Молекулярное строение воды и ее аномалии

«Начин всего есть вода», — отмечал Фалес из Милета в VI веке до н.э.

Вода — исключительное природное соединение. Необыкновенность воды заключается в наличии у ней многих аномальных свойств. Почитай все физико-химические свойства воды — исключение в природе, и лишь благодаря этим аномалиям воды возможна существование на нашей планете, по крайней мере в той форме, в которой она существует. (интересных свойств)

Многие физико-химические свойства воды обусловлены строением молекулы, которое создает вкруг нее специфическое электромагнитное поле, ориентирует молекулы воды относительно товарищ друга и связывает их. В молекуле воды H2O два атома водорода Н тесно связаны с одним атомом кислорода О. Молекулярная масса воды 18, из них 16 единиц дает кислород, а 2 — водород. Размер молекулы определяется средним расстоянием между ядрами О и Н и составляет примерно 0,1 ммк (10 -10 м).

За химической формулой Н2О скрывается вещество, обладающее уникальной структурой и многими аномальными свойствами. Наиболее важные из аномалий воды следующие:

1. Отклонение плотности. Плотность большинства веществ — жидкостей, кристаллов и газов — при нагревании уменьшается, а при охлаждении увеличивается, вплоть до процесса кристаллизации или конденсации. Плотность воды при охлаждении от 100 до 40С возрастает, однако, достигнув максимального значения при температуре 40С, плотность при дальнейшем охлаждении воды начинает уменьшаться. Другими словами, максимальная плотность воды (1.00 г·см -3) наблюдается при температуре 40С, а не при температуре замерзания 00С.

2. Отклонение изменения объема при замерзании. Замерзание воды сопровождается скачкообразным уменьшением плотности почитай на 10% и плотность пресного льда равна 0,9 г·см -3. Плотность большинства других тел, кроме висмута и галлия, увеличивается при переходе из жидкого состояния в твердое. При замерзании вода увеличивает собственный объем почти на 10%. В связи с этим лед занимает вящий объем, чем жидкая вода, и держится на ее поверхности.

3. Отклонение удельной теплоемкости. Теплоемкость воды аномально высока. Она в 3100 один больше, чем у воздуха, в 4 раза больше, чем у горных пород. Чтоб нагреть определенное количество воды на одинешенек градус, необходимо затратить больше энергии, чем при нагреве других жидкостей, — по крайней мере вдвое по отношению к простым веществам. Из этого вытекает уникальная способность воды хранить тепло. Подавляющее большинство других веществ таким свойством не обладают.

Кроме того при плавлении льда (0°С) отмечается увеличение удельной теплоемкости с 0,49 в твердой фазе до 1,009 кал/(г·град) в жидкой. Затем теплоемкость воды до температуры возле 37°С уменьшается и только после этого начинает увеличиваться.

Вода единственное вещество на Земле (кроме ртути), для которого подневольность удельной теплоемкости от температуры имеет мало-мало. Из-за того, что удельная теплоемкость воды имеет этот мало-мало около 370 С, нормальная температура человеческого тела, состоящего на две трети из воды, находится в диапазоне температур 36-380С.

4. Отклонение теплоты плавления. Вода обладает высокой удельной теплотой плавления. Теплота плавления льда равна 79,7 кал·г -1, т. е. вода и лед при 0°С отличаются по содержанию скрытой энергии почитай на 80 калорий. Воду весьма трудно заморозить, а лед — растопить. Благодаря этому климат на Земле в целом довольно стабилен и мягок.

5. Аномалия скрытой теплоты парообразования. Скрытая теплота парообразования весьма велика — 539 кал·г -1 при температуре 100°С. Для испарения единичного объема воды, нагретого до 100°С требуется в 5,5 один больше тепла, чем для нагрева её от 0° до 100°С. Из-за того, что огромное число тепла принадлежит воде в парообразной фазе, перенос чета в атмосфере играет определяющую роль в переносе в полярные районы избытка тепла, образующегося при поглощении солнечного тепла в тропиках.

6. Отклонение диэлектрической постоянной. Диэлектрическая постоянная воды при 20°С равна 81 единице, а у большинства других веществ она находится в пределах от 2 до 3 единиц. Прямым следствием подобный большой диэлектрической постоянной, с химической точки зрения, является сильное ионизирующее свойство воды (расщепление растворенных веществ на ионы) и параллельная ей большая способность к растворению различных веществ.

7. Отклонение коэффициента преломления света. Коэффициент преломления света в воде 1.34. По волновой теории света он должен быть равным 9.


Добавить комментарий