لماذا يطفو الجليد؟
عندما تكون المادة أقل كثافة من الماء، فإنها تطفو عند وضعها في الماء. ومع ذلك فإن الجليد وماء استثناء. وذلك لأن الجليد يطفو على الماء على الرغم من أن كثافته أقل من كثافة الماء في الحالة السائلة. يكون الماء في أعلى كثافة له عند درجة حرارة 4 درجات مئوية.
يعد الماء من المركبات الفريدة جدًا وذلك لأن كثافة الماء في حالته الصلبة أقل من كثافته في حالته السائلة. حيث تكون كثافة معظم المركبات والعناصر في حالتها الصلبة أكبر من كثافتها حالتها السائلة. وبشكل عام، عندما يكون المركب في حالة صلبة، يتم تجميع الجزيئات الفردية معًا بإحكام أكثر مقارنة عندما يكون هذا المركب في الحالة السائلة، وبالتالي تكون الحالة الصلبة أكثر كثافة نسبيًا من الحالة السائلة.
السبب الذي يجعل الجليد يطفو على الماء
الروابط الهيدروجينة
يرجع السبب في أن الجليد يطفو على الماء إلى الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء. يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين واحدة مرتبطة بذرتي هيدروجين من خلال رابطة تساهمية بين الأكسجين والهيدروجين. حيث يتم مشاكرة الإلكترونات بين ذرات الأكسجين والهيدروجين. تسحب ذرة الأكسجين إلكترونات الهيدروجين بقوة أكبر، مما يعطي الأكسجين شحنة جزئية سالبة والهيدروجين شحنة جزئية موجبة.
ويتكون الماء من عدد لا نهائي من الجزيئات وترتبط هذه الجزيئات ببعضها البعض من خلال روابط هيدروجينية. حيث ينجذب الهيدروجين من الجزئ الأول مع ذرة الأكسجين من الجزئ الثاني إلى بعضهما البعض بسبب اختلاف الشحنات. وهذه الروابط الهيدروجينة هي المسئولة عن خصائص الماء الفريدة
وعندما يبدأ الماء في التجمد، تشكل جزيئات الماء شكل بلوري منظم. حيث يتسبب انخفاض درجات الحرارة إلى انفصال جزيئات الماء عن بعضها البعض حيث تتنافر الشحنات المتطابقة مع بعضها البعض. مما يقلل من الكثافة الكلية للجليد. وبسبب انفصال الجزيئات، فإن الماء المتجمد يتمدد. وعندما يتمدد الماء المتجمد، فإنه يخلق قوة دفع للخارج. وهذا هو السبب في أن الوعاء يمكن أن ينكسر إذا تم تجميد الماء بداخلها.
اقرأ أيضًا:
- 3 طرق يمكنك تطبيقها لتعلم بشكل أسرع.
- 7 نصائح لمساعدتك على الحصول على وظائف LinkedIn.
- بعض الأخطاء الشائعة التي يرتكبها المستخدمين على LinkedIn.
أهمية الجليد الطافي على الماء
للجليد أهمية كبيرة جدًا. فبدون الجليد ستكون الحياة على الأرض صعبة إلى حد ما. فعلى سبيل المثال، عندما تتجمد المسطحات المائية في المناطق الباردة، ستتجمد الطبقة العليا فقط، ويعزل الماء تحته فيظل الماء في الأسفل في حالته السائلة، مما يحافظ على الحياة البحرية في الشتاء. أما إذا كان الجليد أكثر كثافة من الماء السائل، فسيغرق في القاع، وتتجمد المسطحات المائية بالكامل. هذا سيجعل من المستحيل على الكائنات البحرية البقاء على قيد الحياة في المناطق الباردة.
