مواضيع في مادة الكيمياء

بسم الله الرحمن الرحيم

تنقية الماء

هي عملية ازالة الملوثات من المياه الخام. والهدف من ذلك هو إنتاج المياه لغرض محدد للاستهلاك البشري (مياه الشرب) .
تنقية المياه يمكن أيضا أن تصمم لمختلف الأغراض الأخرى، بما فيها لتلبية الاحتياجات الطبية، الصيدله، المواد الكيمياءيه والتطبيقات الصناعية.. وتشمل اساليب تنقية المياه، ولكنها لا تقتصر على : الاشعه فوق البنفسجيه، والترشيح، وتليين المياه، التناضح العكسي .

تنقية المياه قد تزيل : جسيمات الرمل ؛ جزيئات المواد العضويه ؛ الطفيليات ؛ البكتريا ؛ الطحالب ؛ الفيروس ؛ الفطريات ؛ الخ المعادن الكالسيوم، والسليكا، والمغنيسيوم، الخ والمعادن السامه (الرصاص، والنحاس والكروم، الخ) قد تكون بعض تنقية المياه انتخابي تزيل في عملية (لتطهير) بما فيها رائحة (كبريتيد الهيدروجين) والذوق (استخراج المعادن)، والمظهر (الحديد).

عادة ما تملي الحكومات معايير لنوعية مياه الشرب وتتطلب هذه المعايير الحد الادنى / الأقصى من مجموعة نقاط من الملوثات وادراج عناصر التحكم التي تنتج مياه الشرب. معايير الجوده في العديد من البلدان تتطلب كميات محددة من المطهر (مثل الكلور أو الاوزون) في المياه بعد أن يغادر محطة معالجة المياه، للحد من خطر اعادة تلوث المياه في نظام التوزيع
كان وباء الهيضة من أوائل الأمراض التي اكتشفت ارتباطها الوثيق بتلوث مياه الشرب حيث أصيب حوالي 17000 شخص من سكان مدينة هامبورج الألمانية بوباء الكوليراخلال صيف 1829م أدى إلى وفاة ما لا يقل عن نصف ذلك العدد. وتبين أن المصدر الرئيس للوباء هو تلوث مصدر المياه لتلك المدينة .

يعد التطهير باستخدام الكلور من أوائل العمليات التي استخدمت لمعالجة المياه بعد عملية الترشيح وذلك للقضاء على بعض الكائنات الدقيقة من بكتريا وفيروسات مما أدى إلى الحد من انتشار العديد من الأمراض التي تنقلها المياه مثل الهيضةالكوليرا وحمى التيفويد وتشمل المعالجة، ومن هذه العمليات ما يستخدم لإزالة عسر الماء مثل عمليات التيسير، أو لإزالة العكر مثل عمليات الترويب .





عُسر الماء





عسر الماء (أو قساوة الماء) هو تعبير يستخدم لوصف حالة الماء عندما تكون نسبة الأملاح المعدنية فيه عالية، والتي غالباً ما تكون أملاح الكالسيوم (Ca+2) والمغنسيوم (Mg+2) بالإضافة إلى بعض الأملاح المنحلة من البيكربونات والكبريتات. يوجد الكالسيوم في المياه العسرة على شكل كربونات الكالسيوم (CaCO3) حجر جيري أو كبريتات الكالسيوم (CaSO4) أما المغنسيوم فيأتي على شكل معدن الدولوميت.

أبرز مظاهر عسر الماء هو عدم مقدرته على تشكيل رغوة عند استخدامه مع الصابون أو معجون الأسنان .





أقسامه



العسر المؤقت
ويعود لوجود أملاح البيكربونات وسمي بالعسر المؤقت لسهولة التخلص منه، ويمكن إزالة عسر الماء في هذه الحالة وتحويله إلى ماء يسر بغلي الماء أو تسخينه فينطلق غاز ثاني اكسيد الكربون وتترسب كربونات الكالسيوم مكوناً طبيقة بيضاء على سطح غلاية الماء .




العسر الدائم

ويعود لوجود أملاح كبريتات وكلوريدات المغنسيوم والكالسيوم ذائبة في الماء، وسمي عسراً دائماً لأن أملاح هذه الأيونات لا تترسب بعملية التسخين البسيطة، وإنما تحتاج إلى معالجات كميائية.








تلوث الماء


يتعرض الماء لعدة عوامل تسبب ثلوته وهي ظاهرة خطيرة تؤدي إلى انخفاض كميات الماء الصالح للشرب الذي تكون أغلب مصادره من الأنهار والبحيرات والمياه الجوفية. ومعلوم أن النسب العالية من المخلفات التي ترميها المصانع في المياه تسبب تلوثه. ويوجد حوالي 20 مليون نسمة يموتون سنويا بسبب تسممات يسببها الماء الملوث منهم أكثر من خمسة ملايين طفل .


تعريف

تلوث المياه هي مشكلة في جميع أنحاء العالم، تذكر بعض المصادر أن المياه الملوثة تتسبب في وفاة ما يقارب من 14000 شخص سنوياوعلى الرغم من استفحال المشكلة وضخامة حجمها إلا أنها تزداد سوءاً يومياً سواء في الدول النامية أو الدول المتقدمة حيث أوضح أحد التقارير في الولايات المتحدة أن حوالي 45 % من مياه الجداول و 47% من مياه البحيرات، و 32% من مياه الخلجان تعد ملوثة. تعتبر المياه ملوثة عندما تحتوي على مكونات تفسدها بحيث لا تصلح للاستهلاك البشري كمياه الشرب أو بحيث تؤثر على الأحياء التي تعيش فيها كالأسماك والأحياء المائية الأخرى.


مكافحة التلوث المائي

ناتجة عن ان هناك بعض المصانع تتخلص من نفاياتها بكبها بالبحار أو الأنهار القريبة منها ولكي نستطيع التخلص من التلوث المائى لابد من إصدار قرارت حاسمة لمعاقبة أصحاب المصانع الذين يتخلصوا من النفايات بإلقائها في البحار والأنهار القريبة من البشر وبالتالى نستطيع على الأقل تقليل نسبة هذا التلوث.


مكافحة تلوث المياه في المصافي

تكون عادة في الزيوت المواد الذاتية كمثل السلفيدات ومركبات الفينول النيتروجين والأحماض المختلفة وتتم المعالجة بالوسائل الآتية :
تخصيص شبكات لصرف مياه بالمصافي وذلك بوجود شبكات منفصلة للمياه الخالية من الزيت والمياه الملوثة به -
تقليل كمية مياه التبليل -
نزع الغازات من المياه الحامضية وحرقها -
فصل الزيت عن الماء -
التخلص من المصافي القديمة التي لا تحتوي معدات تحويلية -
التوسع في عمليات تحويل زيت الوقود -




التبلور


التبلور ) البَلْوَرَة) عبارة عن عملية تشكيل (طبيعية كانت أم اصطناعية)للبلورات الصلبة من المحلول .

تعد عملية التبلور أيضاً من تقنيات الفصل في الأوساط الصلبة-السائلة، حيث تحدث عملية انتقال لجزيئات للمادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة .


ماء التبلور

ماء التبلور هو الماء الذي يتواجد في البلورات، ولكنه لا يرتبط تساهمياً مع الجزئية أو الأيون المضيف. عندما يوحد ماء التبلور في البنية البلورية للمركب الكيميائي بسمى حينئذ بالهيدرات.



خصائص الماء

للماء عدة خصائص أعطته قيمة كبيرة في الحياة والصناعة والزراعة وغيرها من مجالات الحياة، ومنها :
.
- تميل جزيئات الماء إلى التصرف كمجموعات مترابطة وليس كجزيئات منفصلة ومجموعات . جزيئات الماء تكون محتوية على فراغات.
- يتمدد الماء بارتفاع الحرارة إذا كانت فوق 4 درجات مئوية وينكمش بالبرودة شأنه في ذلك . شأن كل السوائل والغازات والأجسام الصلبة، إلا أن الماء يسلك سلوكا شاذا تحت درجة . 4 °م حيث يتمدد بدلا من أن ينكمش وهذا يجعل ثقله النسبي أي كثافته تقل بدل من أن .. تزيد وبذلك يخف فيرتفع إلى الأعلى وعندما يتجمد في درجة الصفر المئوي يكون تجمده . فقط على السطح بينما في الأسفل يكون الماء سائلا في درجة 4 م وفي ذلك حماية كبيرة . للأحياء التي تعيش في الماء.
- التعادل الحمضي: الماء سائل متعادل كيميائيا، إذ أن درجة الحموضة أو القاعدية فيه هي ... 7، وهذا يعني أنه لا يمكن اعتبار الماء مادة حمضية أو قاعدية، لأنه مادة متعادلة ..... كيميائيا.
- الإذابة: الماء مادة مذيبة، وهذا يعني أنه من الممكن إذابة الكثير من الأملاح والمواد في ..... الماء. الماء الموجود في الطبيعة لا يوجد بشكل نقي 100% وذلك بسبب وجود الأملاح ..... والغازات في الماء الموجود بالطبيعة. لكي تذوب مادة في الماء يجب أن تحتوي على ..... أيونات حرة، أو أن تكون مادة قطبية (لأن "المثل يذوب بالمثل" والماء مادة قطبية لهذا ..... السبب يعتبر الماء مذيب جيد للمواد.
- التوصيل للكهرباء: الماء مادة موصلة سيئة للكهرباء، ولكن بما أن الماء مادة مذيبة، فعند ..... إذابة الأملاح في الماء، أو إذابة مواد أخرى، يصبح الماء موصلا جيدا للكهرباء.
- نقل المواد داخل الخلايا وخارجها وبذلك تتمكن الخلايا من التخلص من فضلاتها، والحصول ..... على حاجتها من مواد مختلفة من محيطها الخارجي 7.حرارته النوعية عالية .






الذائبية


الذائبية هي أقصى مقدار من المادة الصلبة التي يمكن أن تذوب في 100غ من الماء عند درجة حرارة معينة.
اوهي كتلة المادة المذابة اللازمة لإشباع 100غ من المذيب في درجة حرارة معينة .
اي ان :
الذائبية = كتلة المادة المذابة × 100 / كتلة المادة المذيبة


المحلول المشبع

هو المحلول الذي لا يمكن إذابة المزيد من المادة المذابة فيه دون تغيير في درجة الحرارة


المحلول غير المشبع

هو الذي يقبل إذابة كمية إضافية من المادة المذابة فيه دون تغيير في درجة الحرارة .

تختلف الذائبية باختلاف طبيعة المواد الذائبة والمواد المذيبة واختلاف درجات الحرارة وكذلك الضغط.




التجمد

التجمد أو التصلب هي عملية التي يتحول فيها سائل إلى صلب حين تصل درجة حرارته إلى درجة التجمد. كما تعتبر عملية الذوبان العملية المضادة (تقريباً) لعملية التجمد ،بمعنى أنها عملية تحول الصلب إلى سائل .

تحصل هذه العملية عند خفض درجة حرارة السائل إلى أن يصل إلى درجة تجمده ، باستثناء وحيد و هو حالة الهيدروجين السائل، الذي يتصلب بفعل الضغط لا الحرارة.

كما أن درجة تجمد معظم المواد هي نفسها درجة الذوبان، مثلاً، يتصلب النحاس عندما تقل درجة حرارته عن )1084,62 °C درجة تجمده / تصلبه ), كما يذوب عند نفس درجة الحرارة . و هذه الخاصية تتحقق مع معظم المواد، و لكن في حالة الأغار مثلاً، تختلف درجة تجمده (85 °C) عن درجة ذوبانه 32 إلى 40 °C وتعرف هذه الخاصية بالتلاكؤ .