Nahaja se agregatno stanje, ki je značilno imeti plinasto ali tekočo obliko pri sobni temperaturi. Lastnosti ledu so začele študirati na stotine pred leti. Pred približno dvesto leti so znanstveniki odkrili, da voda ni preprosta spojina, ampak kompleksen kemični element, ki sestoji iz kisika in vodika. Po odprtju formule je voda začela zgled H 2 O.

Struktura ledu

H 2 O je sestavljen iz dveh vodikovih atomov in enega atoma kisika. V mirnem stanju se vodik nahaja na vozliščih atoma kisika. Kisik in vodikov ioni bi morali zavzeti tocke razčlenjenega trikotnika: kisik se nahaja na vozlišču neposrednega kota. Ta stavba se imenuje dipola.

Led je sestavljen iz 11,2% odstotka vodika, ostalo pa je kisik. Lastnosti ledu so odvisne od kemične strukture. Včasih so plinaste ali mehanske formacije - nečistoče.

Ice najdemo v obliki v obliki nekaj kristalnih vrst, ki stabilno ohranijo svojo strukturo pri temperaturah od nič in nižje, vendar na nič in nad njim se začne taliti.

Struktura kristalov

Lastnosti ledu, snega in pare so povsem drugačne in so odvisne od trdnega stanja H 2 O je obdana s štirimi molekulami, ki se nahajajo na vogalih Tetraedron. Ker je koordinacijska številka nizka, ima lahko led odprto strukturo. To je prikazano na lastnosti ledu in njegove gostote.

Ledene oblike

Ice se nanaša na skupne snovi v naravi. Na Zemlji so naslednje sorte:

• reka;
• jezero;
• navtični;
• fond;
• gulter;
• prst.

Obstaja led, ki ga neposredno oblikuje sublimacija, t.j. Iz pare. Ta vrsta vzame okostna oblika (imenujemo jih snežila) in agregati dendritične in skeletne rasti (zmrzali, zmrzali).

Ena izmed najpogostejših oblik so stalaktite, i.e. Icile. Groba po vsem svetu: na površini zemlje, v jamah. Ta vrsta ledu se oblikuje s tekočimi kapljicami vode, ko je temperaturna razlika v obdobju jesenskega vzmeti v jesenski vzmet.

Izobraževanje v obliki ledenih trakov, ki se pojavljajo vzdolž robov rezervoarjev, na meji vode in zraka, kot tudi rob luže, se imenujejo ledene palačinke.

Led se lahko oblikuje v poroznih tleh v obliki vlaknastih žil.

Lastnosti ledu

Snov je lahko v različnih državah. Na podlagi tega se postavlja vprašanje: in kakšna je nepremičnina v določeni državi?

Znanstveniki dodelijo fizične in mehanske lastnosti. Vsak od njih ima svoje lastnosti.

Fizične lastnosti

Fizikalne lastnosti ledu vključujejo:

1. Gostota. V fiziki, neenakomerni medij je predstavljen z mejo mase snovi medija sama do volumna, v katerem se zaključi. Gostota vode, kot tudi druge snovi, je funkcija temperature in tlaka. Značilno je, da se v izračunih uporablja konstantna gostota vode, ki je enaka 1000 kg / m3. Natančnejši indikator gostote se upošteva le, če je potrebno natančno izračunati pomen razlike gostote, ki izhaja iz tega.
   Pri izračunu gostote ledu se upošteva, katera voda je postala led: kot je znano, je gostota slane vode višja od destiliranega.
2. Temperatura vode. Ponavadi pride na nič stopinj. Procesi zamrzovanja se pojavijo skoki s sproščanjem toplote. Povratni proces (taljenje) se pojavi pri absorpciji enake količine toplote, ki je bila dodeljena, vendar brez skokov, in postopoma.
   V naravi obstajajo pogoji, pod katerimi je voda podhladitev, vendar ne zamrzne. Nekatere reke hranijo stanje tekočega vodo, tudi pri temperaturi -2 stopinj.
3. Količina toplote, ki se absorbira pri ogrevanju telesa za vsako stopnjo. Obstaja posebna toplotna zmogljivost, za katero je značilna količina toplote, potrebne za ogrevanje kilograma destilirane vode na stopnjo.
4. Stisljivost. Druga fizična lastnost snega in ledu je stisljivost, ki vpliva na zmanjšanje obsega pod vplivom povečanega zunanjega tlaka. Inverzna vrednost se imenuje elastičnost.
5. Moč ledu.
6. Barva ledu. Ta lastnost je odvisna od absorpcije svetlobe in disperzije žarkov, pa tudi na število nečistoč v zamrznjeni vodi. Reka in jezeru ledu brez tujih nečistoč sta vidna v nežni modri svetlobi. Morski led je lahko popolnoma drugačen: modra, zelena, modra, bela, rjava, ki ima jekleni senco. Včasih si lahko ogledate črni led. Takšna barva, ki jo pridobi zaradi velike količine mineralov in različnih organskih nečistoč.

Mehanske lastnosti ledu

Mehanske lastnosti ledu in vode se določijo z vplivom zunanjega okolja glede na površino enote. Mehanske lastnosti so odvisne od strukture, slanosti, temperature in poroznosti.

Led je elastična, viskozna, plastična tvorba, vendar obstajajo pogoji, pod katerimi postane trdna in zelo krhka.

Morski led in sladka voda se razlikujeta: prva je veliko plastika in manj trpežna.

Med prehodom ladij so potrebne mehanske lastnosti ledu. Pomembno je tudi pri uporabi ledenih cest, prehoda in ne samo.

Voda, sneg in led imajo podobne lastnosti, ki določajo značilnosti snovi. Hkrati pa na številne druge dejavnike vplivajo ta odčitki: temperatura okolice, nečistoče v trdni snovi, kot tudi originalna sestava tekočine. Led je ena izmed najbolj zanimivih snovi na zemlji.

Snežinke so ena najlepših, kompleksnih in popolnoma edinstvenih bitij narave. Kako se oblikujejo, od tega, kar je sestavljeno?

Sneg - trdna padavina v obliki kristalov (snežinke). Obstaja izjemno velike različne oblike snežinke. Najenostavnejši od njih: igle, stolpce in plošče. Poleg tega obstajajo številne zapletene oblike snežinke: igelne zvezde; lamelarske zvezde; Ježki, sestavljeni iz več stolpcev; Stolpci s ploščami in zvezdami na koncih. Nekatere oblike stolpcev imajo notranje votline ali oblikujejo nekakšna očala; Obstajajo tudi 12-ray zvezde. Dimenzije posameznih snežinke so lahko precej drugačne. Največje linearne dimenzije imajo običajno igelne zvezde (njihov polmer doseže 4-5 mm). Snežinke so pogosto povezane drug z drugim in padejo v obliki kosmičev. Velikosti kosmičev lahko dosežejo zelo veliko količino, kosmiči s polmerom do 15-20 cm. Oblika snežinke odraža notranji red vodnih molekul, ko so v trdnem stanju - v obliki ledu ali snega . Snowflakes rastejo na enak način kot kristali vsake snovi, ki se uničijo iz tekočega stanja v trdni obliki: povezovanje med seboj, vodne molekule običajno povečujejo medsebojne privlačnosti in zmanjšajo moči odbijajoče, saj energija sistema med kristalizacijo zmanjšuje. V samo nekaj minutah bo padanje na topli površini snežinke izgubilo svojo dekorativno strukturo, svojo edinstveno podobo, ki se nikoli več ne bo zgodilo.

Kaj sestavlja sneg? In snežinke, in snežni kristali se oblikujejo iz ledu. Snow Crystal, kot je namenjen njegovem imenu, enem ledenem kristalu. Snežinka je bolj splošni izraz; To lahko pomeni tako individualno snežni kristal in več zasneženih kristalov, ki držijo skupaj, ali velike grozde snežnih kristalov, ki tvorijo sneg, ki pade iz oblakov. Struktura ledenih kristalov. Vodne molekule v ledenem kristalu tvorijo šesterokotno mrežo (glej sliko). Rdeče kroglice - atomi kisika. Sive palice - atomi vodika. Dva vodika za en kisik - H2O. Šestbarvna simetrija snežink je izvor iz kristalne mreže ledu. Snežinke rastejo iz izhlapevanja vode. Snežinke niso zamrznjene dež. Včasih dežne kaplje zamrznejo, medtem ko padajo, vendar se imenuje "toča". Gradins nimajo enega skrbno razvitega in simetričnega vzorca, ki ga najdemo v snežnih kristalih. Zasneženi kristali se oblikujejo, ko izhlapevanje vode kondenzira neposredno v led, ki se zgodi v oblaku. Snowflakes nastanejo zaradi kristalne rasti. Najbolj osnovna oblika kristalnega snega je zgoraj prikazana šesterokotna prizma. Ta struktura nastane, ker nekatere površine kristala, površina obrazov, zbirajo material zelo počasi. To je posledica dejstva, da površina, kjer se oblikujejo koti, bolj energetsko nenehno nenehno kot tisto, ki tvori letalo, saj na vogalih obstaja več verjetnosti, da se oblikujejo molekule med seboj. Enostavno je dokazati na štiriraginskem kristalu - najpreprostejši obliki. S šesterokotnimi prizmi enaka zgodba. Na fotografiji si lahko ogledate šesterokotni snežinke, zbrane na južnem teku Walter Walter (Walter Tape). Ti snežinke so se dovolj veliki, saj se je njihova zamrznjena že zelo dolgo, kar je omogočilo pravilo ledu kristalov, da se popolnoma pokaže. Šesterokotna prizma vključuje dve heksagonski "osnovni" površini in šest pravokotnih "prizmatičnih" površin, kot je prikazano na sliki. Upoštevajte, da je lahko šesterokotna prizma plošča ali kolona, \u200b\u200bki je odvisna od stopnje rasti površin. Ko so snežni kristali zelo majhni, obstajajo večinoma v obliki navadnih šesterokotnih prizmov. Toda, ko rastejo, "veje" pustite, da kaša iz vogale prizme, ustvarjajo bolj zapletene oblike.

Izvor kompleksnih oblik snežinke. Odgovor na to vprašanje je, kako se vodne molekule premikajo skozi zrak, da se zgodi na rastočem snežnem kristalu. Molekule se razdelijo skozi zrak, da bi dosegli kristal, in ta difuzija upočasni njihovo narašča. Bolj oddaljene molekule vode se morajo premakniti dlje v zrak, da bi dosegli rastoči kristal. Torej, razmislite o ravni ledene površine, ki raste v zraku. Če se pojavi majhen trk in ostane na površini, se sledi podaljša malo dlje od preostalega kristala. To pomeni, da lahko druge molekule vode dosežejo ta kraj hitreje od preostalega kristala, saj morajo iti na to.

S povečanjem števila molekul vode, ki dosežejo lokacijo trčenja, se lokacija trka hitreje raste. Po kratkem času se trčenje vse bolj pojavi, rast pa se pojavi še hitreje. Potem se pojavi, kar se imenuje nestabilnost razvejanosti - nove majhne spopade se rodijo na velikih vejah in postanejo kraj oblikovanja stranskih vej. Tako težko rojen. Ta nestabilnost je glavni razlog za ustvarjanje kompleksnih oblik snega kristalov.

Ko se nerazbitost podružnice uporablja za snežni kristal, ponovno in spet, je to, kar se imenuje ledeni dendritis. Beseda "Dendrit" pomeni "drevo", zvezde iz drevesnih snežnih kristalov pa so navadne. V laboratoriju se lahko spremeni hitrost difuzije vodnih molekul. Če se snežni kristali gojijo v zračnem nižjem atmosferskem tlaku, so manj razvejani. To je zato, ker difuzija ne omejuje povečanja nizkega tlaka, zato nestabilna veja ni tako intenzivna. Pri visokih pritiskih se oblikujejo bolj podružnične snežne kristale. Rast snežnih kristalov je odvisna od ravnovesja med robovi in \u200b\u200brazvejanostjo. Torrs si prizadevajo ustvariti preproste ravne površine in razvejane - bolj zapletene strukture. Interakcija med robovi in \u200b\u200brazvejanostjo je tanka in je močno odvisna od parametrov, kot so temperatura in vlažnost. To pomeni, da lahko snežni kristali rastejo na različne načine, ki vodijo v veliko raznolikost, ki jo opazimo v oblikah snežinke.

Prvi za študij snežinke je začel znan kot astronomer Johann Kepler. Leta 1611 je izdal razpravo "na šesterokotni snežinke", v katerih je v bistvu razstavil geometrijske vidike njihove strukture. Naslednji preboj je moral počakati več kot dve stoletji. Za 15. obletnico je mama predstavil sina, mlada kmet iz Vermonta Wilson Elvin Bentley, mikroskop. In odločil se je, da ga pogleda na snežinke. 15. januarja 1885 je prejel prvi posnetek snežinke, prilagaja fotoaparat na mikroskop in ga odstranil ob ozadju črnega papirja. Do konca svojega življenja je prejel slike 5381 snežinke. Leta 1920 bo prejel položaj v nacionalni meteorološki službi in dotacijo 25 $ za svoje raziskave, sneg pa se bo začel hlajenje ne samo na kmetijah, ampak tudi v laboratorijih kinetike in kristalografij. Toda Bentley je najprej rekel, da sta dva enaka snežinka nikoli nista videla. Obstaja priljubljeno prepričanje, da se dve enaki enaki snežinke v naravi ne zgodita. Tako bi se zdelo. Milijoni dvignejo z nebom. Po drugi strani pa, če se raztegnete zelo grobo, v sneženju okoli 1020 vodnih molekul, in človeško oko lahko določi približno 100 vizualnih parametrov snežinke. Tako lahko tak mozaik tvori končno, vendar noro veliko število načinov. In če se spomnite, da imajo kisik in vodikove atome različne izotope, in v vodi še vedno obstajajo nečistoče ... na splošno, je vredno sprejeti, da ni dveh enakih snežinke v naravi. Toda kristali imajo simetrično obliko. Makroskopski dejavniki (temperatura, tlak, koncentracije različnih snovi) v tako majhnem prostoru, kot trenutni položaj dimnika kristala v času, se nekoliko razlikujejo, rast v vseh smereh pa je enaka. Dokler se Bummer ne pojavi ali, nasprotno, se drži.

Čista voda je brezbarvna prozorna tekočina. Gostota vode med prehodom iz trdnega stanja v tekočino se ne zmanjšuje, kot skoraj v vseh drugih snoveh, in se poveča. Ko se voda segreje od 0 do 4 ° C, poveča njeno gostoto. Pri 4 ° C ima voda največjo gostoto in samo z nadaljnjim ogrevanjem se njegova gostota zmanjšuje.

Če je z zmanjšanjem temperature in med prehodom iz stanja države v trdno gostoto vode, se je spremenila na enak način, kot se pojavi pri veliki večini snovi, potem ko je zimski pristop, površinske plasti naravnih voda. To bi bilo do 0 ° C in se je spustilo na dno, sprostilo mesto z toplejšimi sloji, in se bo nadaljevalo, dokler ne bi bila celotna masa rezervoarja pridobila temperaturo 0 ° C. Nadalje bi voda začela zamrzniti, oblikovana tla bi bila potopljena na dnu, rezervoar pa zamrzne za celotno globino. Hkrati bi bilo veliko oblik življenja v vodi nemogoče. Ker pa voda doseže največjo gostoto pri 4 ° C, gibanje njegovih plasti, ki jih povzročajo hladilni konci, ko je dosežena ta temperatura. Z nadaljnjim zmanjšanjem temperature, ohlajeno plast z manjšo gostoto ostane na površini, zamrzne in s tem ščiti plasti pod pod plasti, pred nadaljnjim hlajenjem in zmrzovanjem.

Velik pomen v življenju narave ima dejstvo, da voda. Ima nenormalno visoko zmogljivost toplote, zato. Noči, kot tudi med prehodom od poletja na zimo, voda se počasi ohladi, čez dan ali med prehodom od zime do poletja pa se počasi segreva, torej, tako, Tako uravnava temperaturno rum na svetu.

Zaradi dejstva, da pri taljenju ledu, količina, ki jo zavzema voda, zmanjša, tlak zmanjšuje tališče ledu. To izhaja iz načela Le Chatela. Dejansko pa pustite. Led in tekoča voda sta v ravnovesju, ko približno ° C. Z naraščanjem tlaka, ravnotežja, v skladu z načelom Le Chalela, je mešanica trakovi v smeri tvorbe faze, ki na enakem tempu rane zavzema manjši volumen. Ta faza je v tem primeru tekočina. Tako povečanje tlaka, kadar O ° C povzroči pretvorbo ledu v tekočino, kar pomeni, da se taljenje perakter ledu zmanjša.

Vodna molekula ima kotno strukturo; Jedro, ki je vključeno v njegovo sestavo, tvorijo pretični trikotnik, na dnu katerih sta dva protona, na vrhu kisikovega atoma, na intersticijskih razdaljah je blizu 0,1 nm, razdalja merilnika vodikovih atomov je približno 0,15 nm. Od osmih elektronov, ki predstavljajo zunanji elektronski sloj kisikovega atoma v vodni molekuli, dva elektronska para tvorita kovalentne vezi O-H, preostali štirje elektroni pa sta dve ranljivi elektronski pari.

Atom kisika v vodni molekuli je v državi -Aea? EAECAOEE. Zato je valenčni kot ne-ne (104,3 °) blizu tetraedrale (109,5 °). Električni sistemi, ki tvorijo povezave O-H, se premaknejo na bolj elektronetivni atom kisika. Kot rezultat, vodikovi atomi pridobijo učinkovite pozitivne stroške, tako da ti atomi ustvarijo dva pozitivna polo. Centri negativnih stroškov elektronskih parov kisika pare, ki se nahaja na hibridnih - orbitalov, se premaknejo glede na jedro atoma in ustvarijo dva negativna polja.

Molekulska masa pare vode je 18 let in izpolnjuje najpreprostejšo formulo. Vendar pa je molekulska masa tekoče vode, določena s preučevanjem njenih rešitev v drugih topilih, izkaže, da je bolj visoka. To nakazuje, da v tekoči vodi je združenje molekul, t.j., ki jih povezujete v bolj kompleksnih agregatov. Takšen zaključek potrjuje nenormalno visoke vrednosti temperatur taljenja in vrele vode. Združenje vodnih molekul povzroča nastanek vodikovih vezi med njimi.

V trdni vodi (ledu) je atom kisika vsake molekule spodbuden pri oblikovanju dveh vodikovih vezi s sosednjimi vodnimi molekulami v skladu s shemo, v kateri so vodikove vezi, prikazane s pikčasto črto. Shema razsutega struktura ledu je prikazana na sliki. Nastajanje vodnih vezi vodi na to lokacijo vodnih molekul, v katerih pridejo v stik med seboj s svojimi variemen palice. Molekule tvorijo plasti, in vsaka od njih je povezana s tremi molekulami, ki pripadajo isti plasti, in od enega do sosednje plasti. Struktura ledu spada v najmanj goste strukture, v njej so praznine, saj so ukrepi najmanj goste strukture, v njej obstajajo praznine, ko so ukrepi nekoliko višji od dimenzij molekule.

Pri taljenju ledu je njegova struktura uničena. Toda v tekoči vodi, se ohranjajo vodikove vezi med molekulami: sodelavci so ohranjeni - kot če fragmente strukture ledu, ki sestojijo iz večjega ali manjšega števila vodnih molekul. Vendar pa je v razlikovanju od ledu, vsak sodelavec obstaja zelo kratek čas: uničenje drugih in tvorba drugih agra that. V prazninah takih "ledenih" agregatov se lahko dajo enoposteljne molekule; Hkrati pa postane embalaža vodnih molekul bolj gosta. Zato se pri taljenju ledu zmanjša voda, ki jo zaseda voda, njegova gostota pa se poveča.

Ko se voda segreje, fragmenti ledene strukture v njem postanejo manj in manj, kar vodi do nadaljnjega povečanja gostote vode. V temperaturnem območju od 0 do 4 ° C ta učinek prevladuje preko toplotne širitve, zato se gostota vode še naprej povečuje. Vendar pa se pri segrevanju nad 4 ° C zmanjša učinek ogrevanja toplotnega gibanja molekul in gostote vode. Zato ima pri 4 ° C voda največja gostota.

Ko se voda segreje, se del toplote porabi za razkorak vodikovih vezi (energija vodika lepljenja v vodi je približno 25 kJ / mol). To pojasnjuje visoko toplotno zmogljivost vode.

Voda v našem življenju je najpogostejša in najpogostejša snov. Človeško telo je sestavljeno iz 70% vode, okolje ZDA pa vsebuje tudi 70% vode.

Iz šolskih učbenikov, vemo, da vodna molekula je sestavljena iz atoma kisika in dveh vodikovih atomov, tj. Eno od najmanjših in najlažjih molekul. Z vsemi običajnimi in dokazimi za nas so lastnosti vode, ki jih nenehno uporabljamo, obstajajo paradoksa tekoče vode, ki določajo celo oblike življenja na Zemlji.

Tekoča voda ima gostoto večjo od gostote ledu. Zato, ko zamrznitev prostornine ledu poveča, led plava na površini vode.

Gostota vode je največ pri 4 ° C, ne pa na tališču, se zmanjša tako na desni in na levi strani te temperature.

Vodna viskoznost se zmanjšuje s povečanjem tlaka.

Velikost vode je zunaj splošne odvisnosti vrelišča molekulske mase snovi (sl. 1.1). V nasprotnem primeru ne sme biti višje od 60 ° C.

Toplotna zmogljivost vode vsaj dvakrat višja kot katera koli druga tekočina.

Toplota uparjanja (~ 2250 kJ / kg) je vsaj trikrat višja od katere koli druge tekočine, 8-krat več kot etanol.

Razmislite o tej zadnji lastnini vode. Toplota izhlapevanja je energija, ki je potrebna za prekinitev obveznic med molekulami, ko jih premika iz kondenzirane faze v plinasto. To pomeni, da je vzrok vseh paradoksalnih lastnosti v naravi intermolekularnih vodnih vezi, in to pa se določi s strukturo vodne molekule.

Sl.1.1. Razmerje med površino molekulske mase različnih spojin in njihovih vrelišč.

1. Kaj je - vodna molekula?

Leta 1780. Lavoisier eksperimentalno ugotovil, da je voda sestavljena iz kisika in vodika, ki sta dva volumna vodika medsebojno delovala z enim volumnom kisika in da je razmerje med vodikovno maso in kisikom v vodi 2:16. Do leta 1840 je postalo jasno, da je molekularna formula vode N 2 O.

Tri jedra v molekuli tvorita trikotnik z dvema protonama na dnu (Sl. 1.2). Elektronska formula vodne molekule [(1S 2)] [(1S 2) (2S 2) (2P4)].

Sl.1.2.Oblikovanje sistema vezave M.O. 2R orbitalov atoma kisika in 1s.- Atomi kisika in 1s.Atomi vodika.

Zaradi udeležbe dveh elektronov vodika 1SV komunikacije z dvema elektronoma 2P kisika, je agibridizacija in hibridsp 3 orbitale tvorijo z značilnim kotom med njimi v 104,5 o, kot tudi dva pola nasprotnih stroškov. Dolžina obveznic O-H je 0,95Å (0,095 Nm), razdalja med protonama je 1.54Å (0,154 nm). Slika 1.3 prikazuje elektronski model molekule vode.

Slika.1.3. Elektronski model molekule 2 O.

Osem elektronov se seznani v štirih orbitalov, ki se nahajajo v treh letalih (koti 90 približno ) se prilegajo na kocko. 1, 2 - napolnjeni pari elektronov.

Najpomembnejša posledica tega upoštevanja: Asimetrija porazdelitve napolnjenosti obrne molekulo H 2 M v dipola: protoni so nameščeni na dveh pozitivnih koncih, na dveh negativnih - eteričnih parih kisika P-elektronov.

Tako se lahko vodna molekula obravnava kot trikotna piramida - tetraedron, v kotih, od katerih so nameščene štirje stroški - dva pozitivna in dva negativna.

Te pristojbine tvorijo njihovo najbližjo okolico, ki spreminjajo sosednje molekule vode strogo na določen način - tako da se samo en atom vodika vedno nahaja med dvema atoma kisika. Najlažja stvar je, da je intermolekularna struktura prisotna in študija na vodi v trdnem stanju. Slika 1.4 predstavlja strukturo ledu.

Sl. 1.4. Šesterokotna ledena struktura.

Struktura je pritrjena s pomočjo O-H povezav ... o. Takšna spojina dveh kisikovih atomov sosednjih vodnih molekul skozi posredovanje enega atoma vodika se imenuje vodikove vezi.

Vodikovi vezi nastane iz naslednjih razlogov:

1 - Proton je samo en elektron, zato je elektronski odbojka dveh atomov minimalen. Proton je preprosto potopljen v elektronsko lupino sosednjega atoma, ki zmanjšuje razdaljo med atomi za 20-30% (do 1 Å);

2 - bližnji atom mora imeti večjo velikost elektronegije. V pogojnih vrednostih (po polionski) elektronezibilnosti F - 4.0; O - 3.5; N-3.0; C- 2.5; S- 2.5.

Vodna molekula ima lahko štiri vodikove vezi, v dveh pa deluje kot elektronski donator, v dveh - kot elektronski sprejemnik. Te povezave se lahko pojavijo tako s sosednjimi vodnimi molekulami in drugimi snovmi.

Torej, dipol trenutek, vogal N-ON in vodikove vezi O-H ... o je določena z edinstvenimi lastnostmi vode in igrajo pomembno vlogo pri oblikovanju sveta okoli nas.

K.H.N.

Sodobna Vodni model

Če naredite kratek izlet v šolo kemijsko tečaj, se spomnimo, da sta dva elektronska para tvorita polarna kovalentne vezi med atomi vodika in kisika, in preostalih dveh elektronskih parov ostaneta brezplačna in imenovana zalivamo. Vodna molekula ima kotno strukturo, kot N-N-H je 104,5 stopinj.

Sl. Vodna molekula

Ker ima atom kisika več elektronov (kemiki pravijo, da je atom kisika bolj elektronokolonko) kot pri atomu vodika, elektroni dveh vodikovih atomov pa se premaknejo proti več elektrone-negativnega kisikovega atoma, ki vodi do dejstva, da dva pozitivna dajatev Vodikovi atomi se kompenzirajo z dvema atomama. vodik za negativno naboj atoma kisika. Zato ima elektronski oblak nehomogena gostota. V bližini vodikovih jeder je pomanjkanje gostote elektronov, na nasprotni strani molekule, v bližini kisikovega jedra, je opaziti presežek gostote elektron. To vodi do dejstva, da je vodna molekula majhna dipol, ki vsebuje pozitivne in negativne naboje na drogovih. To je struktura in določa polarnost vodne molekule. Če so epicentri pozitivnih in negativnih stroškov povezani z ravnimi linijami pozitivnih in negativnih stroškov - pravilen tetraeder. Toda tak tetraedron je le prva osnovna raven strukture vode.

Sl. Struktura vode molekule: a) kotna; b) žoga; c) tetrahedrical.

Druga raven kemijske organizacije vode se določi z možnostjo vodne tetraedre, da tvori posebne obveznice, imenovane vodikove vezi, ki med seboj povezujejo posamezne molekule v pridružene družbe.

Vodikovi vez je globalni pomen v kemiji intermolekularnih interakcij in je posledica glavnih šibkih elektrostatičnih sil in vplivov. Pojavi se v interakciji elektronov, izčrpanega vodika vodikovega atoma ene vodne molekule z drugačnim elektronskim parom kisikovega atoma sosednje vodne molekule.

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

Sl. Vsaka vodna molekula lahko tvori vodikove vezi s štirimi sosednjimi molekulami

V kristalni strukturi ledu, vsaka molekula sodeluje v 4 vodikovih povezavah, namenjenih vrhom Tetraeder. V središču tega tetrahedron je atom kisika, v dveh vozliščih - vzdolž atoma vodika, katerega elektroni so vključeni v tvorbo kovalentnih vezi s kisikom. Obe preostali tocki zasedajo par kisikovih valenčnih elektronov, ki ne sodelujejo pri oblikovanju intramolekularnih vezi.

Kcija . Vodikove vezi v kristalni ledeni mreži

Za razliko od ledu, v tekoči vodi, vodikove vezi so zlahka uničeni in hitro obnoviti, zaradi česar je struktura vode izključno spremenljiva. Zaradi teh obveznic v posameznih mikrovarskih vodah se znatno pojavljajo posebni vodni sodelavci - njeni strukturni elementi. Vse to vodi do heterogenosti v strukturi vode.

Prva ideja, da je voda heterogena v svoji strukturi, izražena z winting leta 1884. Njegovo avtorstvo navaja v monografiji "narava vode. Težka voda ", objavljena leta 1935. Po njej se je pojavila številna dela, v kateri je bila voda obravnavana kot mešanica sodelavcev različnih sestav ("hidrolije").

Ko je bila struktura ledu določena v 20-ih, se je izkazalo, da vodne molekule v kristaliničnem stanju tvorijo tridimenzionalno neprekinjeno mrežo, v kateri ima vsaka molekula štiri najbližje sosede, ki se nahajajo v vozliščih pravilnega tetraedra. Leta 1933 je J. Bernal in P. Fowler predlagal, da v tekoči vodi obstaja podobna mreža. Ker je voda gostejša ledu, so verjeli, da molekule v njem niso tako kot v ledu, to je kot silicijev atomi v mineralu tridite., in tako, kot silicijevi atomi v bolj gostem modifikaciji silicijevega - kremena. Povečanje gostote vode pri segrevanju od 0 do 4 ° C je bilo pojasnjeno s prisotnostjo pri nizki temperaturi tridimite komponente. Tako je model Bernal-Fowlerja ohranil element dveh konstrukcij, vendar njihov glavni dosežek je ideja o neprekinjenem tetraedralni mreži. Potem se je pojavil slavni aforizem I. LangMyura: "Ocean je ena velika molekula."

Samo leta 1951 je J. izstrelil model neprekinjenega omrežjaki ni bil tako konkreten kot berljiv model - fowler. Posred je predstavljala vodo kot naključno tetraedralno mrežo, odnos med molekulami, v katerih je ukrivljen in ima različne dolžine. Model Poljubljanje pojasnjuje tesnjenje vode pri taljenju zavrnitve vezi. Ko so se pojavile prve definicije strukture v 60-ih-70s iRD II. in Ix. Postalo je jasno, kako lahko ukrivljenost obveznic privede do tesnilne strukture. Zmanjšanje modela ni bilo mogoče razložiti ne-monotoničnosti odvisnosti lastnosti vode iz temperature in tlaka kot dobrih modelov dveh držav. Zato je veliko znanstvenikov že dolgo delilo idejo dveh držav.

Sl. Model neprekinjenega omrežja

V drugi polovici 20. stoletja, poleg " nenehno"Modeli (model poplav), dve skupini" mešanih "modelov je nastala: cluster.in krempljie. V prvi skupini se je voda pojavila v obliki grozdov molekul, ki jih veže vodikove vezi, ki so plavajoče v morju molekul, v takih povezavah nesodelujočega. Modeli druge skupine veljajo za vodo kot neprekinjeno mrežo vodikovih vezi - okvir, ki vsebuje praznino; Vsebujejo molekule, ki ne tvorijo povezave z molekulami okvirja.

Med modeli grozdov Najsvetlejši model je bil model mesta Nemeth in H. Sheragi, ki ga predlagajo slike, ki prikazujejo grozde vezanih molekul, ki plavajo v morje nepovezanih molekul, vnesenih veliko monografij.

Še en model vode, ki ga je leta 1957 predlagal, z razjemljivo in uane je model šimrovnih grozdov. Ta model je zelo blizu sodobnih idej o strukturi vode. V tem modelu se vodikove vezi v vodi nenehno tvorijo in oropajo, in ti postopki potekajo v sodelovanju v kratkotrajnih skupinah vodnih molekul, imenovanih "utripajoči grozdi". Njihova življenjska doba je ocenjena v razponu od 10-10 do 10-11 str. Takšna ideja je verjetna, pojasnjuje visoko stopnjo mobilnosti tekoče vode in njene nizke viskoznosti. Verjetno je, da zaradi ravno takšnih lastnosti, voda služi kot eno izmed najbolj vsestranskih topil.

Div_adblock567 "\u003e

Leta 2002 je skupina dr. Gordona z rentgensko strukturno analizo z uporabo super-moči X-ray vir naprednega svetlobnega vira (ALS), je bilo mogoče pokazati, da so vodne molekule sposobne zdravljenja struktur - "True opeke" Voda, ki so topološke verige in obroči številnih vodnih molekul. Interpretacija pridobljenih poskusnih podatkov, raziskovalci menijo, da so precej dolgotrajne strukturne elemente. V bistvu je voda kombinacija vsesplošnih polimerov in hipotetičnih "vodnih kristalov" (ki se pričakuje, da obstajajo v talilni vodi), kjer lahko število molekul, povezanih z vodikovimi vezi, doseže na stotine in celo tisoče enot.

"Vodni kristali" imajo lahko različne oblike, prostorske kot dvodimenzionalne (v obliki obročnih struktur). Na podlagi istega tetraedra. Ta obrazec ima vodno molekulo. Brušenje, tetrahedre vodne molekule tvorijo različne prostorske in ravninske strukture. In iz različnih objektov v naravi osnovnega je šesterokotna (šestnajšnja) struktura, ko se v obroč združi šest vodnih molekul (tetrahedra). Ta vrsta strukture je značilna za led, sneg in topijo.

Sl. Ena. Kristalna ledena struktura.

Ko se ledu stopi, je njegova tetragonalna struktura uničena in mešanica grozdov, sestavljenih iz treh, tetra, penta- in heksametrov vode in prostih vodnih molekul. Shematično, ta proces si lahko predstavljamo tako.

Kcija . Strukturo tekoče vode. V vodi se grozdi občasno uničijo in ponovno oblikujejo. Čas skoka je 10-12 sekund.

Za preučevanje strukture teh oblikovanih sodelavcev se je izkazalo, da je precej težko, saj je voda mešanica različnih polimerov, ki so v ravnovesju. Polimeri se soočajo med seboj, razpadejo in ponovno oblikujejo.

To mešanico je skoraj nemogoče razdeliti na ločene komponente. Šele leta 1993 je skupina raziskovalcev z Univerze v Kaliforniji (Berkeley, ZDA) pod vodstvom dr. R. J. Saikaly, je dešifrirala strukturo vodnega trimmerja, leta 1996 - Tetramer in Pentamers, nato pa še heksamera. Do takrat je bilo že ugotovljeno, da je tekoča voda sestavljena iz polimernih sodelavcev (grozdov), ki vsebujejo tri do šest vodnih molekul.

Bolj zapletena je bila struktura heksamere. Najenostavnejša struktura je šest vodnih molekul v heksagonske tocke, kot se je izkazalo, ni tako močnejša kot celična struktura. Poleg tega se je izkazala tudi struktura prizme, izkazana knjiga ali čoln, ki je manj odporna. V šesterokotniku je lahko le šest vodikovih vezi, eksperimentalni podatki govorijo o prisotnosti osmih. To pomeni, da so štiri vodne molekule vezane na navzkrižne vodikove vezi.

Konstrukcije vodnih grozdov so bile najdene in teoretično, današnja računalniška tehnika vam omogoča, da to storite. Leta 1999, Stanislav Zenin, ki je bil skupaj z B. Polanier (zdaj v Združenih državah Amerike), študije vode v GNI genetiki, ki je dala najbolj zanimive rezultate. Z uporabo sodobnih metod analize - refraktometrije, protonske resonance in tekoče kromatografije so uspeli zaznati pridružene vodne molekule - grozde.

R. od. Možni grozdi vode

Združuje drug drugega, grozdi lahko tvorijo bolj zapletene strukture:

https://pandia.ru/text/78/208/images/image016_2.gif "širina \u003d" 200 "višina \u003d" 520 SRC \u003d "\u003e

Sl. Tvorba grozda 20 vodnih molekul.

Analiziranje pridobljenih podatkov, predlaganih, da je voda hierarhija pravilnih volumetričnih struktur "sodelavcev" (klantrate), ki temelji na kristalinični "kvantni vodi", ki je sestavljen iz 57 svojih molekul, ki med seboj komunicirajo zaradi prostega vodikove vezi. Hkrati 57 vodnih molekul (Quanta) tvorita strukturo, ki spominja na tetraeder. Tetraedron, nato pa je sestavljen iz 4 dodekahedre (redne 12 razredov). 16 Quanta tvori strukturni element, ki je sestavljen iz 912 vodnih molekul. Voda za 80% je sestavljena iz takih elementov, 15% - Quanta Tetrahedra in 3% sta klasične H2O molekule. Tako je struktura vode povezana s tako imenovanimi platoanskimi telesi (Tetraedron, dodecahedron), katerih oblika je povezana z razmerjem zlata. Osvobodilno jedro ima tudi obliko platonovskega telesa (tetrahedron).

Osnovna vodna celica je tetraedra, ki vsebuje štiri (Enostavno tetraedron) ali pet molekul H2O (volumski centrirani tetraeder), ki so povezani z vodikove vezi.

https://pandia.ru/text/78/208/images/image019_4.jpg "Width \u003d" 621 "višina \u003d" 608 SRC \u003d "\u003e\u003e

Sl. Dodekahedron.

Tako se številne grozde pojavijo v vodi, ki nosijo zelo velike informacije o energiji in visoke gostote. Ordno število takih vodnih objektov je visoko kot zaporedna številka kristalov (struktura z najvišjo urejenostjo, ki jo poznamo samo), zato se imenujejo tudi "tekoči kristali" ali "kristalinična voda". "Voda Quanta" lahko med seboj komunicirajo zaradi brezplačnih vodikovih vezi, ki se iztečejo iz kvantnih vozlišč s svojimi obrazi. V tem primeru je mogoče oblikovati dve vrsti struktur drugega reda. Njihova interakcija med seboj vodi do nastanka struktur višjih red. Slednji je sestavljen iz 912 vodnih molekul, ki po modelu Zenin praktično ne morejo delovati zaradi nastanka vodikovih vezi. To pojasnjuje, na primer, visok pretok tekočine, ki je sestavljen iz ogromnih polimerov. Tako je vodni medij hierarhično organiziran tekoči kristal.

Sl. Oblikovanje ločene gruče vode (modeliranje računalnikov)

Spreminjanje položaja enega konstrukcijskega elementa v tem kristalu pod delovanjem kakršnega koli zunanjega dejavnika ali spremembe v orientaciji okoliških elementov pod vplivom dodanih snovi, glede na zdravilo Zeninovo hipotezo, visoko občutljivost vodnega informacijskega sistema. Če stopnja motnje strukturnih elementov ne zadostuje za prestrukturiranje celotne strukture vode v tem znesku, potem po odstranitvi motnje, se sistem 30-40 minut vrne v prvotno stanje. Če je transcodiranje, t.e. prehod na drugo vzajemno ureditev strukturnih elementov vode energično ugodna, potem v novi državi, dajalnik snovi je povzročila to prestrukturiranje [Zenin, 1994], se odraža v novem stanju. Tak model omogoča Zeninu, da pojasni "spomin na vodo" in njegovih informacijskih lastnosti [Zenin, 1997].

K.H.N.

Seznam literature:

. Uspehi fizične kemije, 2001

. Eksperimentalni dokaz o prisotnosti vodnih frakcij. J. Homeopatska medicina in akupunktura. 1997. rt.42-46.

. Hidrofobni model strukture sodelavcev vodnih molekul. J. Fish. Kemija .994.t.68.35.S.636-641.

Študija vodne strukture s protonovo magnetno resonanco. DOKL. RAS.1993.t.332.35.S.328-329.

. Naravo hidrofobnega interakcije. Pojav orientacijskih polj v vodnih raztopinah. J. Fish. Kemija. 1994.t.68.35.S.500-503.

. Študija intramolekularnih interakcij v nukleotideamidih z metodo NMR. Materiali druge vse uveljavitve. Dinamično. Stereokemija. Odessa.1975.S.53.