الأسبوع 7 · الموضوع ١-٧ «تأثير غازات الهواء الجوي على البيئات المائية»: مصادر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وذوبانيتهما والتحمض والتكلس، والموضوع ١-٨ «تأثير الضوء والإشعاع الشمسي على البيئات المائية» · 3 دروس
2
زيادة ثاني أكسيد الكربون ونقصه: التحمض والهياكل
Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 1: pp. 43–55
الهدفأشرح كيف يحمّض زيادة CO₂ الماءَ ويضعف الأصداف، وماذا يفعل نقص CO₂.
كلمات جديدة
التحمض · انخفاض الرقم الهيدروجيني للماء نحو التعادل، ويسببه هنا ثاني أكسيد الكربون الذائبحمض الكربونيك · H₂CO₃، حمض ضعيف يتكون عندما يذوب CO₂ في الماءالتكلس · بناء صدفة أو هيكل من كربونات الكالسيومكربونات الكالسيوم · CaCO₃، المادة قليلة الذوبان في الأصداف والمرجان والطباشير
الشرح
عندما يذوب مزيد من CO₂ في الماء يتكوّن حمض الكربونيك: CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃. فينخفض الرقم الهيدروجيني. وماء البحر قاعدي قليلًا، نحو pH ٨٫١ (معلومة إضافية)، فـ «التحمض» يعني أنه يتحرك نحو التعادل، وليس أنه يصبح حمضًا. وانخفاض الرقم الهيدروجيني يضر بأنواع كثيرة، خاصةً البيض واليرقات. وللمرجان والمحار هيكل خارجي أو صدفة من كربونات الكالسيوم، يبنيانها بالتكلس. وزيادة CO₂ تحوّل CaCO₃ قليل الذوبان إلى بيكربونات الكالسيوم الذائبة: CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂، فيصعب بناء الأصداف والحفاظ عليها. وقشرة الجمبري كيتينية في معظمها. وللأسماك العظمية هيكل داخلي من فوسفات الكالسيوم والكولاجين، وزيادة CO₂ تخل بتوازن الكالسيوم عندها وتبطئ النمو. ونقص CO₂ مضر أيضًا: فتصنع الطحالب والنباتات سكرًا أقل بالبناء الضوئي، فتصل طاقة أقل إلى السلسلة الغذائية، ويرتفع الرقم الهيدروجيني. وضرر زيادة CO₂ سببه الحموضة وليس نقص الأكسجين.
يذوب مزيد من CO₂→حمض كربونيك أكثر ورقم هيدروجيني أقل→تذوب مادة الصدفة أسهل→يصعب بناء الأصداف وهياكل المرجان
أمثلة محلولة
CaCO3 + CO2 + H2O→Ca(HCO3)2
تتحول مادة الصدفة إلى مادة ذائبة
نتحقق أن CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ موزونة. الطرف الأيسر: Ca ١، وC ١ + ١ = ٢، وH ٢، وO ٣ + ٢ + ١ = ٦. الطرف الأيمن: Ca ١، وH ٢، وC ٢، وO ٣ × ٢ = ٦. الطرفان متطابقان.
كتب تلميذ: «زيادة CO₂ في البحر تقتل الأسماك لأنها تستهلك أكسجينها». صحّح ذلك. الغازات تذوب باستقلال، فزيادة CO₂ لا تزيل الأكسجين. والضرر أن CO₂ يكوّن حمض الكربونيك الذي يخفض الرقم الهيدروجيني ويضر بالبيض واليرقات ويجعل بناء الأصداف أصعب.
أيهما «الحمض» وأيهما «الكربونات»: H₂CO₃ وCaCO₃؟ H₂CO₃ هو حمض الكربونيك الذي يتكون عند ذوبان CO₂. وCaCO₃ هو كربونات الكالسيوم، المادة الصلبة في الأصداف والطباشير.
نشاط الفصل
الطباشير والنفَس، بمساعدة أحد الكبار. (١) ضع قطعة صغيرة من الطباشير أو قشر البيض في كوب خل وأخرى في كوب ماء عادي. صف الكوبين بعد دقائق. (٢) باستخدام كاشف الكرنب الأحمر من الأسبوع ٢ يصب الكبير قليلًا منه في كوب شفاف. انفخ برفق عبر شفّاطة داخل الكوب دقيقة (انفخ فقط ولا تشفط أبدًا). صف أي تغير في اللون واربطه بتكوّن حمض الكربونيك من CO₂. لا تتذوق ولا تشمّ.
تدرّب
1
اكتب تفاعل CO₂ مع الماء وسمّ الحمض.
CO2 + H2O⇄?
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃؛ حمض الكربونيك.
2
لماذا يجعل زيادة CO₂ بناء المحار لأصدافه أصعب؟
يحوّل كربونات الكالسيوم إلى بيكربونات الكالسيوم الذائبة، فتذوب مادة الصدفة بسهولة أكبر.
3
لماذا الأفضل أن نقول إن ماء البحر «يصبح أقل قاعدية» لا «يصبح حمضًا»؟
الرقم الهيدروجيني لماء البحر نحو ٨٫١؛ والتحمض يحركه نحو ٧ لكنه يبقى فوق ٧.
4
ماذا يحدث للرقم الهيدروجيني للماء وللسلسلة الغذائية عند نقص CO₂؟
يرتفع الرقم الهيدروجيني؛ وتصنع الطحالب والنباتات سكرًا أقل، فتصل طاقة أقل إلى السلسلة الغذائية.
