Abnormální hustota ledu a vody

Voda je tajemná kapalina. To je způsobeno tím, že většina jeho vlastností je anomální, tj. odlišné od jiných kapalin. Důvod spočívá v jeho speciální struktuře, která je způsobena vodíkovými vazbami mezi molekulami, které se mění s teplotou a tlakem. A tento led má jedinečné vlastnosti. Stojí za to říct, že stanovení hustoty může být provedeno pomocí vzorce rho = m / V. Toto kritérium lze tedy stanovit studiem hmotnosti látky v médiu na jednotku objemu.

Podívejme se na některé vlastnosti ledu a vody. Například hustota anomálie. Po roztavení se hustota ledu zvyšuje, prochází kritickou značkou o 4 stupně a teprve poté začíná s rostoucí teplotou klesat. V běžných kapalinách se však během chlazení vždy snižuje. Tato skutečnost nalezne zcela vědecké vysvětlení. Čím vyšší je teplota, tím vyšší je molekulární rychlost. To vede k jejich odpuzování navzájem, a proto se látka stává drobnější. Záhada vody také spočívá ve skutečnosti, že navzdory nárůstu rychlosti molekul s rostoucí teplotou, Snížení jeho hustoty nastává pouze při vysokých teplotách.

Druhým tajemstvím je otázka: "Proč může led na hladině plavat?", "Proč to nezmrzne na dno v řekách?" Faktem je, že hustota ledu je nižší než hustota vody. A při roztavení jakékoli jiné kapaliny je její hustota menší než krystal. To je způsobeno skutečností, že molekuly mají určitou periodicitu a jsou pravidelně umístěny. To je typické pro krystaly všech látek. Nicméně navíc mají molekuly "zabalené" docela těsně. Během tavení krystalu zmizí pravidelnost, což je možné pouze s méně hustou vazbou molekul. V důsledku toho se hustota látky během tavení snižuje. Toto kritérium se však mění poměrně málo, například při tavení kovů klesá v průměru o pouhých 3 procenta. Nicméně hustota ledu je menší hustoty vody bezprostředně deset procent. Proto můžeme říci, že tento skok je neobvyklý nejen svým znamením, ale také jeho velikostí.

Údaje o puzzle jsou vysvětleny rysy struktury ledu. Je to mřížka vodíkové vazby, kde v každém uzlu jsou čtyři. Proto se mřížka nazývá quad. Všechny úhly v něm jsou stejné jako qT, proto se nazývá tetrahedral. Navíc sestává ze šestičlenných kruhů zakřiveného tvaru.

Vlastností struktury pevné vody je to, že plněné molekuly jsou v ní uvolněné. Pokud by byly v blízkém vztahu, hustota ledu byla 2,0 g / cm3 a ve skutečnosti je 0,92 g / cm3. To vedlo k závěru, že přítomnost velkých prostorových objemů by měla vést k vzniku nestability. Ve skutečnosti se síť nestává méně odolná, ale může být přestavěna. Led je tak silný materiál, že předkové moderních eskimosů se naučili stavět z něho své chatrče. A dodnes obyvatelé Arktidy používají jako stavební materiál ledu. V důsledku toho se stoupajícím tlakem mění struktura ledu. V této stabilitě je hlavní vlastnost vodíkových vazeb sítí mezi molekulami H₂A. Proto každá molekula vody také udržuje čtyři vodíkové vazby v kapalném stavu, ale úhly se liší od qT a to vede k tomu, že hustota ledu je nižší než hustota vody.