Tofauti kuu kati ya maji na barafu ni kwamba maji hayana mpangilio wa kawaida wa molekuli ilhali barafu ina muundo fulani wa fuwele.
Kuanzia hatua za awali za mageuzi ya dunia, maji yamekuwa sehemu kuu ya dunia. Leo, maji hufunika zaidi ya 70% ya uso wa dunia. Kutokana na hili, sehemu kubwa ya maji iko katika bahari na bahari; ambayo ni karibu 97%. Mito, maziwa na madimbwi yana 0.6% ya maji, na karibu 2% iko kwenye vifuniko vya barafu na barafu. Kiasi fulani cha maji kipo chini ya ardhi na kiasi cha dakika kiko katika umbo la gesi kama mvuke na katika mawingu. Miongoni mwa haya, kuna chini ya 1% ya maji iliyobaki kwa matumizi ya moja kwa moja ya binadamu. Maji haya safi pia yanachafuliwa siku baada ya siku, na kunapaswa kuwa na mpango mwafaka wa kuhifadhi maji.
Maji ni nini?
Maji ni kiwanja isokaboni chenye fomula ya kemikali H2O. Maji ni kitu ambacho hatuwezi kuishi bila. Hidrojeni mbili huungana kwa ushirikiano na atomi ya oksijeni kuunda molekuli ya maji. Zaidi ya hayo, molekuli hupata umbo lililopinda ili kupunguza mvutano wa bondi ya elektroni pekee, na pembe ya H-O-H ni 104o Maji ni kioevu kisicho na rangi, kisicho na rangi, kisicho na ladha na kisicho na harufu. Zaidi ya hayo, inaweza kuwa katika aina mbalimbali kama vile ukungu, umande, theluji, barafu, mvuke, n.k. Huenda kwenye awamu ya gesi inapokanzwa zaidi ya 100 oC kwa shinikizo la kawaida la anga.
Maji ni molekuli ya ajabu kwelikweli. Ni kiwanja kisicho cha kawaida zaidi katika viumbe hai. Zaidi ya 75% ya miili yetu ina maji. Huko, ni sehemu ya seli, hufanya kama kutengenezea na kuitikia. Hata hivyo, ni kioevu kwenye joto la kawaida, ingawa ina uzito mdogo wa molekuli ya 18 gmol-1
Kielelezo 01: Maji yako katika Awamu ya Kioevu
Uwezo wa maji kuunda vifungo vya hidrojeni ni sifa ya kipekee iliyo nayo. Huko, molekuli moja ya maji inaweza kuunda vifungo vinne vya hidrojeni. Oksijeni ni umeme zaidi kuliko hidrojeni, na kufanya vifungo vya O-H katika polar ya molekuli ya maji. Kwa sababu ya polarity na uwezo wa kuunda vifungo vya hidrojeni, maji ni kutengenezea kwa nguvu. Zaidi ya hayo, tunaiita kutengenezea kwa wote kutokana na uwezo wake wa kufuta idadi kubwa ya vifaa. Zaidi ya hayo, maji yana mvutano wa juu wa uso, wambiso wa juu, nguvu za kushikamana. Inaweza kuhimili mabadiliko ya joto bila kwenda kwa gesi au fomu imara. Tunataja hii kama kuwa na uwezo wa juu wa joto, ambao kwa upande mwingine ni muhimu kwa maisha ya viumbe hai.
Ice ni nini?
Barafu ni umbo gumu la maji. Tunapoita maji chini ya 0oC huanza kuganda na kutengeneza barafu. Barafu ni ya uwazi au isiyo wazi kidogo. Hata hivyo, wakati mwingine ina rangi kulingana na uchafu unao. Zaidi ya hayo, kiwanja hiki kina muundo wa kawaida wa fuwele ulioagizwa.
Kielelezo 02: Barafu Huelea Juu ya Maji
Vifungo vya hidrojeni ni muhimu kwa kutengeneza muundo huu thabiti uliopangwa katika barafu. Vifungo vya hidrojeni huweka molekuli H2O kwa umbali fulani kutoka kwa nyingine, na kutengeneza muundo wa fuwele. Wakati wa mchakato huu, ujazo wa misa sawa ya H2O hupanuka (ambayo ina maana kwamba wingi wa maji hupata kwa kulinganisha ujazo wa juu wakati wa kuganda na kuunda barafu). Kwa kuwa kiasi cha maji hupanuka wakati kinaganda, msongamano wa barafu ni wa chini kuliko maji. Kwa hiyo, inaweza kuelea juu ya maji. Hii huzuia maji kwenye sehemu ya chini ya vyanzo vya maji yasigandike wakati wa majira ya baridi, hivyo hulinda viumbe vya majini.
Kuna tofauti gani kati ya Maji na Barafu?
Barafu ni aina dhabiti ya maji, na ina muundo fulani wa fuwele, lakini maji hayana mpangilio wa kawaida wa molekuli. Kwa hivyo, hii ndio tofauti kuu kati ya maji na barafu. Hapa, tofauti hii hutokea kutokana na kuwepo kwa vifungo vya hidrojeni kati ya molekuli za maji. Wakati wa mchakato wa kuganda, vifungo vya hidrojeni hushikilia molekuli H2O kwa umbali fulani kutoka kwa kila mmoja, na kutoa muundo wa fuwele kwa barafu. Pia, mchakato huu huongeza kiasi. Kwa hivyo, kama tofauti nyingine muhimu kati ya maji na barafu, tunaweza kusema kwamba barafu ina msongamano mdogo ikilinganishwa na maji. Kwa hivyo inaweza kuelea juu ya maji.
Pia, tunaweza kutambua tofauti kati ya maji na barafu kulingana na ujazo na msongamano wao pia. Hiyo ni; kwa wingi huo huo, kiasi cha maji ni chini kwa kulinganisha kuliko barafu. Kwa sababu, msongamano wa maji ni mkubwa zaidi kuliko ule wa barafu. Maelezo hapa chini juu ya tofauti kati ya maji na barafu yanaonyesha tofauti zaidi kati ya zote mbili.
Muhtasari – Maji dhidi ya Barafu
Barafu ni umbo gumu la maji. Hata hivyo, kutokana na kuwepo kwa vifungo vya hidrojeni kati ya molekuli za maji, barafu huunda kwa mpangilio wa kawaida wa molekuli H2O tunapopoa chini ya 0o C. Kwa hivyo, tofauti kuu kati ya maji na barafu ni kwamba maji hayana mpangilio wa kawaida wa molekuli ilhali barafu ina muundo fulani wa fuwele.
