Разположено на съвкупно състояние, което е специфично да има газообразна или течна форма при стайна температура. Ледените имоти започнаха да изучават стотици години. Преди около двеста години учените откриха, че водата не е просто съединение, а сложен химичен елемент, състоящ се от кислород и водород. След отваряне на формулата, водата започна да има изглед H 2 O.

Структурата на лед

Н20 се състои от два водородни атома и един кислороден атом. В спокойно състояние водородът се намира на върховете на кислородния атом. Кислород и водородните йони трябва да заемат върховете на уравнителен триъгълник: кислородът се намира на върха на директния ъгъл. Тази сграда се нарича дипол.

Ледът се състои от 11,2% от процента водород, а останалото е кислород. Свойствата на лед зависят от неговата химическа структура. Понякога има газообразни или механични образувания - примеси.

Ледът се намира в природата под формата на няколко кристални вида, които стабилно задържат структурата си при температури от нула и по-ниски, но на нула и над него започва да се стопява.

Структура на кристалите

Свойствата на лед, сняг и пара са напълно различни и зависят от твърдо състояние Н20 е заобиколен от четири молекули, разположени в тетраедронните ъгли. Тъй като номерът на координацията е нисък, ледът може да има структура на откриване. Това се показва върху свойствата на лед и неговата плътност.

Ледени форми

Ледът се отнася до общи вещества в природата. На Земята има следните сортове:

• река;
• езеро;
• морски;
• любим;
• гуляй;
• почва.

Има лед, директно образуван от сублимация, т.е. От състояние на пара. Този вид взема скелетната форма (ние ги наричаме снежинки) и агрегати на дендритен и скелетен растеж (замръзване, замръзване).

Една от най-често срещаните форми са сталактити, т.е. ледени висулки. Те растат по целия свят: на повърхността на земята, в пещерите. Този тип лед се образува чрез течването на водата, когато температурната разлика е около нула градуса през есенно-пролетния период.

Образованието под формата на ледени ленти, които се появяват по ръбовете на резервоарите, на границата на водата и въздуха, както и ръба на локвата, се наричат \u200b\u200bледени палачинки.

Ледът може да бъде оформен в порести почви под формата на влакнести вени.

Ледени свойства

Веществото може да бъде в различни държави. Въз основа на това възниква въпросът: и какъв имот се проявява в определена държава?

Учените разпределят физически и механични свойства. Всяка от тях има свои собствени характеристики.

Физически свойства

Физическите свойства на лед включват:

1. Плътност. Физика, неравномерната среда е представена от границата на масата на веществото на самата среда до обема, в който се сключва. Плътността на водата, както и другите вещества, е функция на температурата и налягането. Обикновено в изчисленията се използва постоянна плътност на водата на 1000 kg / m3. По-точен индикатор за плътност се взема предвид само когато е необходимо да се изчисли точно важността на получената разлика в плътността.
   При изчисляване на плътността на лед се взема предвид, каква вода е станала лед: както е известно, плътността на солената вода е по-висока от дестилираната.
2. Температура на водата. Обикновено се случва при нулеви степени. Процесите на замръзване възникват скокове с освобождаване на топлина. Обратният процес (топене) се появява при абсорбиране на същото количество топлинна енергия, която е разпределена, но без скокове и постепенно.
   В природата има условия, при които водата е подложка, но не замръзва. Някои реки запазват течното водно състояние дори при температура от -2 градуса.
3. Количеството на топлината, която се абсорбира при нагряване на тялото за всяка степен. Налице е специфичен топлинен капацитет, който се характеризира с количеството топлина, необходима за нагряване на килограм дестилирана вода за степен.
4. Свиваемост. Друга физическа собственост на сняг и лед е сгъстяване, която засяга намаляването на обема под влиянието на повишеното външно налягане. Обратната стойност се нарича еластичност.
5. Якост на лед.
6. Цвят на лед. Това свойство зависи от абсорбцията на светлината и диспергирането на лъчите, както и върху броя на примесите в замръзналата вода. Реката и езерото лед без външни примеси се виждат в нежната синя светлина. Морският лед може да бъде напълно различен: синьо, зелено, синьо, бяло, кафяво, имащо стоманена сянка. Понякога можете да видите черния лед. Такъв цвят, който придобива поради голямото количество минерали и различни органични примеси.

Механични свойства на лед

Механичните свойства на лед и вода се определят чрез въздействието на външната среда спрямо звено. Механичните свойства зависят от структурата, солеността, температурата и порьозността.

Ледът е еластична, вискозна, пластмасова формация, но има условия, при които става твърд и много крехък.

Морски лед и сладководна вода варират: първата е много пластмаса и по-малко трайна.

По време на преминаването на кораби се изискват механичните свойства на лед. Също така е важно при използване на ледени пътища, пресичане и не само.

Водата, сняг и лед имат подобни свойства, които определят характеристиките на веществото. Но в същото време много други фактори са повлияни от тези показания: температурата на околната среда, примесите в твърдото вещество, както и оригиналния състав на течността. Лед е едно от най-интересните вещества на земята.

Снежинките са едно от най-красивите, сложни и абсолютно уникални същества на природата. Как се формират, от какво се състои?

Снежни валежи под формата на кристали (снежинки). Има изключително голямо разнообразие от форми на снежинки. Най-простите от тях: игли, колони и плочи. В допълнение, има много сложни форми на снежинка: игла звезди; Ламеларни звезди; таралежи, състоящи се от няколко колони; Колони с плочи и звезди в краищата. Някои форми на колони имат вътрешни кухини или образуват вид очила; Има и 12-лъчни звезди. Размерите на отделните снежинки могат да бъдат доста различни. Най-големите линейни размери обикновено имат игла звезди (техният радиус достига 4-5 мм). Снежинките често са свързани помежду си и попадат под формата на люспи. Размерите на люспите могат да достигнат много голямо количество, люспи с радиус до 15-20 cm. Формата на снежинка отразява вътрешния ред на водните молекули, когато те са в твърдо състояние - под формата на лед или сняг . Снежинфовете растат по същия начин, както кристалите на всяко вещество претърсваха от течно състояние в твърдо: свързване между себе си, водните молекули са склонни да максимизират взаимните атракционни сили и да намалят отблъскващите сили, тъй като енергията на системата по време на кристализация намалява. Само за няколко минути, падането върху топлата повърхност на снежинка ще загуби декоративната си структура, собственият си уникален образ, който никога повече няма да се случи.

Какво се състои от сняг? И снежинки и снежни кристали се образуват от лед. Сняг кристал, както е предназначен от името му, един леден кристал. Снежанката е по-общ термин; Това може да означава и отделни снежни кристали и няколко снежни кристала, които се държат заедно, или големи клъстери от снежни кристали, образуващи сняг, който пада от облаците. Структурата на ледените кристали. Водните молекули в ледения кристал образуват шестоъгълна мрежа (виж фигура). Червени топки - кислородни атоми. Сиви пръчки - водородни атоми. Два водород за един кислород - H2O. Шест оцветена симетрия на снежинките взема своя произход от кристалната решетка на лед. Снежинките растат от изпаряване на водата. Снежинките не са замразени капки дъжд. Понякога дъждовните капки замръзват, докато падат, но се нарича "Хайлър". Agrins нямат нито една внимателно разработена и симетрична проба, която се намират в снежни кристали. Снежните кристали се образуват, когато изпаряването на водата се кондензира директно в леда, което се случва в облаците. Снежинките възникват поради кристалния растеж. Най-основната форма на кристален сняг е шестоъгълна призма, показана по-горе. Тази структура възниква, тъй като някои повърхности на кристала, повърхността на повърхността, натрупват материала много бавно. Това се дължи на факта, че повърхността, в която са оформени ъгъла, по-енергично неприятел от този, който образува равнина, тъй като на ъглите има по-голяма вероятност да се образуват молекули един с друг. Лесно е да се демонстрира на квадриста кристал - най-простата форма. С шестоъгълна призми същата история. На снимката можете да видите шестоъгълни снежинки, събрани на вида на Южния полюс (Walter tape). Тези снежинки са станали достатъчно големи, тъй като замръзненето им се е случило за много дълго време, което позволява на правилото на ледените кристали да се покажат напълно. Шестоъгълната призма включва два шестоъгълни "основни" повърхности и шест правоъгълни "призматични" повърхности, както е показано на фигурата. Имайте предвид, че шестоъгълната призма може да бъде плака или колона, която зависи от скоростта на растеж на повърхностите. Когато снежните кристали са много малки, те съществуват в по-голямата си част под формата на обикновени шестоъгълни призми. Но когато растат, "клони" оставят кълнове от ъглите на призмата, създавайки по-сложни форми.

Произхода на сложните форми на снежинки. Отговорът на този въпрос е в това как водните молекули се движат през въздуха, за да кондензират на нарастващия сняг кристал. Молекулите се разпределят във въздуха, за да достигнат кристала и тази дифузия забавя нарастващото им. По-далечните водни молекули трябва да се движат по-дълго във въздуха, за да се постигне нарастващ кристал. Така че, помислете за плоска ледена повърхност, която расте във въздуха. Ако се появи малък сблъсък и остава на повърхността, следата се удължава малко по-далеч от останалата част от кристала. Това означава, че други водни молекули могат да постигнат това място по-бързо от останалата част от кристала, тъй като те трябва да се придвижат към нея.

С увеличаване на броя на водните молекули, достигащи местоположението на сблъсъка, мястото за сблъсък расте по-бързо. След кратко време сблъсъкът се случва все по-често, а растежът се появява още по-бързо. След това възниква това, което се нарича нестабилност на разклоненията - нови малки сблъсъци се раждат на големи клони и се превръщат в мястото на образуване на странични клони. Така се ражда трудно. Тази нестабилност е основната причина за създаване на сложни форми на кристали сняг.

Когато нестабилността на клона отново се нанася върху снежния кристал и отново, в резултат на това се образува леден дендритрит. Думата "дендрит" означава "дърво като" дърво ", а звездите на дървесни снежни кристали са обикновени. Дифузионната скорост на водните молекули може да бъде променена в лабораторията. Ако снежните кристали се отглеждат във въздушно по-ниско атмосферно налягане, те са по-малко разклонени. Това е така, защото дифузията не ограничава увеличението при ниско налягане, следователно, нестабилният клон не е толкова интензивен. При високо налягане се образуват повече кристали с сняг. Растежът на снежните кристали зависи от равновесието между ръбовете и разклоняването. Thirs се стремят да създадат прости плоски повърхности и разклоняване - по-сложни структури. Взаимодействието между ръбовете и разклонението е тънко и силно зависи от параметрите като температура и влажност. Това означава, че снежните кристали могат да растат по много различни начини, което води до голямо разнообразие, което се наблюдава във формите на снежинките.

Първият, който изучава снежинките, започнали като астроном Йохан Кеплер. През 1611 г. той пусна трактат "на шестоъгълни снежинки", в който основно разглобява геометричните аспекти на тяхната структура. Следващият пробив трябваше да изчака повече от два века. За 15-та годишнина мама представи сина си, млад фермер от Върмонт Уилсън Елвин Бентли, микроскоп. И реши да го погледне със снежинки. На 15 януари 1885 г. той получава първия момент на снежинките, като регулира камерата към микроскопа и го изважда на фона на черна хартия. До края на живота си той получава образи на 5381 снежинки. През 1920 г. той ще получи позиция в националната метеорологична служба и предоставянето на $ 25 за неговото изследване, а снегът ще започне да съхранява не само във фермите, но и в лабораториите на кинетиката и кристалографите. Но Бентли за пръв път каза, че две идентични снежинки никога не са били виждани. Има популярно убеждение, че две идентични снежинки в природата не се случват. Ще изглежда така. Милиони повдигат с небето. Но, от друга страна, ако се простирате много грубо, в сонда около 1020 водни молекули, а човешкото око е в състояние да определи около 100 параметъра за визуална снежинка. Така такава мозайка може да образува крайна, но безумно огромен брой начини. И ако помните, че кислородните и водородните атоми имат различни изотопи и във вода все още има примеси ... като цяло, си струва да се приеме, че няма две идентични снежинки в природата. Но кристалите имат симетрична форма. Макроскопични фактори (температура, налягане, концентрации на различни вещества) в такова малко пространство, тъй като текущото положение на комина на кристала във времето се различават леко и растежът във всички посоки е същият. Докато не се случи или напротив, залепване.

Чистата вода е безцветна прозрачна течност. Плътността на водата по време на прехода от твърдото състояние в течността не намалява, както почти във всички останали вещества и се увеличава. Когато водата се нагрява от 0 до 4 ° С, тя също увеличава плътността му. При 4 ° С водата има максимална плътност и само с по-нататъшно нагряване намалява плътността му.

Ако с намаляване на температурата и по време на прехода от състояние на състоянието в твърда плътност на водата, тя е променена по същия начин, както се случва при огромното мнозинство от веществата, след това, когато зимният подход, повърхностните пластове, повърхностните слоеве на естествени води бяха охладени. Това ще бъде до 0 ° C и се спусна до дъното, освобождавайки мястото с по-топли слоеве и ще продължи, докато цялата маса на резервоара би придобила температура от 0 ° C. Освен това, водата ще започне да замръзва, формираните подове биха били потопени на дъното и резервоарът ще замръзне за цялата си дълбочина. В същото време много форми на живот във водата биха били невъзможни. Но тъй като водата достига най-голямата плътност при 4 ° С, движението на слоевете му, причинено от охлаждане, завършва, когато тази температура е достигната. При по-нататъшно намаляване на температурата, охладеният слой с по-малка плътност остава на повърхността, замръзва и по този начин предпазва слоевете под слоевете от по-ниско охлаждане и замразяване.

От голямо значение в живота на природата има факта, че водата. Следователно тя има необичайно висок топлинен капацитет. През нощта, както и по време на прехода от лятото до зимата, водата се охлажда бавно, а през деня или по време на прехода от зимата до лятото също се нагрява бавно, така че, По този начин регулират температурния ром на земното кълбо.

Поради факта, че при топене на лед, обемът, зает с вода, намалява точката на топене на леда. Това следва от принципа на Le Chatel. Наистина, нека. Лед и течна вода са в равновесие, когато около ° С. С увеличаване на налягането, равновесие, съгласно принципа на Le Chatel, миксът е ленти в посоката на образуването на фазата, която в същото време раната заема по-малък обем. Тази фаза е течност в този случай. По този начин, увеличаването на налягането, когато O ° C причинява превръщането на лед в течност и това означава, че перепак на топене на лед намалява.

Водната молекула има ъглова структура; Ядрото, включено в състава си, образувайки уравнителен триъгълник, в основата на който има два протона, и в горната част на кислородния атом, интерстициалните разстояния са близо до 0.1 пМ, разстоянието на метъра на водородните атоми е приблизително 0.15 nm. От осемте електрона, които представляват външен електронен слой на кислороден атом във водна молекула, два електронни двойки образуват ковалентни връзки на О-Н, а останалите четири електрона са два уязвими електронни двойки.

Кислородният атом във водната молекула е в състояние --aea? Eaecaoee. Следователно ъгълът на валентност на не-не (104.3 °) е близо до тетраедрат (109.5 °). Електрическите системи, образуващи О-Н връзки, се преместват в по-електрифициращ кислороден атом. В резултат на това водородните атоми придобиват ефективни положителни заряди, така че тези атоми да създадат два положителни полюса. Центровете на отрицателни такси на електронните двойки на парите на кислороден атом, разположени на хибридни орбитали, се изместват спрямо ядрото на атома и създават два негативни полюса.

Молекулното тегло на изпарената вода е 18 и отговаря на най-простата си формула. Въпреки това, молекулното тегло на течната вода, определено чрез изучаване на неговите разтвори в други разтворители, се оказва по-високо. Това предполага, че в течна вода има асоциация на молекулите, т.е. свързване към по-сложни агрегати. Такова заключение се потвърждава от необичайно високи стойности на температурата на топене и кипяща вода. Асоциацията на водните молекули е причинена от образуването на водородни връзки между тях.

В твърда вода (лед), кислороден атом на всяка молекула е окуражаващ при образуването на две водородни връзки с съседни водни молекули съгласно схемата, в която водородните връзки са показани с пунктирана линия. Схемата на насипната структура на лед е показана на фигурата. Образуването на водни връзки води до това местоположение на водните молекули, в които те влизат в контакт помежду си с полюсите Variemen. Молекулите образуват слоеве и всеки от тях е свързан с три молекули, принадлежащи към същия слой и от един до съседния слой. Структурата на лед принадлежи към най-малко плътни структури, в нея има кухини, тъй като мерките са най-малко плътни структури, в нея има кухини, след като мерките са донякъде по-високи от размерите на молекулата.

Когато топя лед, неговата структура се разрушава. Но в течна вода се запазват водородните връзки между молекулите: запазват се асоциирани предприятия - сякаш фрагментите на структурата на лед, състоящи се от по-голям или по-малък брой водни молекули. Въпреки това, в различава се от лед, всеки сътрудник съществува много кратко време: разрушаването на другите и образуването на други агра на червата. При агрегатите на такива "ледени" агрегати могат да бъдат поставени единични молекули; В същото време опаковката на водните молекули става по-плътна. Ето защо при топящ лед, обемът, зает с вода, е намален и плътността му се увеличава.

Тъй като водата се нагрява, фрагментите на ледената структура в него става все по-малко, което води до по-нататъшно увеличаване на плътността на водата. В температурния диапазон от 0 до 4 ° С този ефект преобладава над топлинната експанзия, така че плътността на водата продължава да се увеличава. Въпреки това, когато се нагрява над 4 ° С, ефектът от нагряване на термичното движение на молекулите и плътността на водата се намалява. Следователно, при 4 ° С, водата има максимална плътност.

Когато водата се нагрява, част от топлината се изразходва за разликата на водородните връзки (енергията на водородното свързване във вода е приблизително 25 kJ / mol). Това обяснява високата топлинна мощност на водата.

Водата в нашия живот е най-често срещаната и най-често срещана субстанция. Човешкото тяло се състои от 70% вода, а средата на нас съдържа и 70% вода.

От училищни учебници знаем, че водната молекула се състои от кислороден атом и два водородни атома, т.е. Една от най-малките и най-леки молекули. С всички обикновени и доказателства за нас, свойствата на водата, които непрекъснато използваме, има парадокси на течна вода, които определят дори формите на живот на земята.

Течната вода има плътност по-голяма от плътността на леда. Следователно, когато замразяването на обема на леда се увеличава, ледените плува на повърхността на водата.

Плътността на водата е максимална при 4 ° С, а не в точката на топене, тя намалява както отдясно, така и вляво от тази температура.

Вискозитетът на вода намалява с увеличаване на налягането.

Точката на кипене на водата е извън общата зависимост на точката на кипене на молекулното тегло на веществата (фиг. 1.1). В противен случай тя трябва да бъде по-висока от 60 o C.

Капацитет на водата най-малко два пъти по-висок като всяка друга течност.

Топлината на изпаряването (~ 2250 kJ / kg) е най-малко три пъти по-висока от всяка друга течност, 8 пъти повече от етанол.

Помислете за последния имот на водата. Топлината на изпаряване е енергията, необходима за счупване на връзките между молекулите, когато ги преместват от кондензираната фаза в газообразно. Това означава, че причината за всички парадоксални свойства е от естеството на интермолекулни водни връзки и това от своя страна се определя от структурата на водната молекула.

Фиг.1.1. Област на молекулно тегло на различни съединения и техните точки на кипене.

1. Какво е това - водна молекула?

През 1780 година Lavoisier експериментално установи, че водата се състои от кислород и водород, че два водорода взаимодействат с един обем кислород и че съотношението на водородната маса и кислород във водата е 2:16. До 1840 г. стана ясно, че молекулната формула на вода N 2 O.

Три ядра в молекулата образуват уравнителен триъгълник с два протона в основата (фиг. 1.2). Електронна формула на водна молекула [(1S 2)] [(1S 2) (2S 2) (2р 4)].

Фиг.1.2.Образуването на система от свързване M.O. На 2R орбиталите на кислородния атом и 1с.- кислородни атоми и 1с.Изобилни атоми на водород.

Благодарение на участието на два електрона на водород 1SV на комуникация с два електрона 2P кислород, има орбиталите на хибридните и хибридс 3 се образуват с характерен ъгъл между тях в 104.5 o, както и два полюса противоположни заряди. Дължината на О-Н свързване е 0.95А (0.095 nm), разстоянието между протоните е 1.54Å (0.154 nm). Фигура 1.3 показва електронния модел на водната молекула.

Фиг.1.3. Електронен модел на молекулата 2 ОТНОСНО.

Осем електрони двойно завъртат в четири орбитала, разположени в три самолета (ъгли 90 относно ) Влезте в куба. 1, 2 - полирани двойки електрони.

Най-важната последица от това съображение: асиметрията на разпределението на зареждане превръща молекулата Н2М в дипола: протоните се поставят в два положителни краища, на два отрицателни - основни двойки кислород p-електрони.

По този начин, водната молекула може да се счита за триъгълна пирамида - тетраедър, в ъглите, от които се поставят четири обвинения - две положителни и две отрицателни.

Тези такси формират най-близката им обстановка, превръщайки съседните водни молекули строго по определен начин - така че само един водороден атом винаги е разположен между два кислородни атома. Най-лесно е, че интермолекуларната структура е насочена и изучава върху вода в твърдо състояние. Фигура 1.4 представя структурата на лед.

Фиг. 1.4. Шестоъгълна лед

Структурата е закрепена с помощта на O-H връзки ... o. Такова съединение от два кислородни атома от съседни водни молекули през медиацията на един водороден атом се нарича водородна връзка.

Водородната връзка възниква поради следните причини:

1 - Протонът е само един електрон, поради което електронното отблъскване на два атоми е минимална. Протонът просто се потапя в електронна обвивка на съседния атом, намалявайки разстоянието между атомите с 20-30% (до 1 Å);

2 - близък атом трябва да има по-голяма степен на електричество. В условни стойности (с полионга) Електронегабилност F - 4.0; O - 3.5; N-3.0; Cl- 3.0; С- 2.5; S- 2.5.

Водната молекула може да има четири водородни връзки, в две действа като донор на електрони в два - като акцептор на електрон. И тези връзки могат да възникнат както със съседни водни молекули, така и с други вещества.

Така че, диполният момент, ъгълът на N-ON и водородната връзка O-H ... O се определя от уникалните свойства на водата и играят важна роля в образуването на света около нас.

K.H.N.

Съвременна Воден модел

Ако направите кратка екскурзия до курса на училищния химия, ние припомняме, че два електронни двойки образуват полярни ковалентни връзки между атомите на водород и кислород, а останалите две електронни двойки остават свободни и се наричат поливане. Водната молекула има ъглова структура, ъгълът на N-N-H е 104.5 градуса.

Фиг. Водна молекула

Тъй като кислородният атом има повече електрони (химиците казват, че кислородният атом е по-електронния), отколкото при водородния атом, електроните на два водородни атома се изместват към по-електрон-отрицателен кислороден атом, което води до факта, че две положителни такси на Водородните атоми се компенсират с два атома. водород от отрицателния заряд на кислородния атом. Ето защо, електронният облак има нехомогенна плътност. Близо до водородни ядра липсват електронна плътност и от другата страна на молекулата, близо до кислородното ядро, се наблюдава излишък от плътност на електронната мрежа. Това води до факта, че водната молекула е малка дипол, съдържаща положителни и отрицателни заряди върху полюсите. Това е структурата и определя полярността на водната молекула. Ако епицентърите на положителни и отрицателни такси са свързани към правите линии на положителни и отрицателни заряди - правилния тетраедър. Но такъв тетраедър е само първото основно ниво на структурата на водата.

Фиг. Структура на водната молекула: а) ъглови; б) топка; в) тетраедрик

Второто ниво на химическата организация на водата се определя от възможността вода тетраедър да образува специални облигации, наречени водородни връзки, които свързват индивидуалните молекули помежду си в асоциирани предприятия.

Водородната връзка е световно значение в химията на междумолекулните взаимодействия и се дължи на основните слаби електростатични сили и въздействия. Той се среща при взаимодействието на водородните електрони на водородния атом на една водна молекула с различна електронна двойка кислороден атом на съседната водна молекула.

https://pandia.ru/text/78/208/images/image004_14.jpg "Ширина \u003d" 487 "Височина \u003d" 385 "\u003e

Фиг. Всяка водна молекула може да образува водородни връзки с четири съседни молекули

В кристалната структура на лед, всяка молекула участва в 4 водородни връзки, насочени към върховете на тетраедрона. В центъра на този тетраедър има кислороден атом, в два върха - по водородния атом, чиито електрони участват в образуването на ковалентни връзки с кислород. Двамата останали върхове заемат двойка кислородни валентни електрони, които не участват в образуването на интрамолекулни връзки.

Фиг . Водородни връзки в кристалната ледена решетка

За разлика от лед, в течна вода, водородните връзки лесно се разрушават и бързо възстановени, което прави водната структура единствено променлива. Благодарение на тези облигации в индивидуални микроума на водата непрекъснато възникват особени водни сътрудници - неговите структурни елементи. Всичко това води до хетерогенност в структурата на водата.

Първата идея, че водата е хетерогенна в нейната структура, изразиха махат през 1884 година. Неговото авторство котировките в монографията "естеството на водата. Тежка вода ", публикувана през 1935 година. След нея се появиха много творби, при които водата се разглежда като смес от съдружници с различен състав ("хидроли)).

Когато ледената структура се определя в 20-те години, тя се оказа, че водните молекули в кристалното състояние образуват триизмерна непрекъсната решетка, в която всяка молекула има четири най-близки съседи, разположени в върховете на правилния тетраедър. През 1933 г. J. Bernal и P. Fowler предложиха подобна решетка в течна вода. Тъй като водата е по-плътна на лед, те вярват, че молекулите в него не са като в лед, т.е. като силициеви атоми в минерала тридии така, като силициеви атоми в по-плътна модификация на силициев диоксид - кварц. Увеличаване на плътността на водата, когато се нагрява от 0 до 4 ° С, е обяснено чрез присъствието при ниска температура на тридимитния компонент. Така моделът на Бернал - Фаулър запазва елемента на две структура, но основното им постижение е идеята за непрекъсната тетраедрична мрежа. Тогава се появи известният аморизъм, който Лангмюра се появи: "океанът е една голяма молекула."

Само през 1951 г., J. Popped създаде модел на непрекъсната мрежаКоето не беше толкова конкретно, колкото Bernal модел - Фаулър. Popped представена вода като случайна тетраедрална мрежа, връзката между молекулите, в която е извита и има различни дължини. Моделът на населението обяснява запечатването на вода при разтопяването на отхвърлянето на връзките. Когато първите дефиниции на структурата се появиха през 60-те години iRD II. и IX. Стана ясно как кривината на облигациите може да доведе до уплътняваща структура. Моделът не може да обясни не-монотонността на зависимостта на свойствата на водата от температурата и налягането като добри като моделите на две държави. Затова много учени споделят идеята за две държави за дълго време.

Фиг. Модел на непрекъсната мрежа

През втората половина на 20-ти век, в допълнение към " непрекъснато"Модели (модел на наводнение), две групи" смесени "модели: клъстери ноктид. В първата група водата се появява под формата на клъстери на молекули, свързани с водородни връзки, които плават в морето от молекули, в такива връзки на неучастващи. Моделите на втората група смятат, че водата като непрекъсната мрежа на водородните връзки - рамка, която съдържа пустота; Те съдържат молекули, които не образуват връзки с молекули на рамката.

Между клъстерни модели Най-яркият модел беше моделът на град Немет и Х. Шераги, предложен от тях картини, изобразяващи клъстери на свързани молекули, които плуват в морето от несвързани молекули, влязоха много монографии.

Друг модел на вода, предложен през 1957 г. от Freake и Uane, е модел на блестящи клъстери. Този модел е много близо до съвременните идеи за структурата на водата. В този модел водородните връзки във водата се образуват непрекъснато и ограбвани и тези процеси продължават съвместно в краткотрайните групи водни молекули, наречени "трептящи клъстери". Техният живот се оценява в диапазона от 10-10 до 10-11 s. Такава идея е правдоподобна, обяснява високата степен на мобилност на течната вода и ниския вискозитет. Смята се, че благодарение на точно тези свойства водата служи като един от най-гъвкавите разтворители.

Div_adblock567 "\u003e

През 2002 г. група от д-р имаше Gordon чрез рентгенов структурен анализ с помощта на рентгенов източник на рентгенов източник, усъвършенстван източник на светлина (ALS), е възможно да се покаже, че водните молекули са способни да лекуват структури - "истински тухли" вода, които са топологични вериги и пръстени на многото водни молекули. Тълкуването на получените експериментални данни, изследователите ги считат за доста дълготрайни структурни елементи. По принцип водата е комбинация от безразборнически полимери и хипотетични "водни кристали" (които се очаква да съществуват в топене на вода), където броят на молекулите, свързани с водородните връзки, може да достигне стотици и дори хиляди единици.

"Водните кристали" могат да имат разнообразие от форма, както пространствено, така и двуизмерно (под формата на пръстенни структури). Въз основа на същия тетраедър. Тази форма има водна молекула. Шлайфането, водните молекули Tetrahedra образуват различни пространствени и равнинни структури. И от разнообразието от структури от естеството на основния е шестоъгълна (шестнадесетичен) структура, когато шест водни молекули (тетрадедра) се комбинират в пръстена. Този тип структура е характерен за лед, сняг и топене на вода.

Фиг. един. Кристална ледена структура

Когато ледът се стопи, нейната тетрагонена структура се разрушава и смес от клъстери, състоящи се от три, тетра, пента- и хексаметри вода и свободни молекули на водата. Схематично, този процес може да бъде представен така.

Фиг . Структура на течната вода. Във вода, клъстерите периодично се унищожават и образуват отново. Времето за скок е 10-12 секунди.

За да проучим структурата на тези формирани асоциирани предприятия, се оказа доста трудно, тъй като водата е смес от различни полимери, които са в равновесие. Изправени един с друг, полимерите преминават един в друг, разлагат и отново.

Това е почти невъзможно да се разделят тази смес в отделни компоненти. Само през 1993 г. група изследователи от Университета в Калифорния (Бъркли, САЩ) под ръководството на д-р Р. Й. Сайкали. По това време вече е установено, че течната вода се състои от полимерни сътрудници (клъстери), съдържащи от три до шест водни молекули.

По-сложен е структурата на Hexamera. Най-простата структура е шест водни молекули в шестоъгълните върхове, както се оказа, тя не е толкова по-силна, колкото и клетъчната структура. Освен това структурата на призмата, разкритата книга или лодка също се оказа по-малко устойчива. В шестоъгълника може да има само шест водородни облигации, а експерименталните данни говорят за присъствието на осем. Това означава, че четири водни молекули са свързани чрез кръстосани монтирани водородни връзки.

Намерени са структурите на водните клъстери и теоретично днешната компютърна техника ви позволява да направите това. През 1999 г. Станислав Зенин държеше съвместно с Б. Поланик (сега в САЩ), изучаването на водата в генетиката на БНД, която даде най-интересните резултати. Чрез прилагане на съвременни методи за анализ - рефрактометрия, протонна резонанс и течна хроматография, те успяха да открият сътрудниците на водните молекули - клъстери.

R. с. Възможни клъстери вода

Комбинирайки се един друг, клъстерите могат да образуват по-сложни структури:

https://pandia.ru/text/78/208/images/image016_2.gif "Ширина \u003d" 200 "височина \u003d" 520 src \u003d "\u003e

Фиг. Образуване на клъстер от 20 водни молекули.

Анализ на получените данни, предложено, водата е йерархия на правилните обемни структури на "асоциирани предприятия" (капаци), която се основава на кристален "квантов вода", състоящ се от 57 от своите молекули, които взаимодействат помежду си поради свободното взаимодействие водородни връзки. В същото време 57 водни молекули (кванти) образуват структура, наподобяваща тетраедър. Тетраедър, от своя страна, се състои от 4 додекадедра (редовни 12-степен). 16 Quanta образуват структурен елемент, състоящ се от 912 водни молекули. Водата с 80% се състои от такива елементи, 15% - Quanta Tetrahedra и 3% са класически H2O молекули. Така структурата на водата е свързана с така наречените платонови тела (тетраедрон, додекаедрон), чиято форма е свързана със златото. Кислородната ядро \u200b\u200bсъщо има формата на платонова тяло (тетраедрон).

Елементарната водна клетка е тетраедър, съдържаща четири (проста тетраедрон) или пет H2O молекули (центриращ обем тетраедрон), които са свързани чрез водородни връзки.

https://pandia.ru/text/78/208/images/image019_4.jpg "ширина \u003d" 621 "височина \u003d" 608 src \u003d "\u003e

Фиг. Додекаедрон

По този начин се появяват множество клъстери във вода, които носят много голяма информация за енергия и висока плътност. Поредният брой на такива водни структури е толкова висок, колкото последователността на кристалите (структурата с най-висока подрежаемост, която знаем само), поради което те също се наричат \u200b\u200b"течни кристали" или "кристална вода". "Water Quanta" може да взаимодейства помежду си поради свободните водородни връзки, стърчащи от квантовите върхове с лицата им. В този случай е възможно да се формират два вида структури от втора употреба. Тяхното взаимодействие един с друг води до появата на структури по по-висок ред. Последните се състоят от 912 водни молекули, които според модела Zenin са практически не могат да взаимодействат поради образуването на водородни връзки. Това обяснява, например, висок поток на флуид, състоящ се от огромни полимери. Така водната среда е йерархично организиран течен кристал.

Фиг. Образуване на отделен клъстер вода (моделиране на компютри)

Промяна на положението на един структурен елемент в този кристал под действието на всеки външен фактор или промяна в ориентацията на околните елементи под влиянието на добавените вещества осигурява, според хипотезата на Zenin висока чувствителност на информационната система за вода. Ако степента на смущение на структурните елементи е недостатъчна, за да се преструктурира цялата водна структура в тази сума, след това след изваждане на смущенията, системата 30-40 минути се връща в първоначалното му състояние. Ако транскодирането, т.е. преходът към друго взаимно подреждане на структурните елементи на водата е енергично изгодно, тогава в нова държава, енкодерът на веществото, причинен това преструктуриране [Zenin, 1994] е отразено в новото състояние. Такъв модел позволява на Zenin да обясни "паметта на водата" и неговите информационни свойства [Zenin, 1997].

K.H.N.

Литературен списък:

. Успехи на физическата химия, 2001

. Експериментално доказателство за наличието на водни фракции. J. Хомеопатична медицина и акупунктура. 1997.№2. ° С.42-46.

. Хидрофобски модел на структурата на съдружниците на водните молекули. Й. Фис. Химия .994.08.№4.636-641.

Изследване на структурата на водите чрез протон магнитен резонанс. Dokl. RAS.1993.T.332.№3.328-329.

. Естеството на хидрофобното взаимодействие. Появата на ориентационни полета във водни разтвори. Й. Фис. Химия. 1994.08.№3.600-503.

. Изследването на интрамолекулни взаимодействия в нуклеотидеадидите по метода на NMR. Материали на 2-ри Union Conf. Динамично. Стереохимия. Odessa.1975.2053.