Water is 'n ongewone stof wat gedetailleerde studie verdien. Die Sowjet-akademikus I. V. Petryanov het 'n boek geskryf oor hierdie wonderlike stof, The Most Unusual Substance in the World. Watter afwykings in die fisiese eienskappe van water is van besondere belang? Saam sal ons die antwoord op hierdie vraag soek.
Interessante feite
Ons dink selde aan die betekenis van die woord "water". Op ons planeet word meer as 70% van die totale oppervlakte beset deur riviere en mere, seë en oseane, ysberge, gletsers, moerasse, sneeu op bergtoppe, sowel as permafrost. Ten spyte van so 'n groot hoeveelheid water, is slegs 1% drinkbaar.
Biologiese betekenis
Die menslike liggaam is 70-80% water. Hierdie stof verseker die vloei van alle lewensbelangrike prosesse, veral danksy dit word gifstowwe daaruit verwyder, selle word herstel. Die hooffunksie van water in 'n lewende selis struktureel en energie, met 'n afname in sy kwantitatiewe inhoud in die menslike liggaam, dit "krimp".
Daar is nie so 'n stelsel in 'n lewende organisme wat sonder H2O kan funksioneer nie. Ten spyte van die afwykings van water, is dit 'n standaard vir die bepaling van die hoeveelheid hitte, massa, temperatuur, hoogte.
Basiese konsepte
H2O - waterstofoksied, wat 11,19% waterstof, 88,81% suurstof per massa bevat. Dit is 'n kleurlose vloeistof wat nie reuk of smaak het nie. Water is 'n noodsaaklike komponent van industriële prosesse.
Vir die eerste keer is hierdie stof aan die einde van die 18de eeu deur G. Cavendish gesintetiseer. Die wetenskaplike het 'n mengsel van suurstof en waterstof met 'n elektriese boog ontplof. G. Galileo het die verskil in die digtheid van ys en water die eerste keer in 1612 ontleed.
In 1830 is 'n stoomenjin geskep deur die Franse wetenskaplikes P. Dulong en D. Arago. Hierdie ontdekking het dit moontlik gemaak om die verband tussen versadigingsdampdruk en temperatuur te bestudeer. In 1910 het die Amerikaanse wetenskaplike P. Bridgman en die Duitser G. Tamman verskeie polimorfiese modifikasies in ys by hoë druk ontdek.
In 1932 het Amerikaanse wetenskaplikes G. Urey en E. Washburn swaar water ontdek. Anomalieë in die fisiese eienskappe van hierdie stof is ontdek as gevolg van die verbetering van toerusting en navorsingsmetodes.
Sommige teenstrydighede in fisiese eienskappe
Suiwer water is 'n helder, kleurlose vloeistof. Die digtheid daarvan wanneer dit in 'n vloeistof vanvaste stof toeneem, dit manifesteer 'n anomalie in die eienskappe van water. Verhitting van 0 tot 40 grade lei tot 'n toename in digtheid. Hoë hittekapasiteit moet opgemerk word as 'n anomalie van water. Die kristallisasietemperatuur is 0 grade Celsius en die kookpunt is 100 grade.
Die molekule van hierdie anorganiese verbinding het 'n hoekstruktuur. Sy kerne vorm 'n gelykbenige driehoek met twee protone by sy basis en 'n suurstofatoom by sy toppunt.
digtheidsafwykings
Wetenskaplikes kon ongeveer veertig kenmerke identifiseer wat kenmerkend is van H2O. Waterafwykings verdien noukeurige oorweging en studie. Wetenskaplikes probeer om die oorsake van elke faktor te verduidelik, om dit 'n wetenskaplike verduideliking te gee.
Die anomalie van die digtheid van water lê in die feit dat hierdie stof sy maksimum digtheid waarde begin by +3, 98°C. Met daaropvolgende afkoeling, oordrag van 'n vloeistof na 'n vaste toestand, word 'n afname in digtheid waargeneem.
Vir ander verbindings neem die digtheid in vloeistowwe af met dalende temperatuur, aangesien 'n toename in temperatuur bydra tot 'n toename in die kinetiese energie van molekules (hul bewegingsspoed neem toe), wat lei tot verhoogde brosheid van die stof.
As sulke afwykings van water in ag geneem word, moet daarop gelet word dat dit ook geneig is om in snelheid toe te neem met toenemende temperatuur, maar die digtheid neem slegs af by verhoogde temperature.
Nadat die digtheid van ys verminder is, sal dit op die oppervlak van die water wees. Hierdie verskynsel kan verklaar word deur die feit dat die molekules in die kristal 'n reëlmatige struktuur het, wat 'n ruimtelike periodisiteit het.
As gewone verbindings molekules het wat styf in kristalle gepak is, dan verdwyn die reëlmaat nadat die stof gesmelt het. 'n Soortgelyke verskynsel word slegs waargeneem wanneer die molekules op aansienlike afstande geleë is. Die afname in digtheid tydens die smelt van metale is 'n weglaatbare waarde, geskat op 2-4%. Die digtheid van water oorskry dié van ys met 10 persent. Dit is dus 'n manifestasie van die wateranomalie. Chemie verduidelik hierdie verskynsel met 'n dipoolstruktuur, sowel as 'n kovalente polêre binding.
saamdrukbaarheidsafwykings
Kom ons praat verder oor die kenmerke van water. Dit word gekenmerk deur ongewone temperatuurgedrag. Die saamdrukbaarheid daarvan, dit wil sê die afname in volume, soos druk toeneem, kan wel as 'n voorbeeld van 'n anomalie in die fisiese eienskappe van water beskou word. Watter spesifieke kenmerke moet hier opgemerk word? Ander vloeistowwe is baie makliker om onder druk saam te druk, en water kry sulke eienskappe slegs by hoë temperature.
Temperatuurgedrag van hittekapasiteit
Hierdie afwyking is een van die sterkstes vir water. Hittekapasiteit sê vir jou hoeveel hitte nodig is om die temperatuur met 1 graad te verhoog. Vir baie stowwe, na smelt, verhoog die hittekapasiteit van die vloeistof met nie meer as 10 persent nie. En vir water na die smelt van ys verdubbel hierdie fisiese hoeveelheid. Geen van die stowwe niegeen sodanige toename in hittekapasiteit is aangeteken nie.
In ys word die energie wat aan dit verskaf word vir verhitting meestal bestee aan die verhoging van die bewegingsspoed van molekules (kinetiese energie). 'n Beduidende toename in die hittekapasiteit na smelting dui daarop dat ander energie-intensiewe prosesse in water voorkom, wat hitte-insette vereis. Hulle is die rede vir die verhoogde hittekapasiteit. Hierdie verskynsel is tipies vir die hele temperatuurreeks waarin water 'n vloeibare toestand van aggregasie het.
Sodra dit in stoom verander, verdwyn die anomalie. Tans is baie wetenskaplikes besig met die ontleding van die eienskappe van onderverkoelde water. Dit lê in sy vermoë om vloeibaar te bly onder die kristallisasiepunt van 0°C.
Dit is heel moontlik om water te verkoel in dun kapillêre, sowel as in 'n nie-polêre medium as klein druppels. 'n Natuurlike vraag ontstaan wat met die digtheidsanomalie in so 'n situasie waargeneem word. Soos water onderverkoel word, neem die digtheid van water aansienlik af, dit neig na die digtheid van ys soos die temperatuur afneem.
Redes vir voorkoms
Toe gevra word: "Noem die waterafwykings en beskryf die oorsake daarvan", is dit nodig om dit met die herstrukturering van die struktuur te assosieer. Die rangskikking van deeltjies in die struktuur van enige stof word bepaal deur die kenmerke van die onderlinge rangskikking van deeltjies (atome, ione, molekules) daarin. Waterstofkragte werk tussen watermolekules in, wat hierdie vloeistof verwyder van die afhanklikheid tussen kook- en smeltpunte,kenmerkend van ander stowwe wat in 'n vloeibare toestand van aggregasie is.
Hulle verskyn tussen die molekules van 'n gegewe anorganiese verbinding as gevolg van die eienaardighede van die elektrondigtheidverspreiding. Waterstofatome het 'n sekere positiewe lading, terwyl suurstofatome 'n negatiewe een het. As gevolg hiervan het die watermolekule die vorm van 'n gereelde tetraëder. 'n Soortgelyke struktuur word gekenmerk deur 'n bindingshoek van 109,5°. Die gunstigste rangskikking is die plasing van suurstof en waterstof in dieselfde lyn, met verskillende ladings, daarom word die waterstofbinding gekenmerk deur 'n elektrostatiese aard.
Dus, die ongewone (afwykende) eienskappe van water is 'n gevolg van die spesiale elektroniese struktuur van sy molekule.
Geheue van water
Daar is 'n mening dat water 'n geheue het, energie kan opgaar en oordra, wat die liggaam met virtuele inligting voed. Vir 'n lang tyd het die Japannese wetenskaplike Masaru Emoto hierdie probleem hanteer. Dr. Emoto het die resultate van sy navorsing in die boek Messages from Water gepubliseer. Die wetenskaplikes het eksperimente uitgevoer waarin hy eers 'n druppel water by 5 grade gevries het, en toe die struktuur van die kristalle onder 'n mikroskoop ontleed het. Om die resultate op te teken, het hy 'n mikroskoop gebruik waarin 'n kamera gebou is.
As deel van die eksperiment het Masau Emoto water op verskeie maniere beïnvloed, dit dan weer gevries en foto's geneem. Hy het daarin geslaag om die verhouding tussen die vorm van yskristalle en musiek te kry,waarna die water geluister het. Verbasend genoeg het die wetenskaplike die mees harmonieuse sneeuvlokkies opgeneem deur klassieke en volksmusiek te gebruik.
Die gebruik van moderne musiek, volgens Masau, "besoedel" die water, so hulle was vaste kristalle van onreëlmatige vorm. 'n Interessante feit is die identifikasie deur 'n Japannese wetenskaplike van die verband tussen die vorm van kristalle en menslike energie.
Water is die wonderlikste stof wat in groot hoeveelhede op ons planeet gevind word. Dit is moeilik om enige aktiwiteitssfeer van 'n moderne mens voor te stel waarin sy nie aktief sou deelneem nie. Die veelsydigheid van hierdie stof word bepaal deur anomalieë wat veroorsaak word deur die tetraëdriese struktuur van water.
