How polarity makes water behave strangely - Christina Kleinberg

كيف تجعل القطبية الماء يتصرّف بغرابة - كريستينا كلاينبرغ

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

المترجم: khalid marbou المدقّق: Anwar Dafa-Alla

How come some insects are able to walk

كيف تستطيع بعض الحشرات المشي

on the surface of a pond,

على سطح بركة،

but you quickly sink to the bottom

ولكنك تغرق بسرعة في القاع

when you try to walk on water?

عند محاولة المشي على الماء؟

And why do lakes freeze from the top down in winter?

ولم تتجمد البحيرات من الأعلى إلى أسفل في فصل الشتاء؟

In a word, the answer to all these questions is polarity.

في كلمة واحدة، الجواب على جميع هذه الأسئلة هو "القطبية"

Water is a simple molecule

الماء جزيئة بسيطة

made up of one oxygen atom and two hydrogen atoms,

تتكون من ذرة واحدة من الأكسجين، وذرتين من الهيدروجين،

but it is essential to life.

ولكنه ضروري للحياة.

In fact, water makes up approximately 60%

في الواقع، تشكّل المياه حوالي 60 %

of the adult human being's body weight.

من وزن جسم إنسان بالغ.

The polarity within those water molecules

القطبية داخل جزيئات الماء تلك

gives this common substance the properties

تعطي هذا الجوهر المشترك خصائص

that make it unique and life-sustaining.

تجعله فريدا ومحافظا على الحياة.

Polarity refers to the unequal sharing

القطبية تشير إلى التشارك غير المتكافئ

of electrons within a molecule.

للإلكترونات داخل جزيئة.

For water, the bonding between the oxygen atom

بالنسبة للماء، الرابطة بين ذرة الأكسجين

and two hydrogen atoms within a single water molecule

واثنين من ذرات الهيدروجين في جزيئة واحدة من الماء

is like a tug-of-war between a big, strong football player

أشبه بلعبة شد حبل ما بين لاعب كرة قدم ضخم وقوي

and a cute little toddler.

وطفل لطيف صغير.

Oxygen is a larger atom,

الأكسجين ذرة أكبر،

with more protons in its nucleus than hydrogen.

ببروتونات أكثر في نواتها من الهيدروجين.

These positive charges are like a person's physical strength.

هذه الشحنات الإيجابية هي مثل القوة البدنية للشخص.

They're able to attract

إنها قادرة على اجتذاب

the negatively charged electrons in the bond,

الإلكترونات المشحونة سلبا في الرابطة،

just like a strong individual is able to overpower

تماما مثل قدرة شخص قوي على التغلب

a weaker individual in a tug of war.

على فرد أضعف في لعبة شد الحبل.

So, oxygen is able to attract

لذا، فالأوكسجين قادر على اجتذاب

more than its fair share of electrons.

أكثر من نصيبه العادل من الإلكترونات.

Because hydrogen is smaller and has less strength,

لأن الهيدروجين أصغر حجماً وأقل قوة،

or fewer protons,

أو لديه عدد أقل من البروتونات،

it loses the tug of war

فإنه يخسر لعبة شد الحبل

and attracts fewer than its fair share of electrons.

ويجذب عددا أقل من نصيبه العادل من الإلكترونات.

So, the oxygen in water behaves as though it's negative,

لذا، فالأوكسجين في المياه يتصرف كما لو أنه سالب،

and the hydrogens behave as though they're positive.

والهيدروجين يتصرف كما لو أنه موجب.

The bonds within a single water molecule

الروابط داخل جزيئة واحدة من الماء

are called polar covalent bonds.

تسمى روابط تساهمية قطبية.

Covalent means that the electrons are shared.

تساهمية بمعنى أن الإلكترونات مشتركة.

But, as we just learned,

ولكن، كما تعلمنا للتو،

polar means that these electrons are not shared equally.

فإن القطبية تعني أن هذه الإلكترونات غير متقاسمة بالتساوي.

In water, the oxygen acts negative

في الماء، الأكسجين يتصرف بسلبية

and the hydrogens act positive.

والهيدروجين بإيجابية.

Since negative and positive attract,

وبما أن الموجب والسالب يتجاذبان،

that oxygen is attracted to the hydrogen atoms

فإن الأكسجين ينجذب إلى ذرات الهيدروجين

in neighboring water molecules.

في جزيئات الماء المجاورة.

A special type of bond forms between water molecules,

يتشكل نوع خاص من الروابط بين جزيئات الماء،

known as a hydrogen bond.

معروف باسم رابطة الهيدروجين.

Hydrogen bonds don't just happen in water either.

روابط الهيدروجين لا تحدث فقط في المياه كذلك.

They can form between a water molecule

فيمكن أن تتشكل بين جزيات الماء

and different substances that are polar or ionic.

ومواد القطبية أو أيونية مختلفة.

Water's ability to stick to itself is called cohesion,

قدرة الماء على التمسك بذاته تدعى بالتماسك

while water's ability to stick to other substances

بينما قدرة الماء على التمسك بمواد أخرى

is called adhesion.

تدعى بالالتصاق.

Now, think back to the initial questions.

الآن، فكروا مجددا في الأسئلة الأولى.

First, why are some insects able to walk on water?

أولاً، لماذا تستطيع بعض الحشرات السير على الماء؟

Surface tension due to hydrogen bonding

التوتر السطحي بسبب رابطة الهيدروجين

creates a thin film on the surface of water

ينشئ طبقة رقيقة على سطح الماء

that gives enough resistance

تعطي ما يكفي من المقاومة

for super-light insects to walk on.

للسماح للحشرات البالغة الخفة بالسير عليه.

You can't walk on it

لا يمكنك أن تمشي عليه

because the hydrogen bonds aren't strong enough

لأن روابط الهيدروجين ليست قوية بما يكفي

to hold you up.

لتبقيك على السطح.

Why does ice float on top of liquid water?

لماذا يطفو الجليد فوق الماء السائل؟

For most other substances,

بالنسبة لمعظم المواد الأخرى،

the solid state is more dense than the liquid state,

الحالة الصلبة هي أكثر كثافة من السائلة،

but that is not the case for water!

ولكن هذه ليست الحال بالنسبة للماء!

Hydrogen bonds keep water molecules

روابط الهيدروجين تبقي جزيئات الماء

farther apart in frozen water than in liquid water.

متباعدة أكثر في الماء المتجمد منه في السائل.

The farther apart the molecules are,

بقدر تباعد الجزيئات عن بعضها،

the less dense that solid is.

تقل كثافة الجسم الصلب.

So ice is about 9% less dense than water,

لذا فإن الثلج أقل كثافة من الماء، بحوالي 9 %

which means it floats on the top.

وهو ما يعني أنه يطفو في الأعلى.

That's why lakes freeze from the top down

ولهذا تتجمد البحيرات من الأعلى إلى أسفل

and aquatic life is able to survive

فتستطيع الحياة المائية البقاء على قيد الحياة

through a cold winter every year.

طوال فصل الشتاء البارد في كل عام.

It is the polarity of the water molecule

إن قطبية جزيئة الماء

and the resulting hydrogen bonding

ورابطة الهيدروجين الناتجة

that account for water's unique properties.

هي ما تعطي للماء خواصه الفريدة.

So, the reason that water is so special,

لذا، السبب في كون الماء فريدا للغاية،

from inside your cells

من داخل الخلايا الخاصة بك

to the world's oceans,

إلى المحيطات في العالم،

is simply because it is a polar molecule.

هو ببساطة لأنه عبارة عن جزيئات قطبية.