ذوبانية الغازات في الماء وتأثيرها على الكائنات المائية

الصف الأول الثانوي • العلوم المتكاملة • الوحدة الأولى: البيئة المائية • الدرس السابع

مستر سعيد الشيخ
للتواصل: 01098395003
● غاز الأكسجين O₂ (أحمر) ● غاز ثاني أكسيد الكربون CO₂ (أزرق)
١

فكّر 🤔

نسبة الأكسجين في الهواء الجوي أعلى من نسبة CO₂ بحوالي 500 مرة. لما الغازين يدخلوا الماء، تفتكر أنهي غاز هيدوب أكتر؟

٢

جرّب 🔬

O₂:CO₂=500:1

كل نقطة حمراء = جزيء أكسجين، والنقطة الزرقاء = جزيء CO₂. (النسبة التقريبية في الهواء: O₂ حوالي 21% ، CO₂ حوالي 0.04%)

O₂:CO₂=1:50
ذوبانية O₂ في الماء
ذوبانية CO₂ في الماء

الخلاصة: الأكسجين هو الأكتر في الهواء، لكن CO₂ هو الأكتر ذوبانًا في الماء (حوالي 50 مرة).

ماء عذب
ذوبانية الغازين

100% (الأساس للمقارنة)

لاحظ: عدد النقط (الغازات الذائبة) في الماء العذب أكبر.

عدد النقط تمثيل مبسّط للتوضيح فقط.

٣

استنتج 📝

الذوبانية: قدرة المُذاب (solute) على الذوبان في المُذيب (solvent) لتكوين محلول متجانس عند درجة حرارة وضغط معينين.
أو: أقصى كمية مطلوبة من المُذاب في حجم معين من المُذيب لتكوين محلول مشبع ومستقر عند درجة حرارة وضغط معينين.
تتأثر الذوبانية بعدة عوامل: درجة الحرارة • الضغط • طبيعة المواد.
قانون الذوبانية: ذوبانية الغاز في المحلول = كتلة الغاز المذاب ÷ حجم المحلول
في الظروف العادية: نسبة O₂ في الهواء أعلى من نسبة CO₂ بحوالي 500 مرة • ذوبانية O₂ في الماء أقل من ذوبانية CO₂ بحوالي 50 مرة • ذوبانية الغازين في مياه المحيط المالحة أقل بحوالي (20% – 30%) من ذوبانيتهما في الماء العذب.
١

فكّر 🤔

سخّنت كوباية ماء فيها غازات ذايبة. هل كمية الغازات الذايبة هتزيد ولا هتقل؟ وأنهي غاز نقصه هيبقى أكبر؟

٢

جرّب 🔬

0° بارد ❄️60° ساخن 🔥
ماء
الغازات الذائبة في الماء 0204060 20°م 🔥🔥🔥 ⬆ الغازات الهاربة تطلع لفوق
O₂ الذائب
0.042
جم لكل 1 كجم ماء
CO₂ الذائب
1.6
جم لكل 1 كجم ماء
نسبة النقص عن الماء عند 0°م
O₂ نقص 0%
CO₂ نقص 0%

عدد النقط تمثيل مبسّط للتوضيح، والقيم من الرسم البياني بالكتاب (تقريبية).

العلاقة بين ذوبانية O₂ ودرجة الحرارة
العلاقة بين ذوبانية CO₂ ودرجة الحرارة

الخطوط المتقطعة الرمادية = قراءات الكتاب عند 20°م و50°م. الخط الملوّن المتحرك = درجة الحرارة اللي إنت ضابطها.

٣

استنتج 📝

بصفة عامة: تقل ذوبانية الغازين في الماء عند درجات الحرارة الأعلى.
مع ارتفاع درجة الحرارة من (20°م) إلى (50°م): تتناقص ذوبانية غاز O₂ في الماء العذب، وتتناقص ذوبانية غاز CO₂ في الماء العذب. وتتناقص نسبة غاز CO₂ الذائب في الماء بمعدل أكبر من تناقص نسبة غاز O₂ الذائب.
وفي الماء المالح: تقل ذوبانية الغازين إلى نسبة 70% – 80% من ذوبانيتهما في الماء العذب.
١

فكّر 🤔

إيه مصدرين الأكسجين في الماء؟ وليه الأسماك محتاجة الأكسجين المذاب؟

٢

جرّب 🔬

أولًا: مصادر الأكسجين في البيئة المائية
الهواء الجوي (المصدر الرئيسي للأكسجين) الماء O₂ O₂ O₂ O₂ الأمواج بتزوّد معدل التبادل عوالق نباتية (فيتوبلانكتون) بتعمل بناء ضوئي O₂ O₂ O₂

—


ثانيًا: أهمية الأكسجين المذاب للكائنات المائية

اختار مستوى الأكسجين المذاب في الحوض وشوف تأثيره:

الأكسجين المذاب
—
١ تعزيز التنفستحسين قدرة الكائنات على التنفسضعيف
٢ تحسين التمثيل الغذائيتدعيم الأيض وتعزيز النموضعيف
٣ زيادة النشاطالسباحة • الصيد • التكاثرضعيف
٤ توازن النظام البيئيأسماك • لافقاريات • نباتاتضعيف

حركة الأسماك والنقط مبسّطة للتوضيح.

٣

استنتج 📝

مصادر الأكسجين: يتوفر غاز الأكسجين في الماء من خلال عمليتين: (١) عملية تبادل الغازات بين الغلاف الجوي والماء، (٢) عملية البناء (التمثيل) الضوئي. والهواء الجوي هو المصدر الرئيسي للأكسجين في الماء.
العوالق النباتية (الفيتوبلانكتون): كائنات حية مجهرية تقوم بعملية البناء الضوئي وتشكل الغذاء الرئيسي لكائنات أخرى كالأسماك الصغيرة.
الأهمية: للأكسجين المذاب دور مهم في إنتاج الطاقة اللازمة لقيام الكائنات البحرية بالعمليات الحيوية، عن طريق أكسدة جزيئات الجلوكوز (المصدر الرئيسي للطاقة) خلال عملية التنفس الخلوي فيما يُعرف «بعملية الهدم» وهي إحدى عمليتي التمثيل الغذائي (الأيض).
١

فكّر 🤔

غاز CO₂ بيدخل الماء منين؟ ولو زاد في الماء، تفتكر هيحصل إيه للكائنات المائية؟

٢

جرّب 🔬

اضغط على أي مصدر عشان تشوفه لوحده:

CO₂ CO₂ CO₂ ① الهواء الجوي المصدر الرئيسي ② تنفس خلوي CO₂ CO₂ ③ أنشطة بشرية

الأنشطة البشرية مثل: (١) التلوث الصناعي (٢) تحلل المواد العضوية التي تحملها مياه الصرف الزراعي.

الانتشار: CO₂ بيتحرك من التركيز الأعلى للأقل
الماء (تركيز CO₂ عالٍ) خلية طحلب (تركيز أقل)
CO₂ في الماء: 36
CO₂ داخل الخلية: 0

الحركة مُبطّأة ومبسّطة للتوضيح.

الانتشار: تحرك الجزيئات أو الأيونات من وسط ذي تركيز عالٍ إلى وسط ذي تركيز منخفض.
تحصل النباتات المائية والطحالب على CO₂ بخاصية الانتشار، فيُستخدم في البناء الضوئي لتكوين الكربوهيدرات مثل الجلوكوز:
6CO₂ + 12H₂O ⟶ C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂(بوجود ضوء الشمس والكلوروفيل — الجلوكوز هو الناتج)
طبيعيزيادة كبيرة
ذوبان CO₂ في الماء بتركيز أكبر
مما يزيد من ▶
تكوّن حمض الكربونيك (H₂CO₃)
مما يؤدي إلى ▶
انخفاض قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) للماء
بيض ويرقات (مراحل حساسة)
مقياس pH
قاعدي أكترحمضي أكتر
طبيعي

التحمض: انخفاض قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) للماء نتيجة تكوّن الأحماض، كحمض الكربونيك الناتج عن ذوبان CO₂ في الماء. وهو ضارٌّ بكثير من الكائنات المائية خاصةً التي تمر بمراحل حساسة من دورة حياتها مثل البيض واليرقات.

ارتفاع نسبة CO₂ في الماء
▶
انخفاض نسبة O₂ المذاب في الماء
مما يعوق ▶
تنفس الكائنات الحية المائية
التنفس عادي 😊
CO₂ يزيد
O₂ المذاب يقل

عدد النقط تمثيل مبسّط للتوضيح.

زيادة CO₂ في الماء
▶
CaCO₃ (شحيحة الذوبان) تتحول إلى Ca(HCO₃)₂ (قابلة للذوبان)
▶
تعثّر التكلس ← ضعف الدعامة ← ضعف النمو
صدفة (هيكل من CaCO₃)
تكوين الهيكل (التكلس)
نمو الأسماك (توازن الكالسيوم)
تحوّل CaCO₃ ← Ca(HCO₃)₂
الدعامة الداخلية: هيكل داخلي عظمي في الأسماك والثدييات البحرية (مثل الدلافين والحيتان) من فوسفات الكالسيوم + بروتين الكولاجين (مثل البلطي).
الدعامة الخارجية: الكيتين (مثل الجمبري) أو كربونات الكالسيوم CaCO₃ التي تترسب في عملية «التكلس» (مثل المحار والمرجان).
٣

استنتج 📝

مصادر CO₂: (١) عملية تبادل الغازات بين الغلاف الجوي والماء (الهواء الجوي هو المصدر الرئيسي) (٢) عملية التنفس الخلوي للكائنات البحرية (٣) الأنشطة البشرية، مثل التلوث الصناعي وتحلل المواد العضوية التي تحملها مياه الصرف الزراعي.
الأهمية: يعتبر CO₂ عنصرًا رئيسيًا وهامًا في عملية البناء الضوئي لتكوين المواد العضوية كالكربوهيدرات مثل الجلوكوز.
التأثيرات السلبية لزيادة CO₂: ١) التحمض ٢) ضعف التنفس ٣) ضعف الدعامة.
التكلس: عملية تعتمد عليها العديد من الكائنات البحرية لتكوين أصدافها أو هياكلها العظمية من كربونات الكالسيوم (شحيحة الذوبان في الماء). وزيادة CO₂ تؤثر على توازن الكالسيوم في أجسام الأسماك مما يضعف نموها، وتعوق عملية التكلس.
١

فكّر 🤔

لو CO₂ قلّ في الماء، إيه اللي هيحصل للنباتات المائية والطحالب؟ وبعدها للأسماك اللي بتاكلها؟

٢

جرّب 🔬

طبيعينقص شديد
البناء الضوئي بكفاءة عالية
الطاقة المتاحة في سلسلة الغذاء
كائنات منتجة (نباتات وطحالب)
مستهلك أول (أسماك صغيرة)
مستويات أعلى من السلسلة
قيمة pH للماء
قاعدي أكترحمضي أكتر
١ انخفاض كفاءة البناء الضوئي ونقص إنتاج الطاقة
نقص CO₂ في الماء
يؤدي إلى ▶
انخفاض معدل البناء الضوئي
مما يترتب عليه ▶
نقص تكوين السكريات + ضعف إنتاج الطاقة
٢ التأثير على سلاسل الغذاء
النقص في مستوى CO₂ المذاب
يؤدي إلى ▶
نقص معدل تكوين السكريات كالجلوكوز
مما يحد من ▶
مخزون الطاقة في الكائنات المنتجة (العوالق النباتية والطحالب)
وبالتالي ▶
تقل الطاقة المتاحة للكائنات الحية في المستويات الأعلى من سلاسل الغذاء
٣ خلل في توازن الرقم الهيدروجيني للماء
التركيزات المنخفضة من CO₂
قد تؤدي إلى ▶
زيادة قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) للماء
مما يؤثر سلبًا على ▶
الأنواع الحساسة التي تتكيف مع مدى معين من الرقم الهيدروجيني

القيم والأعمدة تمثيل مبسّط للتوضيح.

٣

استنتج 📝

تأثير نقص CO₂ المذاب: ١) انخفاض معدل كفاءة عملية البناء الضوئي ونقص إنتاج الطاقة ٢) التأثير على سلاسل الغذاء ٣) خلل في توازن الرقم الهيدروجيني للماء.
السلسلة الغذائية: مسار يعبر عن انتقال المواد الغذائية والطاقة من كائن حي إلى آخر في نظام بيئي ما، وتتكون من عدة مستويات بحيث تبدأ بالكائنات المنتجة ثم الكائنات المستهلكة.
✏️

اختبر نفسك

أجبت: 0 / 0نتيجتك (من أول محاولة): 0
✍️

أسئلة مقالية (اكتب إجابتك ثم قارن)

عن المحاكاة

محاكاة تفاعلية لدرس «ذوبانية غازي O₂ وCO₂ في الماء» من الوحدة الأولى (البيئة المائية) للصف الأول الثانوي، من إعداد مستر سعيد الشيخ.

تتبع ترتيب الكتاب: الذوبانية في الظروف العادية، تأثير الحرارة والملوحة، الأكسجين ومصادره وأهميته، ثاني أكسيد الكربون وتأثيراته (التحمض وضعف التنفس وضعف الدعامة)، ثم تأثير نقص CO₂.

لكل جزء خطوات: فكّر، جرّب، استنتج. وتنتهي بأسئلة اختر وعلّل مع تصحيح فوري. تعمل على الموبايل والكمبيوتر، ويمكن عرضها بملء الشاشة في الحصة.