الماء هو سائل الحياة .
فنحن نشربه
ونستحم فيه
ونزرع
ونطبخ
وننظف باستخدامه .
إنه الجزيء الأكثر توافراً في أجسادنا .
في الواقع أن كل أشكال الحياة التي نعرفها
ستموت من دونه .
والأهم من كل ذلك ، بدون الماء
لن نتمكن من الحصول على
الشاي المثلج .
مممم ، الشاي المثلج .
لماذا تطفوا مكعبات الثلج هذه ؟
لو كانت هذه مكعبات "آرغون" صلبة
في كأس من الـ"آرغون" السائل
لغرقوا .
وهذا ينطبق على معظم العناصر الأخرى .
ولكن الماء الصلب المعروف بالـ" ثلج"
بشكل ما أقل كثافة من الماء السائل .
كيف يعقل هذا ؟
تعلم مسبقاً أن كل جزيء ماء
مكون من ذرتي هيدروجين
مرتبطتان مع ذرة أوكسجين .
لنلقي نظرة على بعض الجزيئات
في قطرة ماء
ولنفترض أن درجة الحرارة 25 درجة مئوية .
الجزيئات تنحني
تتمدد
تدور
وتتحرك في الفراغ .
الآن لنخفض درجة الحرارة
والذي سيقلل من الطاقة الحركية
التي تمتلكها كل من هذه الجزيئات
لذا سوف تنحني وتتمدد وتدور وتتحرك بشكل أقل .
مما يعني أنه في المتوسط
سيأخذون مساحةً أقل .
قد تعتقد أن الماء السائل
كلما تجمد
كلما تراصت الجزيئات سوية
بشكل أقرب إلى بعضها البعض
ولكن هذا ليس ما يحدث .
يمتلك الماء نوعاً خاصاً
من التفاعلات بين جزيئاته
والذي لا تمتلكه معظم العناصر الأخرى
والذي يدعى بـرابطة الهيدروجين .
تذكر أن الرابطة التشاركية
يتم فيها تشارك إلكترونان
بشكل غير متكافئ غالباً
ما بين الذرات .
في الرابطة الهيدروجينية
يتم تشارك ذرة هيدروجين أيضاً بشكل غير متكافئ
بين الذرات .
هكذا تبدو رابطة هيدروجينية واحدة .
وهكذا تبدو رابطتان .
وهذه ثلاثة
وأربعة
وخمسة
وستة
وسبعة
وثمانية
وتسعة
وعشرة
وأحد عشر
واثنا عشر
وتستمر أكثر .
في نقطة ماء واحدة
تشكل الروابط الهيدروجينية شبكات
بين مئات ، آلاف ، ملايين
مليارات وترليونات الجزيئات
وهذه الروابط تنفصم وتتشكل بشكل مستمر .
لنعد الآن إلى الماء الذي تركناه يبرد .
فوق 4 درجات مئوية
كانت الطاقة الحركية لجزيئات الماء
تبقي التفاعلات بينها قصيرة .
وروابط الهيدروجين تنفصم وتتشكل
كعلاقات المدرسة الثانوية
بكلمات أخرى ، بشكل سريع .
ولكن تحت الدرجة 4 مئوية
تبدأ الطاقة الحركية لجزيئات الماء
بالانخفاض إلى ما دون طاقة
الروابط الهيدروجينية .
عندها تتشكل الروابط الهيدروجينية بشكل أكثر
مما تنفصم
وتبدأ الهياكل الجميلة بالظهور
من الفوضى .
هكذا يبدو الماء الصلب ، الثلج
على مستوى الجزيئات .
لاحظ أن الهياكل المرتبة ذات الشكل المسدس
أقل كثافة من الهياكل غير المرتبة
للماء السائل .
وكما تعلم فإذا كان العنصر أقل كثافة
من السائل الذي يوجد فيه
فإنه يطفو .
إذاً فالثلج يطفو على الماء
ماذا يعني هذا ؟
حسناً ، لنفترض أن العالم بدون الثلج الطافي .
عندها ستكون أبرد منطقة في المحيط
هي قاعه شديد الظلام .
والذي ما إن تجمد حتى يبقى كذلك للأبد .
ولتنسى لفافات سرطان البحر
بما أن القشريات قد خسرت مكان عيشها
ولتنسى السوشي أيضاً بما أن عشب البحر لن ينمو .
وما الذي سيفعله الأولاد الكنديون في الشتاء
من دون صيد السمك في الثلج أو بركة الهوكي ؟
ولتنسى جائزة الأوسكار لجيمس كاميرون
لأن التايتانك كانت ستصل سالمة إلى وجهتها .
فلتودع القمم الجليدية القطبية البيضاء
التي تعكس أشعة الشمس
الأشعة التي لولاها لخُبِزَ الكوكب .
في الواقع لتنسى المحيطات كما نعرفها
التي وهي تشغل أكثر من 70% من مساحة الكرة الأرضية
تنظم جو الكوكب كله .
وأسوأ ما في الأمر
أنه لن يكون هناك شايٌ مثلج .
مممممم ، شاي مثلج .