L'aigua és una substància inusual que mereix un estudi detallat. L'acadèmic soviètic I. V. Petryanov va escriure un llibre sobre aquesta substància sorprenent, La substància més inusual del món. Quines anomalies en les propietats físiques de l'aigua tenen un interès especial? Junts buscarem la resposta a aquesta pregunta.
Dats interessants
Poques vegades pensem en el significat de la paraula "aigua". Al nostre planeta, més del 70% de la superfície total està ocupada per rius i llacs, mars i oceans, icebergs, glaceres, pantans, neu als cims de les muntanyes, així com permafrost. Malgrat una quantitat tan gran d'aigua, només l'1% es pot beure.
Importància biològica
El cos humà és un 70-80% d'aigua. Aquesta substància garanteix el flux de tots els processos vitals, en particular, gràcies a ella, s'eliminen les toxines i es restauren les cèl·lules. La funció principal de l'aigua en una cèl·lula vivaés estructural i energètic, amb una disminució del seu contingut quantitatiu en el cos humà, es “encongeix”.
No hi ha aquest sistema en un organisme viu que pugui funcionar sense H2O. Malgrat les anomalies de l'aigua, és un estàndard per determinar la quantitat de calor, massa, temperatura, altitud.
Conceptes bàsics
H2O - òxid d'hidrogen, que conté un 11,19% d'hidrogen i un 88,81% d'oxigen en massa. És un líquid incolor que no té ni olor ni gust. L'aigua és un component essencial dels processos industrials.
Per primera vegada aquesta substància va ser sintetitzada a finals del segle XVIII per G. Cavendish. El científic va fer explotar una barreja d'oxigen i hidrogen amb un arc elèctric. G. Galileo va analitzar per primera vegada la diferència en la densitat del gel i l'aigua l'any 1612.
El 1830, els científics francesos P. Dulong i D. Arago van crear una màquina de vapor. Aquest descobriment va permetre estudiar la relació entre la pressió de vapor de saturació i la temperatura. El 1910, el científic nord-americà P. Bridgman i l'alemany G. Tamman van descobrir diverses modificacions polimòrfiques al gel a alta pressió.
L'any 1932, els científics nord-americans G. Urey i E. Washburn van descobrir aigua pesada. Es van descobrir anomalies en les propietats físiques d'aquesta substància a causa de la millora dels equips i dels mètodes d'investigació.
Algunes contradiccions en les propietats físiques
L'aigua pura és un líquid clar i incolor. La seva densitat quan es transforma en líquid a partir dela matèria sòlida augmenta, això manifesta una anomalia en les propietats de l'aigua. Escalfar-lo de 0 a 40 graus comporta un augment de la densitat. L' alta capacitat calorífica s'ha de tenir en compte com una anomalia de l'aigua. La temperatura de cristal·lització és de 0 graus centígrads i el punt d'ebullició és de 100 graus.
La molècula d'aquest compost inorgànic té una estructura angular. Els seus nuclis formen un triangle isòsceles amb dos protons a la base i un àtom d'oxigen al seu vèrtex.
Anomalies de densitat
Els científics han estat capaços d'identificar una quarantena de trets característics de l'H2O. Les anomalies de l'aigua mereixen una consideració i un estudi detinguts. Els científics intenten explicar les causes de cada factor, per donar-li una explicació científica.
L'anomalia de la densitat de l'aigua rau en el fet que aquesta substància té el seu valor màxim de densitat comença a +3, 98 °C. Amb el refredament posterior, passant d'un estat líquid a un estat sòlid, s'observa una disminució de la densitat.
Per als altres compostos, la densitat dels líquids disminueix amb la disminució de la temperatura, ja que un augment de la temperatura contribueix a un augment de l'energia cinètica de les molècules (augmenta la seva velocitat de moviment), la qual cosa comporta una major friabilitat de la substància.
Tenint en compte aquestes anomalies de l'aigua, cal tenir en compte que també tendeix a augmentar la velocitat amb l'augment de la temperatura, però la densitat només disminueix a temperatures elevades.
Després de reduir la densitat del gel, estarà a la superfície de l'aigua. Aquest fenomen es pot explicar pel fet que les molècules del cristall tenen una estructura regular, que té una periodicitat espacial.
Si els compostos ordinaris tenen molècules ben empaquetades en cristalls, després que la substància es fongui, la regularitat desapareix. Un fenomen semblant només s'observa quan les molècules es troben a distàncies considerables. La disminució de la densitat durant la fusió dels metalls és un valor insignificant, estimat en un 2-4%. La densitat de l'aigua supera la del gel en un 10 per cent. Per tant, aquesta és una manifestació de l'anomalia de l'aigua. La química explica aquest fenomen amb una estructura dipolar, així com un enllaç polar covalent.
Anomalies de compressibilitat
Continuem parlant de les característiques de l'aigua. Es caracteritza per un comportament de temperatura inusual. La seva compressibilitat, és a dir, la disminució de volum, a mesura que augmenta la pressió, bé es pot considerar un exemple d'anomalia en les propietats físiques de l'aigua. Quines característiques específiques cal destacar aquí? Altres líquids són molt més fàcils de comprimir sota pressió i l'aigua només adquireix aquestes característiques a altes temperatures.
Comportament de la temperatura de la capacitat calorífica
Aquesta anomalia és una de les més fortes per a l'aigua. La capacitat de calor us indica quanta calor es necessita per augmentar la temperatura 1 grau. Per a moltes substàncies, després de la fusió, la capacitat calorífica del líquid augmenta en no més d'un 10 per cent. I per a l'aigua després de la fusió del gel, aquesta quantitat física es duplica. Cap de les substànciesno es va registrar aquest augment de la capacitat calorífica.
En el gel, l'energia que se li subministra per escalfar-se es gasta principalment en augmentar la velocitat de moviment de les molècules (energia cinètica). Un augment significatiu de la capacitat calorífica després de la fusió indica que a l'aigua es produeixen altres processos que consumeixen energia, que requereixen una aportació de calor. Són el motiu de l'augment de la capacitat calorífica. Aquest fenomen és típic de tot el rang de temperatures en què l'aigua té un estat líquid d'agregació.
Tan bon punt es converteix en vapor, l'anomalia desapareix. Actualment, molts científics es dediquen a l'anàlisi de les propietats de l'aigua súper refrigerada. Rau en la seva capacitat de romandre líquida per sota del punt de cristal·lització de 0 °C.
És molt possible refredar l'aigua en capil·lars prims, així com en un medi no polar com a petites gotes. Sorgeix una qüestió natural sobre què s'observa amb l'anomalia de densitat en aquesta situació. A mesura que l'aigua es refreda, la densitat de l'aigua disminueix significativament, tendeix a la densitat del gel a mesura que disminueix la temperatura.
Motius de l'aparició
Quan es demana: "Anomena les anomalies de l'aigua i descriu-ne les causes", cal associar-les a la reestructuració de l'estructura. La disposició de les partícules en l'estructura de qualsevol substància està determinada per les característiques de la disposició mútua de partícules (àtoms, ions, molècules) en ella. Les forces d'hidrogen actuen entre les molècules d'aigua, que eliminen aquest líquid de la dependència entre els punts d'ebullició i de fusió,característica d' altres substàncies que es troben en estat líquid d'agregació.
Apareixen entre les molècules d'un determinat compost inorgànic a causa de les peculiaritats de la distribució de la densitat electrònica. Els àtoms d'hidrogen tenen una certa càrrega positiva, mentre que els d'oxigen en tenen una de negativa. Com a resultat, la molècula d'aigua té la forma d'un tetraedre regular. Una estructura similar es caracteritza per un angle d'enllaç de 109,5°. La disposició més favorable és la col·locació d'oxigen i hidrogen en una mateixa línia, amb càrregues diferents, per tant, l'enllaç d'hidrogen es caracteritza per una naturalesa electrostàtica.
Per tant, les propietats inusuals (anòmales) de l'aigua són conseqüència de l'estructura electrònica especial de la seva molècula.
Memòria de l'aigua
Hi ha una opinió que l'aigua té memòria, pot acumular i transferir energia, alimentant el cos amb informació virtual. Durant molt de temps, el científic japonès Masaru Emoto va tractar aquest problema. El doctor Emoto va publicar els resultats de la seva investigació al llibre Messages from Water. Els científics van realitzar experiments en què primer va congelar una gota d'aigua a 5 graus i després va analitzar l'estructura dels cristalls sota un microscopi. Per registrar els resultats, va utilitzar un microscopi en el qual es va construir una càmera.
Com a part de l'experiment, Masau Emoto va afectar l'aigua de diverses maneres, després la va tornar a congelar i va fer fotografies. Va aconseguir la relació entre la forma dels cristalls de gel i la música,que l'aigua escoltava. Sorprenentment, el científic va gravar els flocs de neu més harmoniosos amb música clàssica i folk.
L'ús de la música moderna, segons Masau, "contamina" l'aigua, per la qual cosa eren cristalls fixos de forma irregular. Un fet interessant és la identificació per part d'un científic japonès de la relació entre la forma dels cristalls i l'energia humana.
L'aigua és la substància més sorprenent que es troba en grans quantitats al nostre planeta. És difícil imaginar qualsevol àmbit d'activitat d'una persona moderna en què no participi activament. La versatilitat d'aquesta substància ve determinada per anomalies causades per l'estructura tetraèdrica de l'aigua.
