Uji është një substancë që ka karakteristika të jashtëzakonshme. Vetitë e tij të veçanta kimike-fizike motivojnë një seri fenomenesh anormal të shfaqjes së përditshme  të tilla si, vlimi në temperaturë të lartë, nxehtësi specifike e lartë, kapilaritet, fuqi e lartë tretëse dhe tension i konsiderueshëm në sipërfaqe.

Cila është struktura e tij molekulare?

Të gjithë e dimë se molekula e ujit përbëhet nga një atom oksigjeni dhe dy atome hidrogjeni, asgjë jashtëzakonshme përveç formës V, me atomin më të madh të oksigjenit në krye dhe dy atomet e vogla të hidrogjenit në skajet e kundërta, të ndara njëri-tjetrin nga një kënd prej 104,45 °.  Brenda molekulës atomet mbahen së bashku nga lidhja kovalente, e cila përfshin bashkimin e elektroneve të pranishëm në orbitalet periferike. Nga ana e jashtme molekula e ujit duket si dipolë, në fakt, megjithëse forma V është elektrikisht neutrale, ajo lind dy polaritete të ndara: ndarja “+” midis dy atomeve të hidrogjenit dhe ngarkesa “-” nga ‘oksigjen. struktura e ujit. Këto dy zona me ngarkesë të kundërt krijojnë një konfigurim të dipolit, i cili gjeneron tërheqje midis molekulave të ndryshme të ujit, një ndërveprim i quajtur “dipol-dipol”.

Lidhja e hidrogjenit

Por ekziston një forcë tjetër që tërheq molekulat e ujit tek njëra-tjetra, më intensive për shkak të bashkëveprimit të dipoleve (por më pak se lidhja kovalente përndryshe molekulat do të ndaheshin); ky është i ashtuquajturi lidhje hidrogjeni (ose urë hidrogjeni), së cilës i atribuohen vetitë fizike të jashtëzakonshme të ujit. Kjo lidhje është për shkak të pranisë në molekulë  të atomeve të hidrogjenit, të cilat priren të lidhen me atomet e oksigjenit të molekulave të tjera fqinje, me një intensitet të forcuar nga elektronegativiteti i lartë i oksigjenit, domethënë nga aftësia e tij për të tërhequr elektronet e lidhjeve kovalente në të cilën konkretisht hidrogjeni është i përfshirë, duke rezultuar në një ngarkesë të pjesshme pozitive dhe në këtë mënyrë të disponueshme për lidhjen ndërmolekulare. Lidhja hidrogjen prodhon një tërheqje midis molekulave të ujit me një intensitet që nuk është i krahasueshëm në lëngje të tjerë. Molekulat e ujit mund të formojnë katër lidhje hidrogjeni me fqinjët e tyre për të krijuar një strukturë katërkëndëshe, pamja e të cilave janë trekëndëshat barabrinjës. Ky konfigurim përsëritet në të gjithë lëngun për të formuar një lloj grile të lëvizshme, elastike tre-dimensionale, me lidhje që formohen dhe prishen vazhdimisht, me një frekuencë të rendit 10-12 sekonda. Uji nuk është pra një grup i thjeshtë molekulash të shkëputura nga njëra-tjetra, por një strukturë e lidhur, e cila si e tillë gjithashtu sillet në një nivel makroskopik.

 

Karakteristikat e ujit

Duke hedhur dritë mbi strukturën e veçantë molekulare, është e mundur të kuptohet më mirë natyra anormale dhe karakteristikat e jashtëzakonshme të ujit dhe disa prej sjelljeve të tij, aq të shpeshta në jetën e përditshme saqë  ato duken normale.

Temperatura e vlimit të ujit

Temperatura e vlimit (dhe asaj të shkrirjes) të ujit është shumë më e lartë se ajo e molekulave të tjera të ngjashme, të cilat në fakt janë në gjendje të gaztë. Sulfuri i hidrogjenit (H2S) është një gaz, ashtu si metani (CH4), amoniaku (NH3) dhe acidi klorhidrik (HCl), të gjitha molekulat e një madhësie të krahasueshme me atë të ujit dhe me praninë e atomeve të hidrogjenit. Në temperaturën e dhomës, uji duhet të jetë në gjendje të gaztë dhe jo të lëngshme, megjithatë, falë lidhjeve të forta të hidrogjenit, uji ka një pikë vlimi që është jashtëzakonisht më e lartë se ai i substancave të ngjashme molekulare. Për shembull, sulfidi i hidrogjenit është një molekulë me një strukturë të ngjashme me atë të ujit, por squfuri është më pak elektronegativ sesa oksigjeni, kështu që lidhjet e hidrogjenit që gjenerohen janë shumë të dobëta, pothuajse jo ekzistente. Fluori, nga ana tjetër, është më elektronegativ sesa oksigjeni por molekula e acidit hidrofluorik (HF) ka vetëm një hidrogjen dhe prandaj mund të krijojë vetëm një lidhje me molekulat përreth (në vend të katër në ujë), me një efekt më të vogël makroskopik. Më poshtë është një tabelë me temperaturat e zierjes dhe shkrirjes së disa molekulave të ngjashme me ujin.

 

Substanca
Forma molekulare
Temperatura e vlimit
Temperatura e fuzionit
Ujë
H2O
+ 100
0
Acid fluoridric
HF
+ 19.5
–        83.55
Amoniak
NH3
–        33.84
–        77.73
Acid sulfurik
H2S
–        60
–        82
Acid kloridrik
HCL
–        85.05
–        114.22
Metan
CH4
–        161.5
–        182

 

Uji ka një nxehtësi të lartë specifike, kjo do të thotë që kërkon shumë energji për të ngritur temperaturën e tij (4.184 J / g ° C), një sasi më e lartë se ajo që kërkohet nga shumë substanca të tjera.

 

Fuqia tretëse e ujit

Fuqia tretëse e një substance është aftësia që ai ka për të shpërbërë një tjetër, për të formuar një zgjidhje. Uji është një tretës i shkëlqyer që ka aftësinë të prishë lidhjet që mbajnë shumë substanca së bashku. Psh. Kloruri i natriumit, që është kripa e kuzhinës, e cila shpërbëhet me shpejtësi në ujë sepse molekulat polare të ujit tërheqin jone me ngarkesë të kundërt derisa të prishet lidhja jonike e kristalit. Një fenomen i ngjashëm ndodh në procesin e mineralizimit, domethënë kur uji kalon nëpër shkëmbinj, shpërndan një pjesë të tij, duke u pasuruar me kripëra minerale.

 

Tensioni sipërfaqësor i ujit

Tensioni sipërfaqësor është densiteti sipërfaqësor i energjisë lidhëse në ndërfaqen midis një trupi të vazhdueshëm dhe një materiali të një natyre tjetër, një të ngurtë, një lëngu ose një gazi. Uji ka një tension të lartë sipërfaqësor sepse ekziston një kohezion i fortë midis molekulave (për shkak të lidhjeve të hidrogjenit), i cili ka tendencë t’i mbajë ato së bashku. Falë këtij fenomeni, shumë insekte janë në gjendje të ecin mbi ujë, pasi masa e tyre nuk është e mjaftueshme për të prishur lidhjet midis molekulave të ujit të pranishëm në sipërfaqe, dhe parimi i Arkimedit nuk është i mjaftueshëm për të shpjeguar lundrimin e një anijeje sesa të një monedhe të vogël. Kjo ndodh gjithmonë falë kohezionit, i cili gjeneron një tension të fortë në sipërfaqe, psh. kur pikat e ujit marrin një formë sferike ose nëse një gotë mund të mbushet për disa milimetra mbi buzë pa u derdhur. Këto janë disa nga çuditë më të dukshme të ujit, një lëng i jashtëzakonshëm, të cilin ne kemi përdorur që nga fillimi i jetës,  por të cilin ne vetëm kohët e fundit kemi filluar t’i njohim.

 

Rensselaer Polytechnic Institute

Water Boutique – Ku ka ujë jemi ne…..

Lër një koment

en_USEnglish