ما الحل الإبداعي الذي يمكنك تقديمه لتنويع مصادر المياه العذبة في دولة الإمارات العربية المتحدة نرحب بكم أيها الطلاب الأعزاء في موقع أخبار تن نيوز الخاص بكم والذي يضم نخبة من الأساتذة والمعلمين لجميع المستويات الأكاديمية.

حيث نعمل معًا كوحدة واحدة ونبذل قصارى جهدنا لنضع بين يديك حلولًا نموذجية لجميع الأسئلة التي تواجهك لمساعدتك على التفوق والنجاح.

الماء مادة شفافة وعديمة اللون والرائحة. إنه المكون الرئيسي للجداول والبحيرات والبحار والمحيطات، وكذلك سوائل جميع الكائنات الحية. إنه المركب الكيميائي الأكثر انتشارًا على سطح الأرض. يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين مركزية ترتبط بها ذرتا هيدروجين تساهميًا مع بعضهما البعض، باستخدام الصيغة الكيميائية H2O. في الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة، يكون الماء سائلاً ؛ أما الحالة الصلبة فتتشكل عند نقطة التجمد وتسمى بالجليد. أما الحالة الغازية فتتشكل عند نقطة الغليان وتسمى بخار الماء.

الماء هو أساس وجود الحياة على الكوكب، ويغطي 71٪ من سطحه، وتمثل مياه البحر والمحيطات النسبة الأكبر من المياه على الأرض، حيث تصل إلى حوالي 96.5٪. وتتوزع النسب المتبقية بين المياه الجوفية والجليد القطبي (1.7٪ لكليهما)، مع نسبة صغيرة على شكل بخار ماء معلق في الهواء على شكل غيوم (غيوم)، وأحيانًا على شكل ضباب أو ندى، بالإضافة إلى زخات المطر أو الثلوج. تمثل المياه العذبة حوالي 2.5٪ فقط من المياه الموجودة على الأرض، ومعظم هذه الكمية (حوالي 99٪) توجد في الأنهار الجليدية في المناطق القطبية، بينما توجد 0.3٪ من المياه العذبة في الأنهار والبحيرات والغلاف الجوي.

في الطبيعة، تتغير حالة الماء بين حالات المادة الثلاث على سطح الأرض باستمرار من خلال ما يعرف بدورة الماء (أو دورة الماء)، والتي تشمل حدوث التبخر والنتح (النتح التبخيري)، ثم التكثيف، والتساقط، ثم الجريان السطحي للوصول إلى مصب المسطحات المائية.

كان الوصول إلى مصدر نظيف لمياه الشرب أمرًا مهمًا لظهور الحضارات عبر التاريخ. في العقود الأخيرة، تم تسجيل نقص في المياه العذبة في العديد من مناطق العالم، وقدرت إحصاءات الأمم المتحدة أن حوالي مليار شخص على وجه الأرض لا يزالون يفتقرون إلى الوسائل المتاحة للوصول إلى مصدر آمن لمياه الشرب، وأن حوالي 2.5 مليار شخص يفتقرون وسيلة مناسبة لتطهير المياه.

يمكن تحديد الخصائص الكيميائية والفيزيائية الأساسية للماء في شكل النقاط التالية

  • الماء سائل عند الضغط المحيط القياسي ودرجة الحرارة عند 298.15 كلفن (25 درجة مئوية) وضغط 100000 باسكال (1 بار، 14.5 رطل لكل بوصة مربعة، 0.99 جو)، وهو لا طعم له، ويكون عديم اللون عندما يكون بكميات صغيرة، يأخذ اللون الأزرق عند زيادة عمق الطبقات، وهذه سمة من سمات أصل وجوهر الماء، وينتج عن الامتصاص الانتقائي في المجال الأحمر للطيف المرئي وتشتت الضوء الأبيض، بينما بخار الماء أساسًا غاز عديم اللون.
  • من الناحية النظرية، يتشكل التركيب الجزيئي للماء بحيث تقع ذرة الأكسجين في مركز هيكل جزيئي رباعي السطوح حيث توجد ذرتا الهيدروجين بالإضافة إلى الإلكترونين (الموجودين على ذرة الأكسجين) في زوايا رباعي الوجوه. ومع ذلك، فمن الشائع أن يكون التركيب الجزيئي للماء منحنيًا وغير خطي، حيث أن زاوية الرابطة HOH هي 104.45 درجة. هذه القيمة من زاوية الرابطة أصغر من القيمة العادية لرباعي السطوح 109.47، بسبب التدافع على أزواج الإلكترونات لاحتلال أبعد مسافة ممكنة عن بعضها البعض وفقًا لنظرية فيسبر. يبلغ طول رابطة OH في جزيء الماء 95.84 ميكرومتر.
  • نظرًا لأن مقياس بولينج للأكسجين يحتوي على كهرسلبية أعلى (3.5) من الهيدروجين (2.1)، فإن ذرة الأكسجين لها شحنة سالبة جزئية ؛ بينما تحمل ذرة الهيدروجين شحنة موجبة جزئية، فإن الماء هو جزيء قطبي بعزم ثنائي القطب 1.84 ديب. على أساس ذلك، يمكن أن يشكل الماء روابط هيدروجينية بين الجزيئات. تؤدي هذه العوامل إلى قوة ارتباط جزيئية قوية، وهو ما يفسر ظهور خاصية التوتر السطحي الكبيرة للماء، بالإضافة إلى خاصية الشعيرات الدموية. تفسر خاصية التوتر السطحي للماء ظاهرة احتمال وقوف حشرات خفيفة الوزن على سطح الماء، بالإضافة إلى إمكانية تكوين قطرات ؛ في حين أن الخاصية الشعرية، والتي تشير إلى ميل الماء إلى الارتفاع إلى قمة أنبوب شعري رفيع في مواجهة قوة الجاذبية، تعد خاصية مهمة وحيوية للنباتات الوعائية مثل الأشجار.
  • الماء مذيب قطبي جيد ويشار إليه غالبًا باسم “مذيب عالمي”. يتم تعريف المواد الكيميائية القابلة للذوبان في الماء على أنها ماء (ماء)، مثل الأملاح والسكريات والأحماض والقلويات وبعض الغازات مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. من ناحية أخرى، يتم تعريف المواد الكيميائية غير القابلة للامتزاج بالماء (مثل الدهون (الزيوت والشحوم وما إلى ذلك) على أنها كارهة للماء (كارهة للماء). من ناحية أخرى، يختلط الماء مع العديد من السوائل مثل الكحول (مثل الإيثانول) في جميع النسب لتكوين خليط بخصائص معينة، بما في ذلك أنه غليان ثابت (خليط زيوتروبي)، ولكن من ناحية أخرى، لا يختلط الماء مع معظم الزيوت العضوية، حيث تشكل الأخيرة طبقة أقل كثافة تطفو على سطح الماء.
  • تعتمد قيمة نقطة غليان الماء (كما هو الحال في جميع السوائل) على قيمة الضغط الجوي المحيط. على سبيل المثال، يغلي الماء النقي عند مستوى سطح البحر عند 100 درجة مئوية، بينما يغلي عند 68 درجة مئوية عند قمة جبل إيفرست (8848 مترًا فوق مستوى سطح البحر). عندما تذوب المواد القابلة للذوبان في الماء، ترتفع درجة غليان الماء وتنخفض درجة التجمد.
  • تبلغ قيمة السعة الحرارية النوعية للماء 4181.3 جول / (كجم كلفن) وهي قيمة عالية نسبيًا مقارنة بباقي المركبات الكيميائية، كما أن حرارة تبخره عالية أيضًا (2257 كيلوجول / كجم). ترجع القيم الأعلى إلى الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء. تساهم هذه القيم العالية في جعل مناخ الأرض معتدلًا عن طريق امتصاص التغيرات والتقلبات الكبيرة في درجات الحرارة.
  • تبلغ كثافة الماء 1000 كجم / م 3 (ما يعادل 1 جم / مل) عند 4 درجات مئوية، وتبلغ كثافة الجليد 917 كجم / م 3. كثافة الماء لها قيمة قصوى عند 3.98 درجة مئوية، وبعد ذلك تميل إلى الانخفاض، على عكس معظم المواد النقية الأخرى، التي تزداد كثافتها عندما تنخفض درجة حرارتها. يرجع الانخفاض في قيمة الكثافة إلى الهيكل المفتوح غير المضغوط للجليد، والذي يبدأ بالتشكل تدريجيًا في الماء ذي درجة الحرارة المنخفضة (أقل من 3.98 درجة مئوية)، حيث لا توجد طاقة حرارية كافية لتأمين اتجاهات الحركة العشوائية للجزيئات، مما يؤدي إلى محاذاتها على المستوى الجزيئي ولكن مع بنية مفتوحة منتظمة، مما يؤدي إلى زيادة الحجم العام للسائل ؛ لذلك، بين درجات الحرارة 3.98 درجة مئوية و 0 درجة مئوية، يزداد الحجم مع انخفاض درجة الحرارة. يتمدد الماء ليحتل حجمًا أكبر من 9٪ من حجم الجليد، لذلك ستكون كثافة الجليد أقل من كثافة الماء، لذلك يطفو الجليد على سطح الماء السائل، كما هو الحال في الجبال الجليدية.
  • تتميز المياه النقية بموصلية كهربائية ضعيفة، ولكنها تزداد عند إذابة كمية صغيرة من مادة أيونية مثل كلوريد الصوديوم.
  • عندما يتم تطبيق طاقة كافية على الماء الذي يتجاوز الحرارة القياسية للتكوين، وهي 285.8 كيلوجول / مول (15.9 ميغا جول / كغ)، يتم فصل جزيء الماء إلى مكوناته من الهيدروجين والأكسجين، وهذا ما يحدث عند ارتفاع يتم تطبيق جهد التيار الكهربائي في ظل ظروف معينة للحصول على ظاهرة تحليل القطب الكهربي المقاوم للماء. الطاقة المطلوبة لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين من خلال التحليل الكهربائي أو أي وسيلة أخرى تتجاوز الطاقة التي يتم الحصول عليها من تفاعل اتحاد العنصرين المذكورين. يمكن إجراء التحليل الكهربائي للماء على مستوى تعليمي عبر جهاز التحلل المائي Hoffmann

{ displaystyle mathrm {2 H_ {2} O rightarrow 2 H_ {2} + O_ {2}}}

  • يصنف الماء كيميائيًا على أنه أكسيد الهيدروجين، والذي يتكون عندما يحترق الهيدروجين أو أي مركب يحتوي على الأكسجين، وهو خليط متفجر. العناصر الكيميائية أكثر كهرسلبية من الهيدروجين، مثل الليثيوم والصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم والسيزيوم، يمكن أن تحل محل الهيدروجين من الماء، وتشكيل الهيدروكسيدات المقابلة.
  • يوصف الماء بأنه عسر عندما تكون نسبة الأملاح المعدنية في الماء عالية وخاصة الكالسيوم (Ca + 2) والمغنيسيوم (Mg + 2) بالإضافة إلى بعض أملاح البيكربونات والكبريتات الذائبة. من ناحية أخرى، توصف المياه غير العسرة بأنها “مياه لينة”، ويختلف تعريفها باختلاف الدولة، فهي التي يقل تركيز الملح فيها عن 100 مجم / لتر في المملكة المتحدة، وأقل من 60 ملغم / لتر في الولايات المتحدة الأمريكية. هذه الخاصية مهمة بشكل خاص في الصناعة، خاصة في الغلايات عند التبخر، ولها أيضًا تأثير على الصحة، لذلك فهي عادة ما تخضع لعملية إزالة الصلابة.
  • يمكن إجراء تفاعل الكشف عن الماء بالطرق التقليدية غير العضوية، حيث يلون الماء ملح كبريتات النحاس اللامائي الأبيض (II) إلى اللون الأزرق، ويتحول الورق المشبع بملح كلوريد الكوبالت اللامائي (II) من الأزرق إلى الأحمر عند ملامسته الماء. من الناحية التحليلية، يتم تحديد كمية الماء بطريقة Karl-Fischer.
  • الحيادية الحمضية الماء سائل متعادل كيميائيًا، حيث أن الرقم الهيدروجيني أو القلوي الخاص به هو 7. وهذا يعني أنه لا يمكن اعتبار الماء مادة حمضية أو أساسية، لأنه مادة محايدة كيميائيًا.
  • اعتمادًا على توزيع وتكوين نظائر الهيدروجين، يمكن أن يكون جزيء الماء بالإضافة إلى الشكل “الخفيف” الشائع في شكل ماء ثقيل عندما يكون ديوتيريوم نظير الهيدروجين في المقام الأول في جزيء الماء (D2O)، وهو يمكن أن يكون أيضًا في شكل ماء فائق الثقل عندما يحل التريتيوم محل الهيدروجين في جزيء الماء (T2O).

المياه العذبة هي المياه التي تتكون بشكل طبيعي على سطح الأرض، كما هو الحال في المستنقعات والبرك والأنهار والبحيرات والجداول، أو تحت الأرض، كما هو الحال في المياه الجوفية والجداول الجوفية. تتميز المياه العذبة بشكل عام بوجود تركيزات منخفضة من الأملاح الذائبة وغيرها من المواد الصلبة الذائبة. هذا المصطلح مستثنى من هذا المصطلح. مياه البحر والمياه المالحة، بالرغم من احتوائها على مياه غنية بالأملاح المعدنية كما هو الحال في الينابيع، فقد تم استخدام مصطلح “المياه العذبة” لوصف المياه العذبة على عكس المياه المالحة.

مصادر المياه العذبة مصادر المياه العذبة متغيرة ومتجددة ولكنها محدودة. لأنه يتجدد من خلال دورة المياه التي يتبخر فيها الماء من البحار والبحيرات وتتشكل السحب والأمطار، وإذا كانت كمية المياه المستهلكة أكبر من المياه المتجددة، فإن مصادر المياه العذبة ستنخفض وتتسبب في أضرار جسيمة للبيئة المحيطة، ومن أهم مصادر المياه العذبة

  1. المياه الراكدة في البحيرات والبرك والسيول.
  2. المياه الجارية مثل الأنهار. يتم استخراج المياه الجوفية من الصخور الرسوبية.
  3. مياه الأمطار والثلج.

خصائص المياه العذبة

  1. تحتوي المياه العذبة بالقرب من المناطق الساحلية على تركيز عالٍ من الأملاح غير القابلة للذوبان مثل الصوديوم والكبريت والكلور.
  2. المياه العذبة الأقرب للمناطق الصحراوية غنية بالحديد بسبب العواصف الرملية في الصحراء.
  3. يحتوي على كمية صغيرة من الأملاح الذائبة ونسبة أقل من 500 جزء في المليون.

سؤال ما هو الحل الإبداعي الذي يمكنك تقديمه لتنويع مصادر المياه العذبة في دولة الإمارات العربية المتحدة

الجواب تحلية مياه البحر بخاصية محددة تمكننا من التخلص من الأملاح الموجودة فيها، وإيصال هذه المياه العذبة للأحياء والمنازل السكنية، عبر شبكات توزيع مياه آمنة.