Voda je nenavadna snov, ki si zasluži podrobno študijo. Sovjetski akademik I. V. Petryanov je napisal knjigo o tej neverjetni snovi, Najbolj nenavadna snov na svetu. Katere anomalije v fizikalnih lastnostih vode so še posebej zanimive? Skupaj bomo poiskali odgovor na to vprašanje.
Zanimiva dejstva
O pomenu besede "voda" redko razmišljamo. Na našem planetu več kot 70% celotne površine zasedajo reke in jezera, morja in oceani, ledene gore, ledeniki, močvirja, sneg na gorskih vrhovih, pa tudi permafrost. Kljub tako veliki količini vode je le 1 % pitne.
Biološki pomen
Človeško telo je 70-80% vode. Ta snov zagotavlja pretok vseh vitalnih procesov, zlasti zahvaljujoč njej se iz nje odstranijo toksini, celice se obnovijo. Glavna funkcija vode v živi celicije strukturna in energetska, z zmanjšanjem njegove količinske vsebnosti v človeškem telesu se "krči".
V živem organizmu ni takšnega sistema, ki bi deloval brez H2O. Kljub anomalijam vode je standard za določanje količine toplote, mase, temperature, nadmorske višine.
Osnovni koncepti
H2O - vodikov oksid, ki vsebuje 11,19 % vodika, 88,81 % kisika po masi. Je brezbarvna tekočina, ki nima ne vonja ne okusa. Voda je bistvena sestavina industrijskih procesov.
Prvič je to snov ob koncu 18. stoletja sintetiziral G. Cavendish. Znanstvenik je z električnim lokom eksplodiral mešanico kisika in vodika. G. Galileo je prvič analiziral razliko v gostoti ledu in vode leta 1612.
Leta 1830 sta francoska znanstvenika P. Dulong in D. Arago ustvarila parni stroj. To odkritje je omogočilo preučevanje razmerja med nasičenim parnim tlakom in temperaturo. Leta 1910 sta ameriški znanstvenik P. Bridgman in nemški G. Tamman odkrila več polimorfnih modifikacij v ledu pri visokem tlaku.
Leta 1932 sta ameriška znanstvenika G. Urey in E. Washburn odkrila težko vodo. Anomalije v fizikalnih lastnostih te snovi so bile odkrite zaradi izboljšanja opreme in raziskovalnih metod.
Nekaj protislovij v fizikalnih lastnostih
Čista voda je bistra, brezbarvna tekočina. Njegova gostota, ko se pretvori v tekočino iztrdna snov se poveča, to kaže na anomalijo lastnosti vode. Segrevanje od 0 do 40 stopinj vodi do povečanja gostote. Visoko toplotno zmogljivost je treba omeniti kot anomalijo vode. Temperatura kristalizacije je 0 stopinj Celzija, vrelišče pa 100 stopinj.
Molekula te anorganske spojine ima kotno strukturo. Njegova jedra tvorijo enakokraki trikotnik z dvema protonoma na dnu in atomom kisika na vrhu.
Anomalije gostote
Znanstveniki so uspeli identificirati približno štirideset značilnosti, značilnih za H2O. Vodne anomalije si zaslužijo natančno obravnavo in študij. Znanstveniki poskušajo razložiti vzroke vsakega dejavnika, mu dati znanstveno razlago.
Anomalija gostote vode je v tem, da ima ta snov največjo vrednost gostote pri +3, 98°C. Z naknadnim hlajenjem, prehodom iz tekočega v trdno stanje, opazimo zmanjšanje gostote.
Pri drugih spojinah se gostota v tekočinah zmanjšuje z nižanjem temperature, saj zvišanje temperature prispeva k povečanju kinetične energije molekul (poveča se njihova hitrost gibanja), kar vodi do povečane krhkosti snovi.
Glede na takšne anomalije vode, je treba opozoriti, da se tudi ta nagiba k povečanju hitrosti z naraščajočo temperaturo, vendar se gostota zmanjša le pri povišanih temperaturah.
Po zmanjšanju gostote ledu bo na površini vode. Ta pojav je mogoče razložiti z dejstvom, da imajo molekule v kristalu pravilno strukturo, ki ima prostorsko periodičnost.
Če imajo navadne spojine molekule tesno zapakirane v kristale, potem ko se snov stopi, pravilnost izgine. Podoben pojav opazimo le, če se molekule nahajajo na precejšnji razdalji. Zmanjšanje gostote med taljenjem kovin je zanemarljiva vrednost, ocenjena na 2-4%. Gostota vode presega gostoto ledu za 10 odstotkov. Torej je to manifestacija vodne anomalije. Kemija pojasnjuje ta pojav z dipolno strukturo, pa tudi s kovalentno polarno vezjo.
Anomalije stisljivosti
Nadaljujmo s pogovorom o lastnostih vode. Zanj je značilno nenavadno temperaturno obnašanje. Njena stisljivost, to je zmanjšanje prostornine, ko se tlak poveča, se lahko šteje za primer anomalije v fizikalnih lastnostih vode. Katere posebne značilnosti je treba tukaj opozoriti? Druge tekočine je veliko lažje stisniti pod pritiskom, voda pa pridobi takšne lastnosti le pri visokih temperaturah.
Temperaturno obnašanje toplotne kapacitete
Ta anomalija je ena najmočnejših za vodo. Toplotna zmogljivost vam pove, koliko toplote je potrebno za dvig temperature za 1 stopinjo. Pri mnogih snoveh se po taljenju toplotna zmogljivost tekočine poveča za največ 10 odstotkov. In za vodo po taljenju ledu se ta fizikalna količina podvoji. Nobena od snovitakega povečanja toplotne zmogljivosti ni bilo zabeleženo.
V ledu se energija, ki se mu dovaja za ogrevanje, porabi predvsem za povečanje hitrosti gibanja molekul (kinetična energija). Znatno povečanje toplotne kapacitete po taljenju kaže, da se v vodi pojavljajo drugi energetsko intenzivni procesi, ki zahtevajo vnos toplote. So razlog za povečano toplotno zmogljivost. Ta pojav je značilen za celotno temperaturno območje, v katerem ima voda tekoče agregacijsko stanje.
Takoj, ko se spremeni v paro, anomalija izgine. Trenutno se veliko znanstvenikov ukvarja z analizo lastnosti prehlajene vode. Je v svoji sposobnosti, da ostane tekoč pod točko kristalizacije 0°C.
Prehlajenje vode je povsem mogoče v tankih kapilarah, pa tudi v nepolarnem mediju kot drobne kapljice. Postavlja se naravno vprašanje, kaj se v takšni situaciji opazi z anomalijo gostote. Ko se voda prehladi, se gostota vode znatno zmanjša, z znižanjem temperature se nagiba k gostoti ledu.
Razlogi za videz
Na vprašanje: "Poimenujte vodne anomalije in opišite njihove vzroke", jih je treba povezati s prestrukturiranjem strukture. Razporeditev delcev v strukturi katere koli snovi določajo značilnosti medsebojne razporeditve delcev (atomov, ionov, molekul) v njej. Med molekulami vode delujejo vodikove sile, ki odstranijo to tekočino iz odvisnosti med vreliščem in tališčem,značilnost drugih snovi, ki so v tekočem agregatnem stanju.
Pojavijo se med molekulami dane anorganske spojine zaradi posebnosti porazdelitve elektronske gostote. Atomi vodika imajo določen pozitiven naboj, kisikovi atomi pa negativni. Zaradi tega ima molekula vode obliko pravilnega tetraedra. Za podobno strukturo je značilen vezni kot 109,5°. Najbolj ugodna ureditev je namestitev kisika in vodika v isto linijo, ki imata različne naboje, zato je za vodikovo vez značilna elektrostatična narava.
Torej, nenavadne (anomalne) lastnosti vode so posledica posebne elektronske strukture njene molekule.
Spomin na vodo
Obstaja mnenje, da ima voda spomin, da lahko kopiči in prenaša energijo ter telo hrani z virtualnimi informacijami. S tem problemom se je dolgo časa ukvarjal japonski znanstvenik Masaru Emoto. Dr. Emoto je rezultate svojih raziskav objavil v knjigi Sporočila iz vode. Znanstveniki so izvedli poskuse, v katerih je najprej zamrznil kapljico vode pri 5 stopinjah, nato pa pod mikroskopom analiziral strukturo kristalov. Za beleženje rezultatov je uporabil mikroskop, v katerega je bila vgrajena kamera.
V okviru poskusa je Masau Emoto vplival na vodo na različne načine, nato jo je ponovno zamrznil in fotografiral. Uspelo mu je dobiti razmerje med obliko ledenih kristalov in glasbo,ki jih je voda poslušala. Presenetljivo je znanstvenik posnel najbolj harmonične snežinke z uporabo klasične in ljudske glasbe.
Uporaba sodobne glasbe po Masauovem mnenju "onesnažuje" vodo, zato so bili pritrjeni kristali nepravilne oblike. Zanimivo dejstvo je, da je japonski znanstvenik identificiral razmerje med obliko kristalov in človeško energijo.
Voda je najbolj neverjetna snov, ki jo najdemo v velikih količinah na našem planetu. Težko si je predstavljati katero koli področje dejavnosti sodobne osebe, v katerem ne bi aktivno sodelovala. Vsestranskost te snovi določajo anomalije, ki jih povzroča tetraedrska struktura vode.
