفسه، وتجدر الإشارة إلى أن تأين الماء يحدث من خلال التفاعل الذاتي لجزيئات الماء مع بعضها البعض وتبادلها للبروتونات فيما بينها، والذي يعبر عنه بالمعادلة الآتية:[١][٢]
H2O (l) ⇌ H+ (aq) + OH- (aq)
في هذا التفاعل الكيميائي الذاتي، يتصرف أحد جزيئات الماء كمادة حمضية، ويتبرع ببروتون واحد (H+) إلى جزيء آخر من الماء؛ والذي يتصرف بدوره كمادة قاعدية، ويستقبل البروتون الذي فقده الجزيء الأول، مكوّنًا أيون الهيدروكسيد السالب (بالإنجليزية: Hydroxide Ion)، ورمزه (OH-)، وأيون الهيدرونيوم الموجب (بالإنجليزية: Hydronium Ion)، ورمزه (H3O+)، وذلك على النحو الآتي:[١][٢]
-H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH
يكون كل من أيون الهيدرونيوم الموجب (H3O+) وأيون الهيدروكسيد السالب (OH-) هما الأيونين المسؤولين عن الخاصية المتذبذبة للماء، أو الخواص الحمضية والقاعدية للماء، وتجدر الإشارة إلى أن تركيز هذه الأيونات في الماء النقي يكون منخفضًا جدًا، حيث يبلغ تركيزها فيه عادةً حوالي 10-7 مول لكل لتر، وهو ما يُظهر في قيمة الحموضة الطبيعية وهي 7، ولكن، في المحاليل المائية، يمكن أن يتغير تركيز هذه الأيونات بسبب وجود الأحماض أو القواعد في الماء، مما يؤثر على قيمة الحموضة الكلية (pH) للمحلول.[١][٢]
يجدر التنويه إلى أن تركيز أيون الهيدروكسيد السالب وأيون الهيدرونيوم الموجب؛ يكون قليلاً جداً بالنسبة إلى الكمية غير المتأينة من الماء.
ما هي أهمية تأين الماء؟
فيما يأتي توضيح لأهمية تأين الماء في بعض المجالات، ومنها:
الكيمياء الحمضية-القاعدية
إن تأين الماء يعطي أساسًا ثابتًا للكيمياء الحمضية والقاعدية، حيث إنه في الماء النقي، تتفكك نسبة صغيرة من جزيئات الماء إلى أيونات H+ و OH-، فينتج من ذلك مفهوم درجة الحموضة (pH)، والتي تقيس مدى تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول، حيث إن المحاليل التي تحتوي على تركيز أعلى من أيونات الهيدروجين الموجبة H+ تكون حمضية، في حين تكون المحاليل التي تحتوي على تركيز أعلى من أيونات الهيدروكسيد السالبة OH- قاعدية.[٣]
العمليات البيولوجية
يعتبر الماء المذيب الشامل الرئيسي في الطبيعة، وهو يلعب دورًا حيويًا مهمًا في الأنظمة البيولوجية، حيث يساعد تأيين الماء في تسهيل حدوث التفاعلات الكيميائية المتنوعة في خلايا أجسام الكائنات الحية، وتعتمد عليه العديد من العمليات البيولوجية، مثل نشاط الإنزيمات، وتوازن درجات الحموضة في الجسم، وغيرها.[٤]
التحليل الكهربائي
عند تمرير تيار كهربائي عبر الماء؛ تحدث عملية التحليل الكهربائي، وهي عملية تفكك جزيئات الماء إلى غازي الهيدروجين والأكسجين، وهي عملية أساسية مهمة للعديد من الصناعات، مثل عملية إنتاج الهيدروجين، وتخزين الطاقة من خلايا وقود الهيدروجين.[٥]
المراجع
- ^ أ ب ت "Ionization of Water", byjus, Retrieved 20/7/2023. Edited.
- ^ أ ب ت "16.3: Self-Ionization of Water and the pH Scale", chem.libretexts, Retrieved 20/7/2023. Edited.
- ↑ "Definitions of Acids and Bases and the Role of Water", chemed.chem.purdue, Retrieved 20/7/2023. Edited.
- ↑ "Biological Roles of Water: Why is water necessary for life?", sitn.hms.harvard, Retrieved 20/7/2023. Edited.
- ↑ "HOW WATER ELECTROLYSIS AND IONIZER WORKS", walkaline, Retrieved 20/7/2023. Edited.
