Page 11 - israel water resources

‫פרק ‪ :1‬המים בטבע — הקדמה‬ ‫‪4‬‬

‫החמצן השליליים פונים אליו‪ .‬מבנה זה נקרא‬ ‫‪.1‬א‪ .‬תכונות כימיות ופיזיקליות של המים‪:‬‬
‫מעטפת הידרטציה‪.‬‬
‫לגר׳ מעלה‪ .‬המים‪ ,H2O ,‬מורכבים משני‬ ‫למים אין טעם‪ ,‬ריח או צבע‪ .‬המים רותחים‬
‫תכונה נוספת המקנה למים את‬ ‫יסודות — חמצן ומימן‪ .‬הם ניתנים לפירוק‬ ‫בטמפרטורהשל ‪1000C‬וקופאיםבטמפרטורה‬
‫תכונתם המיוחדת היא יצירתם של קשרי‬ ‫לשני היסודות באמצעות זרם חשמלי‪,‬‬ ‫של‪1.0Ĥ0CđĕČ‬צ‪Č‬פיפות המים בטמפרטורת הסביבה‬
‫המימן בין המולקולות‪ .‬המולקולות נמשכות‬ ‫בהכנסת שתי אלקטרודות חשמליות לתוך‬ ‫היא ‪ 1‬גר׳ לסמ״ק‪ ,‬וקיבול החום הוא ‪ 1‬קלוריה‬
‫זו לזו באופן שהקצה החיובי (אטומי המימן)‬ ‫מכל מים‪ .‬שני הגזים שייווצרו יתרכזו ליד‬
‫במולקולה אחת נמשך לקצה השלילי‬ ‫שתי האלקטרודות‪ .‬אם נשווה את היחס בין‬ ‫‪H‬‬ ‫‪č‬‬ ‫‪Č‬‬
‫(החמצן) במולקולה השכנה (איור ‪.1‬א)‪,‬‬ ‫משקלי הגזים יתברר שנתקבלו ‪ 11.2%‬מימן‬ ‫‪HO‬‬
‫ולכן מולקולות המים נמשכות זו לזו בחוזקה‬ ‫‪H‬‬ ‫‪b+‬‬
‫וקשה להפריד ביניהן בקלות‪ .‬התוצאה היא‬ ‫ו־‪ 88.8%‬חמצן‪.‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪OH‬‬ ‫‪H‬‬
‫שלמים יש מתח־פנים גבוה‪ 72.7 ,‬דין לס״מ‬ ‫המים הם מ ֵמס מצוין‪ .‬תכונה זו נובעת‬ ‫‪OH‬‬
‫(בטמפרטורה של ‪ ,)200C‬היינו ערך גבוה‬ ‫במישרין מהמבנה המרחבי של מולקולת‬ ‫‪2b< O‬‬ ‫‪105°‬‬
‫בהשוואה לנוזלים אחרים‪ .‬תוצאה נוספת היא‬ ‫המים (איור ‪.1‬א)‪ .‬שלושת האטומים אינם‬ ‫‪HO H‬‬ ‫‪HOH‬‬
‫שערך החום הכמוס במים‪ ,‬דהיינו האנרגיה‬ ‫מחוברים בקו ישר אלא יוצרים זווית של‬ ‫‪H‬‬
‫הדרושה להפרדת המולקולות זו מזו באידוי‪,‬‬ ‫‪ ,1050‬החמצן באמצע ושני אטומי המימן‬ ‫‪H‬‬ ‫‪HO H‬‬ ‫‪b+‬‬
‫הוא ‪ 580‬קלוריות לגר׳‪ ,‬שהוא גבוה בהשוואה‬ ‫משני צדדיו‪ .‬המבנה הזוויתי של המולקולה‪,‬‬ ‫‪OH‬‬
‫והעובדה שהחמצן מושך אלקטרונים חזק‬ ‫‪Ď‬‬
‫לחומרים אחרים‪.‬‬ ‫יותר‪ ,‬גורמים למולקולה להתנהג כגוף בעל‬ ‫‪ď‬‬
‫הצפיפות ה ְמרבית של המים מתקבלת‬ ‫שני קטבים חשמליים‪ ,‬הנקרא דיפול‪ .‬זו‬
‫בטמפרטורה של ‪ ,40C‬דהיינו מעל טמפרטורת‬ ‫הסיבה שהמים ממסים בעוצמה רבה חומרים‬ ‫‪Na+ Cl-‬‬
‫הקפיאה‪ .‬זו הסיבה לכך שקרח צף על המים‬ ‫אנאורגניים הטעונים חשמלית‪ .‬בתמיסה‪,‬‬
‫ואינו שוקע מטה כמו בתהליך ההתמצקות‬ ‫מולקולות המים עוטפות אניון (כגון ־‪)Cl‬‬ ‫איור ‪.1‬א‪( :‬א) מבנה מולקולת המים‬
‫של חומרים אחרים‪ ,‬תופעה הידועה בשם‬ ‫באופן שאטומי המימן החיוביים פונים אליו‪,‬‬ ‫והדיפול החשמלי; (ב) הקשרים בין‬
‫ה״אנומליה של המים״‪ .‬ציפת הקרח על‬ ‫ועוטפות קטיון (כגון ‪ )Na+‬באופן שאטומי‬
‫גבי המים באוקיינוס מונעת את קפיאת כל‬ ‫מולקולות המים לבין עצמן; (ג) מעטפת‬
‫עמודת המים באזור הקטבים ומאפשרת את‬ ‫ההידרטציה סביב אניון הכלוריד;‬

‫קיום היצורים החיים מתחת לקרח‪.‬‬ ‫(ד) מעטפת ההידרטציה סביב קטיון הנתרן‬
‫(על פי ‪.)Zumdahl, 1997‬‬

‫השטחים הגדולים בעולם‪ ,‬המכילים מים שפירים‪ ,‬הם אגם סופריור‬ ‫המים העיליים ומי התהום‪ :‬מתוך כל רכיבי ההידרוספרה‪,‬‬
‫בצפון אמריקה (‪ 82,000‬קמ״ר) ואגם ויקטוריה באפריקה (‪69,000‬‬
‫קמ״ר)‪ .‬אגמים מפורסמים נוספים הם ימת ארָל‪ ,‬שבה התרחש‬ ‫המים הראויים לשימוש האדם הם המים העיליים‪ ,‬המצויים‬
‫אסון אקולוגי (פרק ‪ ,)5.2‬הימות במזרח אפריקה והאגמים בגבול‬ ‫על פני היבשות‪ ,‬ומי התהום‪ ,‬המצויים בסלעים שמתחת לפני‬
‫היבשות‪ .‬לעומתם‪ ,‬מי האוקיינוסים וכיפות הקרח אינם ראויים‬
‫ארצות הברית‪-‬קנדה‪.‬‬ ‫לשימוש בצורתם הטבעית‪ .‬המים העיליים‪ ,‬היינו האגמים‬
‫הנהר הארוך בעולם הוא הנילוס שבאפריקה (‪ 6,700‬ק״מ)‪.‬‬ ‫והנהרות‪ ,‬הם מקור האספקה העיקרי של המים בשל היותם‬
‫הנהרות הבאים בתור הם האמזונס בדרום אמריקה (‪6,400‬‬ ‫זמינים ונוחים לניצול‪ .‬משום כך התפתחו התרבויות העתיקות‬
‫ק״מ)‪ ,‬הינגצה בסין (‪ 6,300‬ק״מ) והמיסיסיפי בארצות הברית‬ ‫בעולם בסמוך למקורות המים העיליים‪ .‬מי התהום‪ ,‬הקשים יותר‬
‫(‪ 6,250‬ק״מ)‪ .‬הנהר בעל הספיקה הגבוהה בעולם הוא האמזונס‬ ‫להפקה‪ ,‬מנוצלים בעולם באופן חלקי בלבד‪ .‬עם זאת באזורים‬
‫(‪ 220,000‬מ״ק בשנייה)‪ .‬הבאים בתור הם הקונגו באפריקה‬ ‫השחונים יותר‪ ,‬שיש בהם מחסור במים עיליים‪ ,‬מנוצלים מי‬
‫(‪ 42,000‬מ״ק בשנייה)‪ ,‬האורינקו במרכז אמריקה (‪ 33,000‬מ״ק‬
‫התהום באופן אינטנסיבי יותר‪.‬‬
‫בשנייה) והינגצה (‪ 31,900‬מ״ק בשנייה)‪.‬‬ ‫המים העיליים הם כאמור מי האגמים והנהרות‪ .‬האגם‬
‫האגמים והנהרות משמשים את האדם לא רק כמקור מים‬ ‫הגדול בעולם‪ ,‬הן בנפחו והן בשטחו‪ ,‬הוא הים הכספי ביבשת‬
‫אלא גם כמקור להפקת אנרגיה ולנתיבי שיט‪ .‬השימושים השונים‬ ‫אסיה (נפחו ‪ 78,000‬ק״מ מעוקבים ושטחו ‪ 370,000‬קמ״ר)‪ ,‬אך‬
‫נגזרים כמובן מהתנאים הסביבתיים‪ ,‬ובכללם‪ :‬הממדים הפיזיים‬ ‫מימיו מליחים (‪ 12‬גר׳ לליטר) ואינם ראויים לשימוש האדם‪.‬‬
‫של גוף המים‪ ,‬מהירות הזרימה‪ ,‬איכות המים‪ ,‬השינויים העונתיים‬ ‫האגמים בעלי הנפח הגדולים ביותר בעולם‪ ,‬המכילים מים‬
‫בזרימה וכמובן הצרכים האנושיים המקומיים‪ .‬במהלך המאה‬ ‫שפירים‪ ,‬הם ימת ּבַיקל באסיה (‪ 23,600‬ק״מ מעוקבים) וימת‬
‫העשרים‪ ,‬לאחר המצאת הבטון‪ ,‬נבנו אלפי סכרים אדירי ממדים‬ ‫טנגניקה במזרח אפריקה (‪ 19,000‬ק״מ מעוקבים)‪ .‬האגמים בעלי‬