Week 7 · 1-7 Effect of Atmospheric Gases on Aquatic Environments: oxygen and carbon dioxide in water, solubility, acidification and calcification; 1-8 Effect of Light and Solar Radiation: spectrum, light zones, absorption, distribution of life · 3 lessons
1
الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الماء: المصادر والذوبانية
Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 1: pp. 43–55
الهدفأذكر مصادر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون الذائبين في الماء، وأبيّن كيف تغيّر درجة الحرارة والملح مقدار الغاز الذائب.
كلمات جديدة
الأكسجين الذائب · غاز الأكسجين المختلط بالماء، وتتنفسه الأسماك وغيرها من الحيوانات المائية عبر الخياشيمالذوبانية · مقدار ما يذوب من غاز في حجم معين من الماء عند درجة حرارة وضغط معينينالانتشار · حركة مادة من المكان الأعلى تركيزًا إلى المكان الأقل تركيزًاالعوالق النباتية · طحالب صغيرة عائمة تصنع غذاءها بالبناء الضوئي
الشرح
يدخل الأكسجين الماء بطريقتين رئيسيتين: من الهواء، حيث تسرّع الأمواج والتيارات تبادل الغاز، ومن البناء الضوئي الذي تقوم به العوالق النباتية والطحالب والنباتات المائية. ويأتي ثاني أكسيد الكربون من الهواء، ومن تنفس الكائنات الحية، ومن تحلل المواد الميتة، ومن الأنشطة البشرية. وتأخذ النباتات المائية والطحالب CO₂ بالانتشار. والبناء الضوئي في ملخصه 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂، وهو يطلق الأكسجين في الضوء فقط، أما التنفس فيستمر طوال الوقت. والهواء نحو ٢١% أكسجين و٠٫٠٤% ثاني أكسيد الكربون، أي أقل بنحو ٥٠٠ مرة، ومع ذلك يذوب CO₂ أسهل بكثير من O₂. ويذوب الغازان أقل في الماء الدافئ وأقل في الماء المالح. ومعلومة إضافية: يحمل الماء العذب نحو ١٤٫٦ mg من الأكسجين في كل لتر عند ٠ °C، ونحو ٩ عند ٢٠ °C، ونحو ٧٫٥ عند ٣٠ °C. ويدعم وجود أكسجين ذائب كافٍ التنفس والأيض والنشاط واستقرار النظام البيئي. وتذوب الغازات باستقلال: فزيادة CO₂ لا «تطرد» الأكسجين.
أمثلة محلولة
قارن مستويات الأكسجين في الماء العذب البارد والدافئ: ١٤٫٦ mg لكل لتر عند ٠ °C و٧٫٥ mg لكل لتر عند ٣٠ °C. النقص ١٤٫٦ − ٧٫٥ = ٧٫١ mg لكل لتر، و٧٫١ ÷ ١٤٫٦ ≈ ٠٫٤٩، فالماء الدافئ يحمل نحو نصف ما يحمله الماء المثلج من الأكسجين.
كم مرة يزيد الأكسجين على ثاني أكسيد الكربون في الهواء؟ ٢١ ÷ ٠٫٠٤ = ٥٢٥، أي نحو ٥٠٠ مرة. ومع ذلك فإن CO₂ أكثر ذوبانًا بكثير في الماء، فيوجد الغازان في الماء بكميتين مفيدتين.
لماذا تتجمع الأسماك غالبًا قرب شلال صغير أو حيث يجري الجدول بسرعة؟ لأن الماء المتحرك يخلط هواءً أكثر ويسرّع تبادل الغازات، فيكون الأكسجين الذائب أكثر هناك، والماء الجاري البارد يحمل منه أكثر أيضًا.
نشاط الفصل
ماء غازي، بمساعدة أحد الكبار. يفتح الكبير زجاجتين من الماء الغازي ببطء (دون رج): واحدة محفوظة في الثلاجة وأخرى في درجة حرارة الغرفة. اسكب كمية متساوية من كل منهما في كوبين شفافين جنبًا إلى جنب وراقب بضع دقائق. صف الفقاعات وقل أي الماءين يبدو أنه يحمل غازًا ذائبًا أكثر. واربط ذلك بالقاعدة: تذوب الغازات أقل في الماء الدافئ. لا تتذوق.
تدرّب
1
اذكر مصدرين للأكسجين الذائب في الماء.
الهواء (بمساعدة الأمواج) والبناء الضوئي للطحالب والعوالق النباتية والنباتات المائية.
2
اذكر مصدرين لثاني أكسيد الكربون في الماء.
مثلًا: الهواء، وتنفس الكائنات، وتحلل المواد الميتة، والأنشطة البشرية.
3
هل تحمل بركة دافئة أكسجينًا ذائبًا أكثر أم أقل من بركة باردة؟ اذكر السبب.
أقل، لأن الغازات تذوب أقل في الماء الدافئ.
4
يحمل الماء العذب ٩ mg من الأكسجين في كل لتر عند ٢٠ °C. كم mg في ٥ لترات؟