اگر تا به حال شکر را در لیموناد (یا چای یا هر نوشیدنی دیگر بر پایه آب) مخلوط کرده اید و حل شدن آن را تماشا کرده اید، پس قبلاً خواص حلال آب را در عمل مشاهده کرده اید. حلال به سادگی ماده ای است که می تواند مولکول ها و ترکیبات دیگری را که به عنوان املاح شناخته می شوند حل کند. مخلوط همگن حلال و املاح محلول نامیده می شود و بیشتر شیمی زندگی در محلول های آبی یا محلول هایی با آب به عنوان حلال اتفاق می افتد. در این مقاله می خواهیم درباره املاح موجود در آب صحبت کنیم. البته بیشتر منظور ما از املاح در این مقاله، آن دسته از موادی هستند که به طور بالقوه در آب وجود دارند.
آب به دلیل قطبیت و توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی، حلال بسیار خوبی است، به این معنی که می تواند انواع مختلفی از مولکول ها را حل کند. بیشتر واکنش‌های شیمیایی مهم برای حیات در یک محیط آبی در داخل سلول‌ها انجام میشود و ظرفیت آب برای حل کردن طیف گسترده‌ای از مولکول‌ها کلیدی است که اجازه می‌دهد این واکنش‌های شیمیایی انجام شوند.
خواص حلالیت آب
آب به دلیل توانایی آن در حل طیف گسترده ای از املاح، گاهی اوقات «حلال جهانی» نامیده می شود. با این حال، این نام کاملاً دقیق نیست، زیرا برخی از مواد (مانند روغن ها) وجود دارند که به خوبی در آب حل نمی شوند. به طور کلی، آب در حل کردن یون ها و مولکول های قطبی خوب است، اما در حل کردن مولکول های غیرقطبی ضعیف است. (یک مولکول قطبی مولکولی است که خنثی یا بدون بار است، اما دارای یک توزیع داخلی نامتقارن بار است که منجر به نواحی تا حدی مثبت و تا حدی منفی می شود.)
املاح آب چیست؟
هر مولکول آب متشکل از 3 اتم شامل دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن است. آب میتواند مواد زیر را در خود داشته باشد :
مواد محیطی مانند مواد معدنی، مواد ناشی از تصفیه آب مانند کلر، ذرات ناشی از شبکه انتقال و توزیع آب مانند زنگ زدگی، رسوب، میکروب ها مانند سودوموناس و اجزای آلودگی باقیمانده مانند ناخالصی های آلی، آفت کش ها، هورمون ها.
علت وجود املاح در آب چیست؟
دلایل وجود املاح مختلف در آب، شامل موارد زیر است :
1. عبور از میان لایه های مختلف زمین: آب همیشه با سنگ‌ها و انواع خاک در ارتباط است و از این راه مواد معدنی و املاح از سنگ‌ها و خاک جذب و وارد آب میشوند.
2. واکنش های شیمیایی: آب به عنوان یک حلال میتواند مواد معدنی را از سنگ‌ها و خاک در خود حل کند.
3. فرایندهای زیستی: در فرآیندهای زستی مانند تجزیه سنگ‌ها توسط باکتری‌ها و قارچ‌ها، املاح و مواد معدنی آزاد میشوند و به آب منتقل میشوند.
4. فعالیت های انسانی: فعالیت‌های انسانی مانند کشاورزی، صنعت و استفاده از مواد شیمیایی نیز میتواند منجر به ورود املاح به آبهای زیرزمینی و سطحی شود.
املاح موجود در آب شامل چه موارد میشود؟
آب غالبا دارای املاح زیر است :
1. کلرید سدیم (NaCl)
کلرید سدیم که به نمک شناخته میشود، به آسانی در آب حل شده و محلولی را تشکیل می دهد که در محدوده مجاز برای فعالیت های بدن ضروری است. هنگامی که NaCl در آب حل می شود، به یون های سدیم (Na+) و کلرید (Cl-) تجزیه می شود که الکترولیت های ضروری برای عملکرد سلولی هستند. وجود کلرید سدیم در آب به حفظ تعادل اسمزی کمک ، تکانه های عصبی را تنظیم و از عملکردهای بیولوژیکی مختلف که برای سلامتی انسان حیاتی است پشتیبانی می کند.
2. پتاسیم (K+)
پتاسیم به صورت طبیعی از طریق تجزیه بیولوژیکی سنگ ها به جریان های آبی وارد میشود. این ماده، یک فلز قلیایی مهم است که به صورت یون در آب حل شده و در تنظیم فعالیت عصبی، عضلانی، و تعادل الکترولیتی نقش دارد. وجود این یون در آب در محدوده مجاز، برای بسیاری از عملکردهای فیزیولوژیکی ضروری است و سلامت کلی انسان را ارتقا می دهد.
3. کلسیم (Ca2+)
یون کلسیم به طور طبیعی از منابع مختلف به وسیله شسته شدن سنگ ها و کانی ها توسط آب، باران یا تجزیه بیولوژيکی وارد آب میشود. این آبها ممکن است به تدریج به داخل رودخانه ها، جریان های آب زیرزمینی یا دریا ورود کنند. کلسیم، به عنوان یک عنصر ضروری در محیط زیست و برای حفظ سلامت استخوان‌ها و دندان‌ها در انسان اهمیت دارد.
4. منیزیم (Mg2+)
منیزیم به طور طبیعی از طریق عبور آب بر روی بستر سنگ‌ها و خاک های حاوی منیزیم، به شکل یون منیزیم به جریان های آبی وارد میشود. این یون در رودخانه‌ها، دریاها و آبهای زیرزمینی وجود دارد و در فعالیت‌های بیولوژیکی و عملکرد های مختلف سلولی در انسان نقش مهمی ایفا میکند. یون منیزیم نقش مهمی در حفظ سلامت استخوان، فعالیت عضلات، انتقال انرژی، و تعادل الکترولیتی دارد.
5. نیترات (NO3-)
نیتراتها اغلب از منابع طبیعی و انسانی به بدنه جریان های آبی وارد میشوند. منابع دیگر آن، کودهای شیمیایی است که در کشاورزی استفاده میشوند. استفاده فراوان از کودها میتواند منجر به نفوذ بیش از حد نیترات به خاک شود که در نهایت به وسیله باران یا آبهای زیرزمینی به جریان‌های آب میرسد. نیتراتها در مقادیر بیش از حد مجاز در آب، میتوانند عوارض منفی بر کیفیت آب و سلامت محیط زیست داشته باشند.
6. آهن (Fe2+) و (Fe3+)
یون آهن به دو شکل خود، از طریق فعالیت های طبیعی همچون تخریب و تجزیه سنگ ها، فرسایش خاک یا عبور جریان های آب از روی سنگ های حاوی آهن به آب وارد میشود.وجود آهن در محدوده های غیرمجاز در آبها ممکن است اثرات مخربی بر روی اکوسیستم‌ها و کیفیت آب داشته باشد.
7. کربنات (CO3^2-)
یون کربنات از راه های مختلفی به جریان‌های آب وارد شود. این راه ها شامل تجزیه و تحلیل سنگ ها و کانی های دارای مواد کربناته مانند آهک، فرسایش و تجزیه خاک های کربناته،فعالیت های زیستی میکروارگانیسم ها و فعالیت های انسانی میباشد. کربنات ها در حدود مجاز، آلودگی در آب به شمار نمی آیند اما میتوانند در تشکیل سنگهای رسوبی مانند آهک و دولومیت نقش داشته باشند.
8. آمونیوم (NH4+)
یون آمونیوم میتواند از منابع مختلف به جریان‌های آب وارد شود. برای مثال تجزیه و تحلیل مواد آلی گیاهی یا حیوانی، فعالیت های بیولوژیکی میکروارگانیسم ها و یا استفاده از کودهای آمونیوم دار میتواند موجب ورود و افزایش غلظت آمونیوم در آب شوند. وجود مقادیر زیاد آمونیم در آب، به عنوان آلودگی آب شناخته میشود و می تواند بر کیفیت و سلامت انسان و محیط زیست اثر مخرب داشته باشد.
اگرچه ممکن است آب شفاف به نظر برسد، اما همیشه حاوی ذرات میکروسکوپی زیادی است که برخی از آنها ممکن است برای سلامتی انسان خطرناک باشند. رایج ترین انواع ذرات موجود در آب آشامیدنی شامل کیست های انگل مانند ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم، الیاف آزبست، باکتری ها، رسوبات فلزات سنگین از جمله سرب است. ذرات معلق در آب موجب افزایش کدورت میشود.
املاح موجود در آب مفیدند یا مضر؟
املاح موجود در آب در حدود کم و به میزان متناسب با استانداردها و سطوح مجاز، به طور کلی برای سلامت انسان مشکل ایجاد نمی‌کنند. اما، اگر سطح املاح به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یابد یا مواد آلوده کننده مضاف شوند، ممکن است بهداشت آب تأثیر بگذارد و خطراتی ایجاد کند. اگر مقدار مواد معدنی محلول از 1000 میلی گرم در لیتر (میلی گرم در لیتر) بیشتر شود، معمولاً آب برای آشامیدن مطلوب در نظر گرفته نمی شود. آب با چند هزار میلی گرم در لیتر مواد معدنی محلول به عنوان کمی شور طبقه بندی می شود.آب برخی از چاه ها و چشمه ها حاوی غلظت های بسیار زیادی از مواد معدنی محلول است و برای انسان و سایر حیوانات و گیاهان قابل تحمل نیست. مواد معدنی محلول در غلظت های زیاد می توانند برای حیوانات یا گیاهان خطرناک باشند.
به عنوان مثال، سدیم زیاد در آب ممکن است برای افرادی که ناراحتی قلبی دارند مضر باشد. بور یک ماده معدنی است که در مقادیر کم برای گیاهان مفید است، اما برای برخی گیاهان فقط در غلظت های کمی بیشتر سمی است. برخی مشکلات مرتبط با وجود املاح در آب عبارتند از:
- سلامت انسان: مقدار زیادی از برخی املاح ممکن است برای سلامت انسان مضر باشد. برخی از املاح، مانند برخی فلزات سنگین به میزان زیاد، میتوانند مشکلات زیادی را برای سلامتی انسان ایجاد کنند.
- طعم و بو: املاح زیاد در آب میتوانند به آب طعم و بوی نامطلوبی بدهند.
- تاثیرات منفی بر محیط زیست: افزایش میزان املاح در آب میتواند تأثیرات منفی بر محیط زیست به ویژه بر حیات آبزیان و گیاهان داشته باشد.
- آلودگی‌های شیمیایی: اگر آب حاوی مواد آلوده ای که ناشی از فعالیت های انسانی مانند پسماندهای صنعتی یا کشاورزی شود، خطر زیادی برای انسان و محیط زیست به همراه خواهد داشت.
برای اطمینان از ایمنی آب مصرفی، تست و مانیتورینگ منظم آب، استفاده از سیستم های تصفیه و رعایت استانداردهای بهداشتی آب الزامی میباشد. در ادامه به طور خاص به معرفی املاح متداول موجود در آب یعنی کلسیم، منیزیم و آهن میپردازیم.
سخن پایانی
آب مایه حیات و یک عنصر حیاتی در زندگی انسان ها و موجودات زنده است. به همین دلیل شناخت املاح موجود در آب نقش اساسی در زندگی انسان ها دارد. در این مقاله ما املاح آب را نام بردیم و درباره مفید یا مضر بودن آن صحبت کردیم. با توجه به فواید آب و نیاز به وجود برخی املاح در آن، شناخت این املاح و غلظت آن ها اهمیت دارد. درصورتیکه سوالی در این زمینه دارید در قسمت نظرات با ما به اشتراک بگذارید.
