Nenormana gustoća leda i vode

Voda je tajanstvena tekućina. To je zbog činjenice da je većina njegovih svojstava anomalna, tj. razlikuje se od ostalih tekućina. Razlog leži u njegovoj posebnoj strukturi, koja je zbog vodikovih veza između molekula koje variraju s temperaturom i tlakom. I ovo led ima jedinstvena svojstva. Vrijedno je reći da se određivanje gustoće može provesti pomoću formule rho = m / V. Prema tome, ovaj kriterij može se utvrditi proučavanjem mase tvari u mediju po jedinici volumena.

Pogledajmo neke svojstva leda i vode. Na primjer, anomalija gustoće. Nakon taljenja gustoća leda se povećava, prolazi kroz kritičnu oznaku od 4 stupnja, a tek nakon toga počinje se smanjivati ​​povećanjem temperature. Međutim, u običnim tekućinama uvijek se smanjuje tijekom hlađenja. Ova činjenica nalazi potpuno znanstveno objašnjenje. Što je temperatura veća, viša je molekularna brzina. To dovodi do njihovog odbijanja jedni od drugih, i, prema tome, tvar postaje sve frustrirajuća. Zagonetka vode također se sastoji u činjenici da, unatoč povećanju brzine molekula s povećanjem temperature, Smanjenje gustoće javlja se samo pri visokim temperaturama.

Drugo otajstvo je pitanje: "Zašto led može plutati na površini vode?", "Zašto se ne smrzne do dna u rijekama?" Činjenica je da je gustoća leda niža od one vode. A u procesu taljenja bilo koje druge tekućine, njegova gustoća je manja od kristala. To je posljedica činjenice da u drugoj molekuli imaju određenu periodicnost i redovito se nalaze. To je tipično za kristale bilo koje tvari. Međutim, osim toga, molekule se "pakiraju" prilično čvrsto. Tijekom topljenja kristala, nestaje redovitost, što je moguće samo s manje gustu vezu molekula. Sukladno tome, gustoća materije smanjuje tijekom topljenja. No, ovaj se kriterij mijenja vrlo malo, na primjer, kada se taljenje metala prosječno snižava za samo 3 posto. Međutim, gustoća leda je manja gustoće vode odmah za deset posto. Stoga možemo reći da je ovaj skok anomalan ne samo sa svojim znakom već i sa svojom veličinom.

Podaci o slaganju objašnjavaju se obilježjima ledene strukture. To je rešetka vodikove veze, gdje u svakom čvoru ima četiri. Stoga se rešetka naziva quad. Svi kutovi u njoj su jednaki qT, stoga se naziva tetraedarom. Štoviše, sastoji se od šesteročlanih prstenova zakrivljenog oblika.

Značaj strukture čvrste vode je da su pakirane molekule labave u njemu. Ako su u bliskom odnosu, gustoća leda bi bila 2,0 g / cm3, au stvarnosti je 0,92 g / cm3. To je dovelo do zaključka da prisutnost velikih prostornih veličina treba dovesti do pojave nestabilnosti. Zapravo, rešetka ne postaje manje čvrsto, ali se može obnoviti. Led je tako snažan materijal koji su predaka modernih Eskimaca naučili izraditi svoje kolibe. I do danas, stanovnici Arktika koriste led kao građevinski materijal. Prema tome, s povećanjem tlaka, struktura leda se mijenja. U toj je stabilnosti glavna svojstva vodikovih veza između molekula H₂A. Prema tome, svaka molekula vode zadržava i četiri vodikove veze u tekućem stanju, ali kutovi postaju različiti od qT, a to dovodi do činjenice da je gustoća leda manja od one vode.