מולקולת מים

מים (H₂O) הם מולקולה פשוטה מאוד (2 אטומי מֵימָן בשילוב עם 1 אטום חַמְצָן), אך שילוב פשוט כמו מולקולת מים מאפשר את התהוותן של תכונות יוצאות דופן שהופכות את המים למֵמֵס החשוב ביותר עלי אדמות ולתומך חיוני להתפתחות החיים.

אָטוֹם החַמְצָן של מולקולת המים הוא יותר אֵלֶקְטְרוֹנֵגָטִיבִי (שְׁלִילִי חַשְׁמַלִּית) מאשר אָטוֹם המֵימָן (כלומר, הוא מושך יותר את האֱלֶקְטְרוֹנִים). כתוצאה מכך, לצד מולקולת מים עם אָטוֹם החַמְצָן יש מִטְעָן שְׁלִילִי חלקי. מוֹלֶקוּלָה עם התפלגות מטען כזו נקראת דּוּ-קֹטֶב (dipole).

מוֹמֶנְטְ דִּיפּוֹל (דּוּ-קֹטֶב) הוא הגורם למולקולת מים להימשך זו לזו (צד המימן החיובי מעט משך לצד החמצן השלילי מעט) ולמולקולות קוטביות אחרות. משיכה זו נקראת קֶשֶׁר-מֵימָן והיא אחראית לכמה מתכונות המים החשמליות, המגנטיות והפיזיקליות (המסה, התכה, רתיחה, צפיפות, צמיגות, מתח פנים וכו').

מה הם בדיוק מים ?

מים הם מֵמֵס מלחים מצוין מכיוון שהמלחים הם חומרים בעלי מבנה גבישי (סריג יוני) המורכב מיונים חיוביים ושליליים בעלי קשר יוני המחבר ביניהם, וכאשר הם מוקפים במולקולות מים הדו-קוטביות, היונים בסריג נמשכים בהתאמה לקטבים הטעונים במולקולות המים ונפרדים.

מים הם גם כן מֵמֵס טוב למולקולות אוֹרְגָּנִיּוֹת נֵיטְרָלִיּוֹת ומקיימים קשרי מימן עם מולקולות רבות המעורבות בתהליכי החיים כגון: גְּלוּקוֹז, חֶלְבּוֹנִים, חֻמְצוֹת גרעין (נוּקְלֵאָתִיּוֹת) וכו'. מכיוון שהמים הם מֵמֵס מעולה, מים אוּלְטְרָה- טְהוֹרִים מזוהמים בקלות ובמהירות.

בניסוי קְלַאסִּי שנערך, העמידו מים אוּלְטְרָה-טְהוֹרִים עם הִתְנַגְּדוּת חַשְׁמַלִּית של18.2MΩ (@25°C) בכּוֹס-מַעְבָּדָה, וההִתְנַגְּדוּת החַשְׁמַלִּית נמדדה לאורך זמן. תוך כשעה, הזיהום המהיר של המים, שנגרם מהמגע עם פַּחְמָן דּוּ-חַמְצָנִי (CO₂) מהאוויר, הוביל ליצירת יוני ביקרבונט (HCO3-) במים, וכתוצאה מכך ההִתְנַגְּדוּת החַשְׁמַלִּית ירדה מ- 18.2MΩ ל- 10MΩ תוך 9 דקות, ומ- 10MΩ ל- 4MΩ תוך 50 דקות. מה שנכון לגבי CO2 נכון גם לגבי חומרים כימיים אחרים העשויים להיות באוויר המעבדה כמו אדי חומצה ומְמִסִּים נְדִיפִים.

מים אוּלְטְרָה-טְהוֹרִים מזדהמים בקלות גם ע"י חומרים המומסים למים כשהם במגע עם כלים, כגון סיליקה מבקבוקי זכוכית, פתאלטים (Phthalates) מצינורות PVC גמישים, וקורוזיה מצנרת ברזל מגולוונת.

זו הסיבה שכדי למזער את הסיכונים לזיהומים הגורמים למִשְׁתַּנּוּת בנִסּוּיִים, יש להשתמש במים אוּלְטְרָה-טְהוֹרִים המופקים לְפִי דְּרִישָׁה (on-demand) בסמוך לשימוש בהם, לשטיפות סופיות של כלי-מעבדה ולהכנת תמיסות.

תְּכוּנוֹת פִיזִיקָלִיּוֹת וכִּימִיּוֹת שֶׁל הַמַּיִם

להלן פָּרָמֶטְרִים עיקריים של מים אוּלְטְרָה-טְהוֹרִים

תְּכוּנָה	תִּרְגּוּם	עֵרֶךְ	יְחִידָה	הֶעָרָה
אֶנְטְרוֹפְּיַת-אִדּוּי	Entropy of vaporization	109	J K-1 mol- 1
הִתְנַגְּדוּת חַשְׁמַלִּית	Resistivity	18.2	MΩ/cm	ב- 25°C
חֹם-אִדּוּי	Heat of vaporization	40.7	kJ mol- 1
חֹם-הִתּוּךְ	Heat of fusion	5.98	kJ mol- 1
מוֹלִיכוּת חַשְׁמַלִּית	Conductivity	0.055	µS/cm	ב- 25°C
מוֹלִיכוּת תֶּרְמִית	Thermal Conductivity	0.58	J-K-1m-1s- 1
מָסָה מוֹלֵקוּלָרִית	Molecular mass	18.0153	g/mole
מְקַדֵּם אֶבּוּלְיוֹסְקוֹפִּי	Ebullioscopic constant	0.51	K kg/mol
מְקַדֵּם דִּיאֱלֶקְטְרִי	Dielectric Constant	78.4		ב- 25°C
מִשְׁקָל מולקולרי	Molecular Weight	18.0153	Dalton
מֶתַח-פָּנִים	surface tension	72.75	mJ/m²	ב- 20°C
נְקֻדָּה קְרִיטִית	Critical Point	374	°C
נְקֻדָּה שְׁלוּשָׁה	triple point	0.01	°C	ב-611.73 Pa
נְקֻדַּת-הִתּוּךְ	Melting Point	0	°C
נְקֻדַּת-רְתִיחָה	Boiling Point	100	°C	ב- 1 kg/cm²
עֵרֶךְ הֲגָבָה	PH	7	pH units	ב- 25°C
צְמִיגוּת	Viscosity	0.89	cP	ב- 25°C
צְפִיפוּת (נוֹזֵל)	Density (liquid)	997.07	g/L	ב- 25°C
צְפִיפוּת (נוֹזֵל)	Density (liquid)	999.97	g/L	ב- 4°C
צְפִיפוּת (נוֹזֵל)	Density (liquid)	999.83	g/L	ב- 0°C
צְפִיפוּת (קֶרַח)	Density (ice)	920	g/L
רִכּוּז מוֹלִי	molarity	55.346	moles/L