تبدي جزيئات الماء ميلا ضعيفا للتفكك ، لكنه في غاية الاهمية فيزيولوجيا

إن لقابلية الماء للتأين (Ionize)، رغم ضعفها ، أهمية مركزية بالنسبة للحياة على الأرض . وبما أن الماء يستطيع العمل كحمض كأساس ، فمن الممكن تصور تأينه على أنه تناقل بروتون بين الجزيئات ليتشكل أيون الهيدرونيوم (+^H3^O) وأيون الهيدروكسيد OH كما يلي:

وفي حقيقة الأمر فإن البروتون يرتبط مع مجموعة من جزيئات الماء، وهو لا يوجد في المحلول على شكل +H3O، بل بشكل أقرب إلى +H5O2 أو+H7O3  ومع ذلك فإننا، ولأهداف عملية، نكتب هذا البروتون " المجرد " ظاهرياً على شكل +H مع الأخذ بعين الاعتبار ألا ننسى أنه في الحقيقة مميه (Hydrated) بشدة.

وبما أن الأيونات تعاود الاتحاد باستمرار لتشكل جزيئات الماء ، والعكس بالعكس، فمن غير الممكن أن نقرر فيما إذا كانت ذرة هيدروجين أو أكسجين موجودة كأيون أم أنها ضمن جزيء الماء ، فهي أيون حينا وجزء من الماء حينا آخر ، وليس من الضروري، ولحسن الحظ ، أن ندرس الجزيئات أو الأيونات بشكل منفرد. وبما أن جراماً واحداً من الماء يحوي 3.46 × 10²² جزيئا ، فإنه من الممكن وصف تأين الماء إحصائيا ، ويكفي أن نعرف ما مدى احتمال وجود الهيدروجين كأيون أو كجزء من الماء.

وعندما نقول أن احتمال وجود الهيدروجين كأيون هو 0.10 ، فهذا يعني أن لذرة الهيدروجين فرصة واحدة من مائة فرصة لتكون أيونا  و 99 فرصة من مائة لتكون ضمن جزيء ماء. والاحتمال الحقيقي لوجود الهيدروجين كأيون في الماء النقي يساوي تقريبا 0.000000018 أو 1.8× ^9-10، وبالتالي ، فإن احتمال وجودها كجزء من الماء يساوي تقويبا 100%.

وبطريقة أخرى ، فإنه في مقابل كل أيون ^(Ion) هيدروجين أو هيدروكسيل في الماء النقي، يوجد 1.8 بليون ( أو  1.8 × 10⁹  جزيئاً من الماء ؛ ومع ذلك فإن لايونات الهيدروجين والهيدروكسيل أثر كبير ومهم على خصائص الماء.

تحسب ثابتة تفاعل تفارق الماء (Dissociation constant) التي يرمز لها بالرمز K كما يلي :

بحيث تمثل التعابير المحاطة بقوسين التركيز الجزيئي لأيونات الهيدروجين والهيدروكسيل وجزيئات الماء غير المتأينة ™. ولحساب K رقميا ، نذكو أن وزن جزيء واحد من الماء هو 18 ج ، وبالتالي فإن ليترا من الماء ( 1000جم) يحوي 1000 / 18 = 55.56 مول ( أي أن التركيز الجزيئي للماء النقي هو 55.65 جزيء /ل). وبما أن احتمال وجود الهيدروجين على شكل أيون في الماء النقي هو 1.8 × 10^-9، فإذا ضربنا نسبة الاحمال بالتركيز الجزيئي للماء ستحصل على التركيز الجزيئي لأيونات الهيدروجين أو (أيونات الهيدروكسيل) في الماء النقي وهو ¹ × ^10-7 مول / ل.

ونستطيع الآن حساب K بالنسبة للماء كما يلي:

وبنظرة متفحصة لهذه الأرقام نجد ان تركيز جزيئات الماء العالي (55.56 مول /ل) (mol/l) لا يتأثر بشكل ملحوظ بالتفارق ، وبالتالي فإن من الممكن الاتفاق على اعتباره ثابتا ودمجه بالثابتة K لنحصل على ثابتة جديدة تدعى الناتج الايوني للماء (lon product of water) ويرمز له بالرمز K_w ، وتتضح العلاقة بين K و K_w كما يلي:

نؤكد هنا على ان المقصود بالتعابير المحاطة بقوسين هو النشاط الجزيئي وليس التركيز الجزيئي.

لاحظ ان قيمة K تقدر بالمول / ل ، بينما تقدر قيمة K_w بالمول 2 /ل2، وكما يوحي اسمه ، فالناتج الايوني للماء K_w يساوي رقميا ناتج التراكيز الجزيئية لأيونات الهيدروجين والهيدروكسيل :

إن قيمة الثابتة Kw في درجة الحرارة ^o25 م تساوي (10-7)² أي 10^-14 (مول/ل)2،  وترتفع هذه القيمة بارتفاع درجة الحرارة وتنخفض بانخفاضها ؛ فعلى سبيل المثال، يكون تركيز أيونات الهيدروجين في الماء النقي في درجة الحرارة المعادلة لدرجة حرارة جسم الإنسان أعلى قليلا من 10-7 جزيء / ل. وضمن مدى التأثيرات المحدودة لمجال درجات الحرارة، تبقى Kw تساوي ^10-14 (مول/ل)2في كل المحاليل المائية حتى الحاوية منها على أحماض أو قواعد (أسس). وسنستخدم هذه القيمة لحساب قيم باهاء (pH) للمحاليل الحمضية والقاعدية القلوية).

مواضيع ذات صلة

تقدير مستوى الكلوكوز في مصل الدم للمرضى بالسكر والقلب واللثة

جمـع نمــاذج الدم وحفظها Collection and preservation of blood Samples

النحاس والنمو

العناصر النزرة Trace Elements

الانزيمــات Enzymes

البروتينات الدهنية عالية الكثافة (HDL)

البروتينات الدهنية واطئة الكثافة (LDL)

البروتينات الدهنية واطئة الكثافة جداً VLDL

البروتينات الدهنية Lipoprotein

الكليسيريدات الثلاثية Triglycerides (Tg)

الكولستيرول Cholesterol

التهاب المحيط السني والنواتج الوعائية القلبية في مرضى داء السكري