Return to Video

چگونه ‌قطبیت موجب رفتار عجیب آب می‎شود؟ - کریستینا کلینبرگ

  • 0:15 - 0:17

    چرا بعضی از حشرات میتوانند
  • 0:17 - 0:18
    بر سطح یک برکه راه بروند،
  • 0:18 - 0:20
    اما وقتی شما سعی میکنید روی آب
  • 0:20 - 0:21
    راه بروید به سرعت پایین میروید؟
  • 0:21 - 0:25
    و چرا دریاچه ها در زمستان
    از بالا به پایین منجمد میشوند؟
  • 0:25 - 0:29
    در یک کلام، پاسخ همه این پرسشها قطبیت است.
  • 0:29 - 0:30
    آب یک مولکول ساده
  • 0:30 - 0:34
    متشکل از یک اتم اکسیژن
    و دو اتم هیدروژن است،
  • 0:34 - 0:36

    اما برای زندگی حیاتی است.
  • 0:36 - 0:39
    در واقع، نزدیک به ۶۰٪
  • 0:39 - 0:42
    وزن بدن افراد بالغ از آب تشکیل شده است.
  • 0:42 - 0:44
    قطبیت درون مولکولهای آب
  • 0:44 - 0:47
    به این ماده رایج ویژگیهایی میبخشد
  • 0:47 - 0:49
    که آن را به مادهای منحصر به فرد
    و حیاتبخش تبدیل میکنند.
  • 0:49 - 0:52
    قطبیت به معنای به اشتراک گذاری نابرابر
  • 0:52 - 0:54
    الکترونهای درون یک مولکول است.
  • 0:54 - 0:57
    در مورد آب، وضعیت پیوند بین اتم اکسیژن
  • 0:57 - 1:00
    و دو اتم هیدروژن درون هرمولکول
  • 1:00 - 1:03
    شبیه مسابقه طنابکشی بین
    یک بازیکن تنومند و پرقدرت فوتبال
  • 1:03 - 1:05
    و یک نینی کوچولوی نوپاست.
  • 1:05 - 1:07
    اتم اکسیژن بزرگتر از اتم هیدروژن است،
  • 1:07 - 1:10
    و پروتون بیشتری در هسته خود دارد.
  • 1:10 - 1:13
    این بارهای مثبت را میتوان به صورت
    قدرت فیزیکی یک شخص تعبیر کرد.
  • 1:13 - 1:14
    آنها قادرند
  • 1:14 - 1:17
    الکترونهای دارای بار منفی
    درون پیوند را جذب کنند،
  • 1:17 - 1:19
    درست مثل توانایی یک فرد قوی در غلبه بر
  • 1:19 - 1:22
    فردی ضعیفتر در بازی طنابکشی.
  • 1:22 - 1:24
    بنابراین، اکسیژن قادر به جذب سهمی
  • 1:24 - 1:27
    بیشتر از سهم عادلانه خود از الکترون است.
  • 1:27 - 1:30
    از آنجا که هیدروژن کوچکتر بوده
    و دارای قدرت کمتر،
  • 1:30 - 1:32
    یا پروتون کمتری است،
  • 1:32 - 1:34
    طنابکشی را میبازد
  • 1:34 - 1:37
    و نسبت به سهم عادلانه خود
    میزان کمتری الکترون جذب میکند.
  • 1:37 - 1:40
    بنابراین، اکسیژن در درون آب به صورت منفی،
  • 1:40 - 1:43
    و هیدروژنها به صورت مثبت رفتار میکنند.
  • 1:43 - 1:46
    پیوندهای درون هر مولکول آب
  • 1:46 - 1:48
    پیوندهای کووالانسی قطبی نامیده میشود.
    کووالانسی
  • 1:48 - 1:51
    به این معناست که
    الکترونها به اشتراک گذاشته میشوند.
  • 1:51 - 1:53
    اما، همانطور که همین الان یاد گرفتیم،
    قطبی
  • 1:53 - 1:56
    به این معناست که این الکترونها
    به طور مساوی به اشتراک گذاشته نمیشوند.
  • 1:56 - 1:59
    درون آب، اکسیژن منفی عمل میکند
  • 1:59 - 2:02
    و هیدروژنها مثبت.
  • 2:02 - 2:04
    از آنجا که مثبت و منفی به یکدیگر
  • 2:04 - 2:06
    جذب میشوند، چنین اکسیژنی
    به اتمهای هیدروژن
  • 2:06 - 2:08
    مولکولهای آب مجاور جذب میشود.
  • 2:08 - 2:12
    یک نوع پیوند ویژه میان
    مولکولهای آب شکل میگیرد،
  • 2:12 - 2:14

    که به عنوان پیوند هیدروژنی شناخته میشود.
  • 2:14 - 2:17
    پیوندهای هیدروژنی
    فقط هم در آب رخ نمیدهند.
  • 2:17 - 2:19
    آنها میتوانند میان مولکولهای آب
  • 2:19 - 2:22
    و مواد مختلف قطبی و یا یونی تشکیل بشوند.
  • 2:22 - 2:26
    قابلیت قرارگیری مولکولهای
    آب در کنار یکدیگر پیوستگی نام دارد،
  • 2:26 - 2:28
    در حالی که قابلیت آب
    در چسبیدن به مواد دیگر
  • 2:28 - 2:31
    چسبندگی نامیده میشود.
  • 2:31 - 2:33
    حالا، برگردیم سر سوالهای اول.
  • 2:33 - 2:37
    اول اینکه، چرا بعضی حشرات قادر
    به راه رفتن بر روی آب هستند؟
  • 2:37 - 2:40
    کشش سطحی حاصل از پیوند هیدروژنی
  • 2:40 - 2:42
    باعث ایجاد ورقهای نازک در سطح آب میشود
  • 2:42 - 2:43
    که مقاومتی به آن میبخشد
  • 2:43 - 2:46
    که برای راه رفتن
    حشرات بسیار سبک کافی است.
  • 2:46 - 2:47
    شما نمیتوانید روی آن
  • 2:47 - 2:49
    راه بروید زیرا پیوندهای
    هیدروژنی آنقدر قوی
  • 2:49 - 2:51
    نیست که بتواند نگهتان دارد.
  • 2:51 - 2:53
    چرا یخ بر روی آب مایع شناور میشود؟
  • 2:53 - 2:55
    برای بیشتر مواد دیگر،
  • 2:55 - 2:58

    حالت جامد متراکمتر از حالت مایع است،
  • 2:58 - 3:00
    اما برای آب اینگونه نیست!
  • 3:00 - 3:03
    پیوندهای هیدروژنی
    مولکولهای آب منجمد را
  • 3:03 - 3:06
    نسبت به حالت مایع
    دورتر از هم نگه میدارد.
  • 3:06 - 3:08
    هرچه مولکولها از هم دورتر باشند،
  • 3:08 - 3:10

    جسم جامد تراکم کمتری دارد.
  • 3:10 - 3:13
    بنابراین یخ در حدود ۹%
    کم چگالتر از آب است،
  • 3:13 - 3:15
    که به این معناست که روی آن شناور میشود.
  • 3:15 - 3:18
    به همین دلیل است که دریاچهها
    از بالا به پایین یخ
  • 3:18 - 3:20
    میزنند و آبزیان قادر به بقا
  • 3:20 - 3:22
    در هوای سرد زمستان هرسال هستند.
  • 3:22 - 3:25
    این قطبیت مولکول آب
  • 3:25 - 3:27
    و پیوند هیدروژنی حاصل از این مسئله است
  • 3:27 - 3:30
    که مبیّن ویژگیهای منحصر به فرد
    آب است.
  • 3:30 - 3:33
    پس، علت اینکه آب اینقدر خاص است،
  • 3:33 - 3:34
    از آب درون سلولهایتان گرفته
  • 3:34 - 3:36
    تا آب اقیانوسهای جهان،
  • 3:36 - 3:41
    این است که مولکولی قطبی است.
Title:
چگونه ‌قطبیت موجب رفتار عجیب آب می‎شود؟ - کریستینا کلینبرگ
Description:

آب حیاتی و منحصر به فرد است. بسیاری از ویژگی‎های خاص این ماده از آنجا سرچشمه می‎گیرد که از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل می‎شود، و بنابراین به اشتراک گذاری الکترونها در آن به طور نابرابر رخ می‎دهد. کریستینا کلینبرگ تاثیر قطبیت را بر شکل‎گیری گستره‎ای از پدیده‎ها -از ماهی‎های درون رودخانه‎های یخزده تا یخ شناور بر آب- توضیح می‎دهد.

درس را به صورت کامل اینجا ببینید: http://ed.ted.com/lessons/how-polarity-makes-water-behave-strangely-christina-kleinberg

درس: Christina Kleinberg، انیمیشن: Alan Foreman
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
03:52

Persian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.