آب را گِل نکنیم

حسن فتاحی . فاطمه محبی‌پورکانی: آب یکی از شگفت‌انگیزترین پدیده‌های زاستار یا طبیعت است. آب چنان ساده و دم‌دستی می‌نماید که در میان مردم طنزگویه‌هایی همچون «مثل آب‌خوردن» شکل گرفته است، اما به‌راستی چنین نیست و آب بسیار حیرت‌انگیز و ویژه است. آب فراوان‌ترین ترکیب شیمیایی در کره زمین است. 70 درصد روی سطح زمین را آب پوشانده که کمتر از سه درصد آن آب شیرین است. پس همین ابتدا یادمان باشد که آب شیرین و خوردنی روی زمین بسیار اندک است و بشر برای بقا نیازمند راه و چاره‌های فنی و سخت برای شیرین‌سازی آب است. 65 درصد جرم بدن انسان از آب است و بدن انسان و دیگر جانداران به‌طور مطلق نیازمند آب است. امروزه از آب در کشاورزی، دامداری و دام‌پروری، شست‌وشو، پزشکی، حمل‌ونقل، ورزش، صنعت و فراوری انرژی استفاده می‌کنیم و زندگی بدون آب ناممکن است. آب چنان مهم است که حتی در سیاره‌های اُسترخورشیدی یا فراخورشیدی هم به دنبال آب می‌گردیم. اگر آب نباشد صنعت دامپزشکی نمی‌تواند دوام آورد و خیلی زود بحران غذایی سرتاسری همه‌گیر می‌شود. ایرانیان باستان آب را سرچشمه زیست می‌دانستند و آن را ارج می‌نهادند. در فرهنگ اسطوره‌ای ایران اَناهیتا فرشته آب و باروری است. ایرانیان از آلودن آب سخت می‌پرهیزیدند؛ آن‌چنان که تاریخ‌نگاری نامور گفته گزافه نیست اگر ایرانیان باستان را آب‌پرست یا پرستنده آب بنامیم. در دیگر گستره‌های تمدنی هم چنین بود. «تالس» فیلسوف یونانی نخستین کسی بود که آب را عنصر یا بُن‌پار اصلی گیتی برشمرد و باور داشت همه‌چیز جهان از آب درست شده است.

ویژگی‌های  آب

اساسا مادّه می‌تواند بسته به شرایط فیزیکی به یکی از سه حالت جامد، مایع یا گاز باشد. آب تنها مادّه‌ای است یا تنها ترکیب شیمیایی است که در شرایط عادی کره زمین، هم‌زمان به سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. هیچ مادّه دیگری چنین نیست. فراوان‌ترین حالت آب، حالت مایع است که ما هر روز در دریاها می‌بینیم و آن را می‌نوشیم یا به شکل سیلاب با آن دست‌وپنجه نرم می‌کنیم که بخش عمده‌ای از آن برگرفته از بی‌کفایتی و بی‌دانشی در مدیریت است، اما به شکل جامد هم به حالت یخ، برف و تگرگ وجود دارد. همچنین به شکل گاز که بخار آب نمود آن است. نکته اصلی درباره ترکیب‌های شیمیایی این است که اگر دمای آنها را بکاهیم، فشرده یا متراکم می‌شوند. اگر گاز را به شیوه‌ای متراکم کنیم، مولکول‌های آن به هم نزدیک می‌شوند و مایع شکل می‌گیرد. اگر باز هم دما را پایین آوریم و سرد کنیم، مایع متراکم شده و به جامد تبدیل می‌شود. در حالت جامد مولکول‌ها کمترین فاصله را از هم دارند، اما آب همواره چنین نیست. وقتی آب مایع را سرد کنیم، مولکول‌های آن به هم نزدیک می‌شوند و آب متراکم می‌شود. این تراکم‌پذیری تا دمای چهار درجه سانتی‌گراد ادامه دارد. البته مقدار پرسون یا دقیق آن 3.98 درجه سانتی‌گراد است. در این دما آب متراکم‌ترین و چگال‌ترین حالت خود را دارد، اما اگر باز هم سردتر کنیم، آب به‌جای تراکم بیشتر منبسط می‌شود و درواقع چگالی آن کم می‌شود. در صفر درجه سانتی‌گراد چگالی یخ از چگالی آب کمتر است؛ بنابراین یخ از آب سبک‌تر است و روی آب شناور می‌ماند. به همین دلیل است که یخ‌ها روی آب در قطب شناورند و آب‌شدن آنها فاجعه‌بار. بطری آب شیشه‌ای در دمای زیر صفر می‌شکند و در زمستان حوض ترک برمی‌دارد. این در حالی‌ است که شیشه ماءالشعیر اصل به خاطر ناخالصی‌هایی که آب با دیگر مواد دارد در دماهای پایین نمی‌شکند. به هنگام زمستان در برکه‌ها و دریاچه‌ها وقتی آب یخ می‌زند، لایه‌ای از یخ روی آب را می‌پوشاند. اگر دما بسیار افت کند، لایه یخ ستبر می‌شود، اما کماکان روی آب می‌ماند. اگر به‌جای آب مادّه دیگری بود، وقتی یخ می‌زد پایین می‌رفت چون از مایعِ خود سنگین‌تر بود. سپس لایه رویی دوباره یخ می‌زد و پایین می‌رفت و این روند کماکان تکرار می‌شد. با این روند کل دریاچه یخ می‌زد و جانوران و گیاهان آبزی همگی نابود می‌شدند. چون یخ سبک‌تر از آب است نمی‌گذارد آب زیر لایه یخ منجمد شود و از سویی نور را هم از خود عبور می‌دهد؛ بنابراین ماهیان و دیگر جانوران و گیاهان آبزی می‌توانند بی‌گزند از فنا، زندگی کنند. یخ‌بستن آب حتی در فرسایش صخره‌ها هم نقش مهمی دارد. وقتی آب یخ می‌زند در صفر درجه و پایین‌تر صخره را می‌شکند که از دیدگاه زمین‌شناسی پدیده‌ای جالب است. در کنار دریای آزاد آب در 

صد درجه جوش می‌آید و در صفر درجه یخ می‌زند. اگر فشار هوا کمتر باشد نقطه‌ جوش پایین‌تر می‌آید. برای نمونه بر فراز قله اورست آب در دمای کمتر از 70 درجه سانتی‌گراد جوش می‌آید. در مقابل هرچه فشار بیشتر باشد دمای جوش و گداز بالاتر می‌رود. در ژرفای اقیانوس‌ها آب تا در حدود 400 درجه سانتی‌گراد مایع است. گرمای ویژه مقدار گرمایی است که اگر به جرم معینی از یک مادّه بدهیم دمای آن یک درجه بالاتر می‌رود. گرمای ویژه آب بسیار بالاست. یک کالری یا 4.2 ژول گرما نیاز است تا دمای یک گرم آب معمولی یا آب سبک یک درجه بالاتر رود. برای قیاس، گرمای ویژه فلز مس بیش از 10 برابر کمتر از آب است. همچنین گرمای ویژه شن 0.3 ژول است یعنی 14 برابر کمتر از آب. اگر سطل آبی را در تابستان جلوی آفتاب بگذارید آب گرم خواهد شد، اما نه آن اندازه که سنگفرش خیابان یا خاک گرم می‌شود. اگر روی سنگفرش پا بگذارید پایتان خواهد سوخت اما اگر دستتان را درون سطل آب کنید دستتان نمی‌سوزد. طی فرگشت برخی جانداران سُم‌هایی را به دست آورده‌اند که در گرمای طاقت‌فرسا نگذارد پای حیوان بسوزد. شترهای بیابان‌های سوزان را به یاد آورید. از آب برای سردکردن در صنعت استفاده می‌کنند. از موتور خودرو تا رآکتورها یا واکنشگاه‌های هسته‌ای. البته همه رآکتورهای هسته‌ای را با آب خنک نمی‌کنند، اما در روند صنعتی تولید انرژی در نیروگاه‌های هسته‌ای از آب در جاهای مختلف با کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود. از قلب رآکتور که درون آب است تا استخر نگهداری پسماند. به خاطر همین ویژگی آب است که آب دریاها در شب و روز تفاوت دمایی چشمگیری ندارد؛ وگرنه زیست جانداران دریایی به خطر می‌افتاد و در پی آن بخشی از امنیت غذایی بشر و چه جنگ‌ها که بر سر غذای دریایی رخ نمی‌داد. حتی این ویژگی آب در تنظیم اقلیم زمین هم بسیار مهم است.

آب  از  چه  ساخته  شده  است؟

کوچک‌ترین جزء آب مولکول آب است. از دو مولکول هیدروژن و یک مولکول اکسیژن ساخته شده است. هسته اتم هیدروژن سبک از یک پروتون تشکیل شده و یک الکترون هم به دور آن می‌چرخد. بُن‌پار اکسیژن از هیدروژن بسیار سنگین‌تر است و هشت الکترون دور هسته در چرخش‌اند. در مولکول هیدروژن بار برقی یا همان بار الکتریکی هیدروژن مثبت و بار برقی اکسیژن منفی است. یک نوع هیدروژن دیگر وجود دارد که در هسته آن علاوه بر پروتون، یک نوترون هم وجود دارد. به آن دوتریوم می‌گویند و با حرف «D» نشانش می‌دهند؛ بنابراین سه نوع آب خواهیم داشت. یکی آب سبک است که با دیسول یا فرمول شیمیایی آن همگی آشنا هستیم. دو نوع آب دیگر هم داریم. یکی آب نیمه‌سنگین و دیگری آب سنگین. بی‌شک در 10 سال گذشته از اخبار سیاسی یا دانشی که پرونده هسته‌ای ایران را گزارش می‌کنند واژه آب سنگین را شنیده‌اید. آب نیمه‌سنگین از یک اتم اکسیژن، یک اتم دوتریوم و یک اتم هیدروژن ساخته شده و آب سنگین از دو اتم دوتریوم و یک اکسیژن.

هیدروژن  و  اکسیژن  از  کجا  آمده‌اند؟

هیدروژن در هر کجای گیتی که باشد فقط یک بار پدید آمده است. در آغاز گیتی و در مهبانگ، اما اکسیژن هم‌زمان با هیدروژن پدیدار نشده است. گیتی برآمده از مهبانگ باید صدها میلیون سال صبوری می‌کرد تا کارخانه‌های فراورش اکسیژن به کار بیفتند. آن کارخانه‌ها ستارگان هستند. هر ستاره‌ای نمی‌تواند اکسیژن بسازد. برای نمونه خورشید چنین توانی ندارد. ستارگانی در گیتی اکسیژن فراوری می‌کنند که جرمشان دست‌کم 10 برابر جرم خورشید است. ستارگان پرجرم منفجر می‌شوند و مواد درون خود را به فضای اندراختری پرتاب می‌کنند. در آن فضاها با هیدروژن‌هایی که از مهبانگ پدید آمده‌اند ترکیب شده و آب را می‌سازند. فضای اندراختری یا میان‌ستاره‌ای پر است از ابرهای غول‌آسایی که از مولکول‌های گوناگون تشکیل شده است و آب یکی از آنهاست. آبی که در بدن ما و در سیاره ما وجود دارد بخشی از آن آبی است که در ابر آغازین سازنده راژمان یا سامانه خورشیدی وجود داشته است. سیاره زمین هنگام به‌وجودآمدنش بسیار داغ بود، بنابراین نمی‌توانست آب را درون خود نگه دارد، اما سردشدن آرام زمین در کنار نیروی گرانشی کافی آن سبب شد هم آب روی زمین دوام یابد و هم جوّ بتواند در کمند سیاره بماند. آب روی کره زمین را دنباله‌دارها و سیارک‌ها که از ابر آغازین بر جای ‌مانده‌اند، تأمین کرده‌اند. آری، آبی که امروز به شکل سیل جاری می‌شود، پدیده‌ای شگفت است و مشکل در نادانشی و نامدیریتی است که نمی‌دانند چگونه با آب رفتار کنند. آب برای دانایان بخشنده است و برای نادانان و زیاده‌خواهان ویرانگر. آب را گِل نکنیم.