Vatten är det vanligaste och vanligaste ämnet i våra liv. Människokroppen består av 70 % vatten, och den naturliga miljön runt omkring oss innehåller också 70 % vatten.
Från skolböcker vet vi att en vattenmolekyl består av en syreatom och två väteatomer, d.v.s. en av de minsta och lättaste molekylerna. Även om egenskaperna hos vatten som vi ständigt använder är vanliga och uppenbara för oss, finns det paradoxer med flytande vatten som till och med bestämmer livsformerna på jorden.
Flytande vatten har en densitet som är större än isens. Därför ökar isvolymen vid frysning och isen flyter på vattenytan.
Vattnets densitet är maximal vid 4 o C, och inte vid smältpunkten minskar den både till höger och till vänster om denna temperatur.
Vattnets viskositet minskar med ökande tryck.
Vattnets kokpunkt är oberoende av kokpunktens allmänna beroende av ämnens molekylvikt (fig. 1.1). Annars bör den inte vara högre än 60 o C.
Vattnets värmekapacitet är minst dubbelt så stor som för någon annan vätska.
Förångningsvärmen (~2250 kJ/kg) är minst tre gånger högre än för någon annan vätska, 8 gånger högre än för etanol.
Låt oss överväga denna sista egenskap hos vatten. Förångningsvärmen är den energi som krävs för att bryta bindningarna mellan molekyler när de passerar från den kondenserade fasen till den gasformiga fasen. Detta betyder att orsaken till alla paradoxala egenskaper ligger i naturen hos vattens intermolekylära bindningar, och detta i sin tur bestäms av vattenmolekylens struktur.
Fig.1.1. Omfånget av samband mellan olika föreningars molekylvikter och deras kokpunkter.
Vad är det för slags vattenmolekyl?
År 1780 Lavoisier fastställde experimentellt att vatten består av syre och väte, att två volymer väte interagerar med en volym syre och att massförhållandet mellan väte och syre i vatten är 2:16. År 1840 blev det klart att molekylformeln för vatten är H2O.
De tre kärnorna i molekylen bildar en likbent triangel med två protoner vid basen (Fig. 1.2). Den elektroniska formeln för en vattenmolekyl är [(1S 2)] [(1S 2)(2S 2)(2P 4)].
Fig.1.2.Bildande av ett system för att ansluta m.o. från 2p-orbitaler av syreatomen och 1s-orbitaler av syreatomen och 1s-orbitaler av väteatomer.
På grund av deltagandet av två väte 1s-elektroner i samband med två syre-2p-elektroner sker sp-hybridisering och hybrid sp 3-orbitaler bildas med en karakteristisk vinkel mellan dem på 104,5 o, samt två poler med motsatta laddningar. O-H-bindningslängden är 0,95Å (0,095 nm), avståndet mellan protoner är 1,54Å (0,154 nm). Figur 1.3 visar den elektroniska modellen av en vattenmolekyl.
Fig.1.3. Elektronisk modell av H-molekylen 2 HANDLA OM.
Åtta elektroner roterar i par i fyra orbitaler placerade i tre plan (vinklar 90 O ), som passar i en kub. 1, 2 – ensamma elektronpar.
Den viktigaste konsekvensen av detta övervägande: asymmetrin i laddningsfördelningen förvandlar H 2 O-molekylen till en dipol: protoner är belägna på de två positiva ändarna, och ensamma par av syre-p-elektroner är belägna på de två negativa ändarna.
Således kan en vattenmolekyl betraktas som en triangulär pyramid - en tetraeder, i vars hörn det finns fyra laddningar - två positiva och två negativa.
Dessa laddningar bildar sin omedelbara miljö och vänder närliggande vattenmolekyler på ett strikt definierat sätt - så att det mellan två syreatomer alltid bara finns en väteatom. Det enklaste sättet att föreställa sig och studera en sådan intermolekylär struktur är på vatten i fast tillstånd. Figur 1.4 visar isens struktur.
Ris. 1.4. Hexagonal isstruktur
Strukturen hålls samman av O-H...O-bindningar. Denna koppling av två syreatomer av angränsande vattenmolekyler genom förmedling av en väteatom kallas en vätebindning.
Vätebindning uppstår av följande skäl:
1 – en proton har bara en elektron, så den elektroniska repulsionen av två atomer är minimal. Protonen störtar helt enkelt in i elektronskalet på en angränsande atom, vilket minskar avståndet mellan atomerna med 20-30% (upp till 1 Å);
2 – den angränsande atomen måste ha ett högre elektronegativitetsvärde. I konventionella värden (enligt Pauling) elektronegativitet F– 4,0; O – 3,5; N – 3,0;
En vattenmolekyl kan ha fyra vätebindningar, i två fungerar den som en elektrondonator, i två fungerar den som en elektronacceptor. Och dessa bindningar kan uppstå både med närliggande vattenmolekyler och med andra ämnen.
Så dipolmomentet, H-O-H-vinkeln och O-H...O-vätebindningen bestämmer vattnets unika egenskaper och spelar en stor roll i att forma världen omkring oss.
Rent vatten är en färglös, genomskinlig vätska. Vattentätheten under dess övergång från fast till flytande minskar inte, som nästan alla andra ämnen, utan ökar. När vattnet värms upp från 0 till 4°C ökar också dess densitet. Vid 4°C har vatten en maximal densitet, och endast vid ytterligare uppvärmning minskar dess densitet.
Om vattnets densitet förändrades med en temperatursänkning och under övergången från flytande till fast tillstånd på samma sätt som för de allra flesta ämnen, då när vintern närmade sig skulle ytskikten av naturliga vatten Häftigt. skulle nå 0°C och sjunka till botten, vilket ger plats för varmare lager, och detta skulle fortsätta tills hela reservoarens massa fick en temperatur på 0°C. Då skulle vattnet börja frysa, de resulterande isflaken skulle sjunka till botten och reservoaren frysa till hela sitt djup. Men många former av liv i vatten skulle vara omöjliga. Men eftersom vatten når sin största densitet vid 4 °C, upphör rörelsen av dess lager som orsakas av kylning när denna temperatur uppnås. Med ytterligare temperatursänkning stannar det kylda lagret, som har en lägre densitet, kvar på ytan, fryser och skyddar därigenom de underliggande lagren från ytterligare kylning och frysning.
Av stor betydelse i naturens liv är det faktum att vatten. har en onormalt hög värmekapacitet På natten, såväl som under övergången från sommar till vinter, kyls vattnet långsamt, och under dagen eller under övergången från vinter till sommar värms det också långsamt upp, vilket är en temperatur. regulator på jordklotet.
På grund av det faktum att när is smälter minskar volymen som upptas av vatten, trycket sänker isens smälttemperatur. Detta följer av Le Chateliers princip. Verkligen, låt det vara. Is och flytande vatten är i jämvikt vid O°C. När trycket ökar kommer jämvikten, enligt Le Chateliers princip, att skifta mot bildandet av den fasen, som vid samma temperatur upptar en mindre volym. I detta fall är denna fas flytande. En ökning av trycket vid O°C orsakar alltså omvandling av is till vätska, vilket innebär att isens smältpunkt minskar.
Vattenmolekylen har en vinkelstruktur; kärnorna som ingår i dess sammansättning bildar en likbent triangel, vid vars bas det finns två protoner, och vid spetsen - kärnan i en syreatom är nära 0,1 nm, avståndet mellan väteatomernas kärnor. är ungefär 0,15 nm. Av de åtta elektroner som utgör det yttre elektronskiktet av syreatomen i en vattenmolekyl bildar två elektronpar kovalenta O-H-bindningar, och de återstående fyra elektronerna representerar två ensamma elektronpar.
Syreatomen i en vattenmolekyl är i tillståndet -aea?eaecaoee. Därför är HOH-bindningsvinkeln (104,3°) nära den tetraedriska (109,5°). Elektronerna som bildar O-H-bindningar flyttas till den mer elektronegativa syreatomen. Som ett resultat får väteatomerna effektiva positiva laddningar, så att två positiva poler skapas på dessa atomer. Centern för negativa laddningar av ensamma elektronpar i syreatomen, belägna i hybridorbitaler, förskjuts i förhållande till atomkärnan och skapar två negativa poler.
Molekylvikten för ångvatten är 18 och motsvarar dess enklaste formel. Molekylvikten för flytande vatten, bestämd genom att studera dess lösningar i andra lösningsmedel, visar sig dock vara högre. Detta indikerar att det i flytande vatten finns en association av molekyler, d.v.s. de kombineras till mer komplexa aggregat. Denna slutsats bekräftas av de onormalt höga värdena på vattnets smält- och koktemperatur. Föreningen av vattenmolekyler orsakas av bildandet av vätebindningar mellan dem.
I fast vatten (is) deltar syreatomen i varje molekyl i bildandet av två vätebindningar med närliggande vattenmolekyler enligt ett diagram där vätebindningar visas som en prickad linje. Ett diagram över isens volymetriska struktur visas i figuren. Bildandet av vätebindningar leder till ett arrangemang av vattenmolekyler där de kommer i kontakt med varandra med sina motsatta poler. Molekylerna bildar lager, vart och ett av dem kopplade till tre molekyler som hör till samma lager, och med en från ett intilliggande lager. Isens struktur hör till de minst täta strukturerna, det finns tomrum i den, storleken på de minst täta strukturerna, det finns tomrum i den, vars dimensioner är något större än molekylens storlek.
När isen smälter förstörs dess struktur. Men även i flytande vatten bevaras vätebindningar mellan molekyler: associerade föreningar bildas - som fragment av isstrukturen - bestående av ett större eller mindre antal vattenmolekyler. Men till skillnad från is existerar varje associerad under en mycket kort tid: förstörelsen av vissa enheter och bildandet av andra enheter sker ständigt. Hålrummen i sådana "is"-aggregat kan rymma enstaka vattenmolekyler; i detta fall blir packningen av vattenmolekyler tätare. Det är därför, när is smälter, minskar volymen som upptas av vatten och dess densitet ökar.
När vattnet värms upp finns det färre och färre isstrukturfragment i det, vilket leder till en ytterligare ökning av vattnets densitet. I temperaturområdet från 0 till 4°C dominerar denna effekt över termisk expansion, så att vattnets densitet fortsätter att öka. Men vid upphettning över 4°C dominerar påverkan av ökad termisk rörelse av molekyler och vattnets densitet minskar. Därför har vatten vid 4°C maximal densitet.
Vid uppvärmning av vatten går en del av värmen åt att bryta vätebindningar (energin för att bryta en vätebindning i vatten är cirka 25 kJ/mol). Detta förklarar vattnets höga värmekapacitet.
Kristallstruktur av is: vattenmolekyler är sammankopplade i regelbundna hexagoner Kristallgitter av is: Vattenmolekyler H 2 O (svarta kulor) i sina noder är ordnade så att var och en har fyra grannar. Vattenmolekylen (mitten) är bunden till sina fyra närmaste angränsande molekyler genom vätebindningar. Is är en kristallin modifiering av vatten. Enligt de senaste uppgifterna har is 14 strukturella modifieringar. Bland dem finns både kristallina (de flesta av dem) och amorfa modifikationer, men de skiljer sig alla från varandra i det relativa arrangemanget av vattenmolekyler och egenskaper. Det är sant att allt utom den välbekanta isen, som kristalliseras i det hexagonala systemet, bildas under exotiska förhållanden vid mycket låga temperaturer och höga tryck, när vinklarna för vätebindningar i vattenmolekylen förändras och andra system än hexagonala bildas. Sådana förhållanden liknar de i rymden och förekommer inte på jorden. Till exempel, vid temperaturer under –110 °C, faller vattenånga ut på en metallplatta i form av oktaedrar och kuber flera nanometer stora – den så kallade kubiska isen. Om temperaturen är något över –110 °C och ångkoncentrationen är mycket låg, bildas ett lager av extremt tät amorf is på plattan. Den mest ovanliga egenskapen hos is är dess fantastiska variation av yttre manifestationer. Med samma kristallina struktur kan den se helt annorlunda ut, ta formen av genomskinliga hagelstenar och istappar, flingor av fluffig snö, en tät glänsande isskorpa eller gigantiska glaciärmassor.
En snöflinga är en enskild iskristall - en typ av sexkantig kristall, men en som växte snabbt under icke-jämviktsförhållanden. Forskare har kämpat med hemligheten bakom deras skönhet och oändliga mångfald i århundraden. Livet för en snöflinga börjar med bildandet av kristallina iskärnor i ett moln av vattenånga när temperaturen sjunker. Kristalliseringens centrum kan vara dammpartiklar, alla fasta partiklar eller till och med joner, men i alla fall har dessa isbitar mindre än en tiondels millimeter redan ett sexkantigt kristallgitter Vattenånga som kondenserar på ytan av dessa kärnor, bildar först ett litet sexkantigt prisma, från vars sex hörn den börjar växa identiska isnålar, sidoskott, eftersom temperaturen och luftfuktigheten runt embryot är också densamma. På dem växer i sin tur sidoskott av grenar, som på ett träd. Sådana kristaller kallas dendriter, det vill säga liknar trä. När en snöflinga rör sig upp och ner i ett moln möter den förhållanden med olika temperaturer och koncentrationer av vattenånga. Dess form förändras och lyder lagarna för hexagonal symmetri till det sista. Så här blir snöflingor annorlunda. Hittills har det inte varit möjligt att hitta två likadana snöflingor.
Färgen på is beror på dess ålder och kan användas för att bedöma dess styrka. Havsis är vit under det första året av sitt liv eftersom den är mättad med luftbubblor, från vars väggar ljus reflekteras omedelbart, utan att hinna absorberas. På sommaren smälter isens yta, tappar sin styrka, och under tyngden av nya lager som ligger ovanpå, krymper luftbubblor och försvinner helt. Ljuset inuti isen färdas en längre väg än tidigare och framträder som en blågrön nyans. Blå is är äldre, tätare och starkare än vit "skummig" is mättad med luft. Polarforskare vet detta och väljer pålitliga blå och gröna isflak för sina flytande baser, forskningsstationer och isflygfält. Det finns svarta isberg. Den första pressrapporten om dem dök upp 1773. Den svarta färgen på isberg orsakas av vulkanernas aktivitet - isen är täckt med ett tjockt lager av vulkaniskt damm, som inte tvättas bort ens av havsvatten. Is är inte lika kall. Det finns mycket kall is, med en temperatur på ca minus 60 grader, detta är isen på vissa antarktiska glaciärer. Isen på de grönländska glaciärerna är mycket varmare. Dess temperatur är ungefär minus 28 grader. Mycket "varm is" (med en temperatur på ca 0 grader) ligger på toppen av Alperna och de skandinaviska bergen.
Vattnets densitet är maximal vid +4 C och är lika med 1 g/ml den minskar med sjunkande temperatur. När vatten kristalliserar minskar densiteten kraftigt för is är den lika med 0,91 g/cm3. På grund av detta är isen lättare än vatten och när reservoarerna fryser, samlas is på toppen, och på botten av reservoarerna finns det tätare vatten. med en temperatur på 4 ̊ C. Dålig värmeledningsförmåga hos is och Snötäcket som täcker det skyddar reservoarer från frysning till botten och skapar därmed förutsättningar för invånarna i reservoarer på vintern.
Glaciärer, inlandsisar, permafrost och säsongsbetonat snötäcke påverkar avsevärt klimatet i stora regioner och planeten som helhet: även de som aldrig har sett snö känner andedräkten från dess massor samlas vid jordens poler, till exempel i form av av långsiktiga fluktuationer i världshavets nivå. Is är så viktig för vår planets utseende och den bekväma livsmiljön för levande varelser på den att forskare har tilldelat en speciell miljö för den - kryosfären, som sträcker sig högt upp i atmosfären och djupt in i jordskorpan. Naturis är vanligtvis mycket renare än vatten, eftersom... lösligheten av ämnen (förutom NH4F) i is är extremt låg. De totala isreserverna på jorden är cirka 30 miljoner km 3. Det mesta av isen är koncentrerad till Antarktis, där tjockleken på dess lager når 4 km.
För att förstå varför snöflingor ser så vackra ut, måste vi överväga livshistorien för en snökristall.
Issnöflingor i molnet bildas vid -15 grader på grund av övergången av vattenånga till fast tillstånd. Grunden för bildandet av snöflingor är små dammpartiklar eller mikroskopiska isbitar, som fungerar som en kärna för kondensation av vattenmolekyler på dem. Kristalliseringskärnan är där bildandet av snöflingor börjar.
Fler och fler vattenmolekyler fäster vid den växande snöflingan på vissa ställen, vilket ger den en distinkt sexkantig form. Nyckeln till strukturen av fast vatten ligger i strukturen av dess molekyl, som helt enkelt kan föreställas som en tetraeder - en pyramid med en triangulär bas där vinklar på endast 60° och 120° är möjliga. I mitten finns syre, i två hörn finns väte, eller mer exakt, en proton, vars elektroner är involverade i bildandet av en kovalent bindning med syre. De två återstående hörnen upptas av par av syrevalenselektroner, som inte deltar i bildandet av intramolekylära bindningar, varför de kallas ensamma.
En snöflinga är en enskild iskristall, en variant på temat en sexkantig kristall, men en som växte snabbt under icke-jämviktsförhållanden. Under vissa förhållanden växer ishexagoner intensivt längs sin axel, och sedan bildas långsträckta snöflingor - kolumnformade snöflingor, nålsnöflingor. Under andra förhållanden växer hexagoner övervägande i riktningar vinkelräta mot deras axel, och då bildas snöflingor i form av hexagonala plattor eller hexagonala stjärnor.
En droppe vatten kan frysa till en fallande snöflinga, vilket resulterar i att det bildas snöflingor med oregelbunden form. Den vanliga uppfattningen att snöflingor nödvändigtvis har formen av sexkantiga stjärnor är felaktig. Formerna på snöflingor visar sig vara mycket olika.
Astronomen Johannes Kepler skrev en hel avhandling "Om sexkantiga snöflingor" 1611. År 1665 använde Robert Hooke ett mikroskop för att se och publicera många teckningar av snöflingor av olika former. Det första framgångsrika fotografiet av en snöflinga under ett mikroskop togs 1885 av den amerikanske bonden Wilson Bentley. De mest kända anhängarna av Bentleys sak är Ukihiro Nakaya och den amerikanske fysikern Kenneth Libbrecht. Nakaya var den första som antydde att storleken och formen på snöflingor beror på lufttemperatur och fukthalt, och bekräftade denna hypotes på ett briljant sätt experimentellt genom att odla iskristaller av olika former i laboratoriet. Och Libbrecht, på Caltech, är fortfarande upptagen med att odla snöflingor hela dagen. Forskaren planerar tillsammans med fotografen Patricia Rasmussen att publicera en bok som kommer att innehålla de mest fotogena snöflingorna, av vilka några redan kan ses på hans hemsida SnowCrystals.com. .
Det finns ett annat mysterium som är inneboende i strukturen av en snöflinga. I den samsas ordning och kaos. Beroende på produktionsförhållandena måste den fasta substansen vara antingen i ett kristallint (när atomerna är ordnade) eller i ett amorft (när atomerna bildar ett slumpmässigt nätverk) tillstånd. Snöflingor har ett hexagonalt gitter, i vilket syreatomer är ordnade på ett ordnat sätt, bildar regelbundna hexagoner, och väteatomer är ordnade slumpmässigt. Sambandet mellan strukturen hos kristallgittret och formen på en snöflinga, som är tio miljoner gånger större än en vattenmolekyl, är dock inte uppenbar: om vattenmolekyler var fästa vid kristallen i en slumpmässig ordning, skulle formen av snöflinga skulle vara oregelbunden. Allt handlar om orienteringen av molekylerna i gittret och arrangemanget av fria vätebindningar, vilket bidrar till bildandet av släta kanter.
Vattenångamolekyler är mer benägna att fylla tomrum snarare än att fästa vid släta kanter eftersom tomrummen innehåller fler fria vätebindningar. Som ett resultat tar snöflingor formen av vanliga hexagonala prismor med släta kanter. Sådana prismor faller från himlen, med relativt låg luftfuktighet i en mängd olika temperaturförhållanden.
Förr eller senare uppstår ojämnheter på kanterna. Varje tuberkel drar till sig ytterligare molekyler och börjar växa. En snöflinga färdas genom luften under lång tid, och chanserna att träffa nya vattenmolekyler nära den utskjutande tuberkeln är något högre än vid ansiktena. Så här växer strålar på en snöflinga väldigt snabbt. En tjock stråle växer från varje ansikte, eftersom molekyler inte tolererar tomhet. Grenar växer från tuberklerna som bildas på denna stråle. Under resan för en liten snöflinga är alla dess ansikten i samma förhållanden, vilket fungerar som en förutsättning för tillväxten av identiska strålar på alla sex ansikten. Under idealiska laboratorieförhållanden växer alla sex riktningar av en snöflinga symmetriskt och med liknande konfigurationer. I atmosfären är de flesta snöflingor oregelbundna kristaller bara några av de sex grenarna kan vara symmetriska.
Numera har studiet av snöflingor blivit en vetenskap. Redan 1555 gjorde den schweiziska upptäcktsresanden Mangus skisser av formerna på snöflingor. 1955 delade den ryske forskaren A. Zamorsky in snöflingor i 9 klasser och 48 arter. Dessa är tallrikar, nålar, stjärnor, igelkottar, kolumner, ludd, manschettknappar, prismor, grupp. Internationella kommissionen för snö och is antog en ganska enkel klassificering av iskristaller 1951: blodplättar, stjärnformade kristaller, kolumner eller kolumner, nålar, rumsliga dendriter, spetsade kolumner och oregelbundna former. Och ytterligare tre typer av isig nederbörd: fina snöpellets, ispellets och hagel.
1932 började kärnfysikern Ukihiro Nakaya, professor vid Hokkaido University, odla konstgjorda snökristaller, vilket gjorde det möjligt att sammanställa den första klassificeringen av snöflingor och identifiera beroendet av storleken och formen på dessa formationer på temperatur och luftfuktighet. I staden Kaga, som ligger på den västra kusten av ön Honshu, finns ett museum för snö och is grundat av Ukihiro Nakaya, som nu bär hans namn, symboliskt byggt i form av tre hexagoner. Museet har en maskin för tillverkning av snöflingor. Nakaya identifierade 41 individuella morfologiska typer bland snöflingor, och meteorologerna S. Magano och Xu Li beskrev 1966 80 typer av kristaller.
Under vissa förhållanden, i frånvaro av vind, kan fallande snöflingor fästa vid varandra och bilda enorma snöflingor. Våren 1944 föll flingor som mätte upp till 10 centimeter i diameter, liknande virvlande tefat, i Moskva. Och i Sibirien observerades snöflingor med en diameter på upp till 30 centimeter. Den största snöflingan registrerades 1887 i Montana, Amerika. Dess diameter var 38 cm, och dess tjocklek var 20 cm. Detta fenomen kräver fullständigt lugn, för ju längre snöflingorna färdas, desto mer kolliderar de och fäster vid varandra. Därför, vid låga temperaturer och starka vindar, kolliderar snöflingor i luften, smular och faller till marken i form av fragment - "diamantdamm". Sannolikheten för att se stora snöflingor ökar avsevärt nära vattendrag: avdunstning från sjöar och reservoarer är ett utmärkt byggmaterial.
Isen som bildar en snöflinga är genomskinlig, men när det finns många av dem ger solljus, som reflekteras och sprids på många ansikten, intrycket av en vit ogenomskinlig massa - vi kallar det snö. Snöflingan är vit eftersom vatten absorberar de röda och infraröda delarna av ljusspektrat mycket väl. Fryst vatten behåller till stor del egenskaperna hos flytande vatten. Solljus, som passerar genom ett lager av snö eller is, förlorar röda och gula strålar, som sprids och absorberas i det, och ljuset som passerar genom är blågrönt, blått eller klarblått - beroende på hur tjockt lagret var i ljusets väg.
DATA
Snöflingor bildar ett snötäcke som reflekterar upp till 90 % av solljuset ut i rymden.
I en kubikmeter snö finns det 350 miljoner snöflingor, och över hela jorden - 10 till 24:e makten.
Vikten på själva snöflingan är bara ungefär ett milligram, sällan 2…3. Ändå, i slutet av vintern, når massan av snötäcke på planetens norra halvklot 13 500 miljarder ton.
Snön i sig är förresten inte bara vit. I arktiska och bergiga områden är rosa eller till och med röd snö vanligt. Detta beror på att alger lever mellan kristallerna. Men det finns fall när snön föll från himlen redan färgad. Så på juldagen 1969 föll svart snö i Sverige. Troligtvis är detta sot och industriella föroreningar som absorberas från atmosfären. 1955 föll fosforescerande grön snö nära Dana, Kalifornien, och dödade flera människor och orsakade allvarlig skada för dem som försökte det på deras tungor. Det fanns olika versioner av detta fenomen, till och med atomtester i Nevada. Men de avvisades alla och ursprunget till grön snö förblev ett mysterium.
Nysnö på en frostig dag åtföljs alltid av ett glatt knas under fötterna. Detta är inget annat än ljudet av kristaller som går sönder. Snöflingor rensar också luften från damm och ångor, så att du kan andas lätt under snöfall.
Kandidat för tekniska vetenskaper V. BELYANIN, ledande forskare vid det ryska forskningscentret "Kurchatov Institute", E. ROMANOVA, student vid MADI (GTU).
Forskare finner gyllene proportioner i den morfologiska strukturen hos växter, fåglar, djur och människor. Mönstren för den gyllene proportionen finns också i organiseringen av den livlösa naturen. I denna artikel, baserat på en analys av vattenmolekylen i olika aggregationstillstånd, antas det att dess struktur i tillståndet av smältvatten praktiskt taget motsvarar triangeln med gyllene proportioner.
Vetenskap och liv // Illustrationer
Vattnets värmekapacitet når sitt lägsta värde vid en temperatur på cirka 37 O MED.
Vetenskap och liv // Illustrationer
Sjuk. 1. Vattnets densitet ökar först med sjunkande temperatur och når ett maximum vid 4 O C och börjar minska.
Vetenskap och liv // Illustrationer
Vid smältögonblicket ökar volymen bly omedelbart från 1 till 1,003 och vattenvolymen minskar abrupt från 1,1 till 1,0.
Vetenskap och liv // Illustrationer
Vatten har onormalt höga kok- och fryspunkter jämfört med andra triatomära väteföreningar.
Vetenskap och liv // Illustrationer
I flytande vatten, molekyler H 2 O kan kombineras till komplexa formationer - kluster, vars struktur liknar is.
Vetenskap och liv // Illustrationer
Schematisk representation av en vattenmolekyl på ett plan.
Uppdelning av ett segment i extrema och genomsnittliga förhållanden, eller den gyllene proportionen. Segmentet är uppdelat i två delar så att CB:AC = AC:AB.
"Gyllene triangeln". Dess bildförhållande är OA:AB = OB:AB ≈ 0,618,
Vetenskap och liv // Illustrationer
Vetenskap och liv // Illustrationer
Vetenskap och liv // Illustrationer
Bord 1.
Tabell 2.
Vatten fick den magiska kraften att bli saften av livet på jorden.
Leonardo Da Vinci
Vatten är ett av de mest unika och mystiska ämnena på jorden. Naturen av detta ämne är ännu inte helt förstått. Utåt verkar vatten ganska enkelt, och därför ansågs det under lång tid vara ett odelbart element. Först 1766 visade G. Cavendish (England) och sedan 1783 A. Lavoisier (Frankrike) att vatten inte är ett enkelt kemiskt grundämne, utan en förening av väte och syre i en viss proportion. Efter denna upptäckt fick det kemiska elementet betecknat som H namnet "väte" (väte - från de grekiska hydrogenerna), vilket kan tolkas som "genererande vatten."
Ytterligare forskning visade att bakom den enkla kemiska formeln H 2 O ligger ett ämne med en unik struktur och inte mindre unika egenskaper. Forskare som har försökt i mer än två århundraden att avslöja vattnets hemligheter har ofta hamnat i en återvändsgränd. Och även nu förstår forskare att vatten förblir ett svårt föremål för forskning, dess egenskaper är fortfarande inte helt förutsägbara.
Vattens mystiska magi. Varför har flytande vatten ovanliga egenskaper? Det traditionella svaret kan vara: på grund av egenskaperna hos syre- och väteatomer, på grund av deras strukturella arrangemang i molekylen, på grund av det vissa beteendet hos elektroner i molekylen, etc.
Så vad är de mystiska, ovanliga egenskaperna hos det välbekanta flytande vattnet? För det första är faktum att nästan alla egenskaper hos vatten är anomala, och många av dem följer inte logiken i de fysiklagar som styr andra ämnen. Låt oss kort nämna de av dem som bestämmer existensen av liv på jorden.
Först, ungefär tre egenskaper hos vattnets termiska egenskaper.
Den första egenskapen: vatten är det enda ämnet på jorden (förutom kvicksilver) för vilket beroendet av specifik värmekapacitet på temperaturen har ett minimum.
På grund av det faktum att vattnets specifika värme har ett minimum av cirka 37 o C, är den normala temperaturen i människokroppen, som är två tredjedelar vatten, i temperaturområdet 36-38 o C (inre organ har en högre temperatur än externa).
Den andra egenskapen: vattnets värmekapacitet är onormalt hög. För att värma en viss mängd av det med en grad är det nödvändigt att förbruka mer energi än vid uppvärmning av andra vätskor - minst dubbelt så mycket som för enkla ämnen. Detta resulterar i vattnets unika förmåga att hålla värmen. De allra flesta andra ämnen har inte denna egenskap. Denna exceptionella egenskap hos vatten hjälper till att hålla en persons normala kroppstemperatur på samma nivå både under en varm dag och en sval natt.
Sålunda spelar vatten en dominerande roll i processerna för att reglera mänsklig värmeväxling och låter honom upprätthålla ett bekvämt tillstånd med ett minimum av energikostnader. Vid normal kroppstemperatur är en person i det mest gynnsamma energitillståndet.
Temperaturen hos andra varmblodiga däggdjur (32-39 o C) korrelerar också väl med temperaturen på vattnets minsta specifika värmekapacitet.
Den tredje egenskapen: vatten har en hög specifik smältvärme, det vill säga det är mycket svårt att frysa vatten och smälta is. Tack vare detta är klimatet på jorden som helhet ganska stabilt och milt.
Alla tre egenskaperna hos vattnets termiska egenskaper gör att en person kan existera optimalt i en gynnsam miljö.
Det finns också egenheter i beteendet hos vattenvolymen. Densiteten hos de flesta ämnen - vätskor, kristaller och gaser - minskar när de värms upp och ökar när de kyls, tills processen för kristallisation eller kondensation. Vattnets densitet när det kyls från 100 till 4 o C (mer exakt till 3,98 o C) ökar, som med de allra flesta vätskor. Men efter att ha nått sitt maximala värde vid en temperatur på 4 o C, börjar densiteten att minska med ytterligare kylning av vattnet. Med andra ord, den maximala densiteten av vatten inträffar vid en temperatur på 4 o C (en av de unika anomalierna för vatten), och inte vid fryspunkten 0 o C.
Frysningen av vatten åtföljs av en abrupt(!) minskning av densiteten med mer än 8 %, medan för de flesta andra ämnen kristallisationsprocessen åtföljs av en ökning av densiteten. I detta avseende upptar is (fast vatten) en större volym än flytande vatten och förblir på dess yta.
Detta ovanliga beteende av vattentäthet är extremt viktigt för att upprätthålla liv på jorden.
Isen täcker vattnet från ovan och spelar i naturen rollen som ett slags flyttäcke som skyddar floder och reservoarer från att frysa ytterligare och bevarar livet i undervattensvärlden. Om vattnets densitet ökade när det frös, skulle isen vara tyngre än vatten och börja sjunka, vilket skulle leda till att alla levande varelser i floder, sjöar och hav skulle dö, som skulle frysa helt och förvandlas till isblock, och jorden skulle bli en isöken, vilket är oundvikligt skulle leda till döden för allt levande.
Låt oss notera några fler egenskaper hos vatten.
Utvändigt är vattnet rörligt och böjligt och kan inneslutas i alla kärl. Men genom att tränga in i sprickor i stenar och expandera vid frysning, spjälkar vatten stenar av valfri hårdhet, som gradvis sönderfaller till mindre och mindre partiklar. Så börjar återgången av fossila bergarter till livscykeln: på fälten hjälper frysning av jordens ytskikt med dess organiska komponenter bildandet av bördig jord.
Processen att införliva fasta ämnen i den stora cykeln av levande natur accelereras av vattnets mirakulösa egenskap att lösa upp dem. Vatten med lösta komponenter av fasta ämnen blir ett näringsmedium och leverantör av mikroelement som är nödvändiga för livet för växter, djur och människor.
Vatten uppvisar egenskaperna hos ett universellt lösningsmedel starkare än andra vätskor. Om det ges tillräckligt med tid kan det lösa upp nästan vilket fast ämne som helst. Det är just på grund av vattnets unika upplösningsförmåga som ingen ännu lyckats få kemiskt rent vatten – det innehåller alltid löst material från kärlet. Vatten är absolut nödvändigt för alla viktiga mänskliga livsuppehållande system. Det finns i mänskligt blod (79%) och främjar löst transport av tusentals ämnen som är nödvändiga för liv genom cirkulationssystemet. Vatten finns i lymfan (96%), som transporterar näringsämnen från tarmarna till vävnaderna i en levande organism (se tabell 1).
De listade egenskaperna och vattnets speciella roll för att säkerställa livet på jorden kan inte lämna något nyfiket sinne likgiltigt, även om han tror på lyckliga olyckor. "Början av allt är vatten", konstaterade Thales från Miletus med rätta på 600-talet f.Kr.
Flytande mirakel. Låt oss sluta lista de konstiga men livsviktiga egenskaperna hos vatten, av vilka det finns ett dussin fler, och rikta vår uppmärksamhet mot hemligheterna bakom den ovanliga strukturen hos dess molekyl. Det är analysen av vattenmolekylens struktur som gör att vi kan förstå dess exklusivitet i levande och livlös natur. Så vägen till sanningen går genom strukturen av en enda vattenmolekyl.
Först och främst noterar vi att vattenmolekylen är den minsta bland liknande triatomära molekyler (i förhållande till homologer, det vill säga väteföreningar som H 2 S, H 2 Se, H 2 Te, med egenskaperna för vilka egenskaperna hos vatten jämförs traditionellt). Under normala förhållanden bildar sådana molekyler gaser och vattenmolekyler bildar vätska. Varför?
En kaotisk gemenskap av gasformiga vattenmolekyler under kondensation, det vill säga under bildandet av en flytande fas, bildar en flytande substans av fantastisk komplexitet. Detta beror främst på det faktum att vattenmolekyler har den unika egenskapen att kombineras till kluster (grupper) (H 2 O) x. Ett kluster förstås vanligtvis som en grupp av atomer eller molekyler som förenas genom fysisk interaktion till en enda ensemble, men som behåller individuellt beteende inom sig. Möjligheterna till direkt observation av kluster är begränsade, och därför kompenserar försöksledare för instrumentella brister med intuition och teoretiska konstruktioner.
Vid rumstemperatur graden av association X för vatten, enligt moderna data, är från 3 till 6. Detta betyder att formeln för vatten inte bara är H 2 O, utan genomsnittet mellan H 6 O 3 och H 12 O 6. Med andra ord är vatten en komplex vätska "uppbyggd" av upprepade grupper som innehåller tre till sex enstaka molekyler. Som ett resultat har vatten onormala frys- och kokpunktsvärden jämfört med dess homologer. Om vattnet följde allmänna regler, bör det frysa vid en temperatur på cirka -100 o C och koka vid en temperatur på cirka +10 o C.
Om vatten förblev i form av H 6 O 3, H 8 O 4 eller H 12 O 6 under avdunstning, så skulle vattenånga vara mycket tyngre än luft, i vilken kväve- och syremolekyler dominerar. I det här fallet skulle hela jordens yta vara täckt av ett evigt lager av dimma. Det är nästan omöjligt att föreställa sig liv på en sådan planet.
Människor har mycket tur: vattenkluster sönderfaller under avdunstning, och vattnet förvandlas praktiskt taget till en enkel gas med den kemiska formeln H 2 O (den lilla mängd H 4 O 2-dimerer som nyligen upptäckts i ånga gör ingen skillnad). Tätheten hos gasformigt vatten är mindre än luftens densitet, och därför kan vatten mätta jordens atmosfär med dess molekyler, vilket skapar väderförhållanden som är bekväma för människor.
Det finns inga andra ämnen på jorden som är utrustade med förmågan att vara en vätska vid den mänskliga existensens temperatur och samtidigt bilda en gas som inte bara är lättare än luft, utan också kan återvända till sin yta i form av nederbörd .
Underbar geometri. Så, vad är den minsta triatomära molekylen? Vattenmolekylen har en symmetrisk V-form eftersom två små väteatomer finns på ena sidan av en relativt stor syreatom. Detta skiljer en vattenmolekyl mycket från linjära molekyler, till exempel H 2 Be, där alla atomer är ordnade i en kedja. Det är detta märkliga arrangemang av atomer i vattenmolekylen som gör att den har många ovanliga egenskaper.
Om du noggrant undersöker de geometriska parametrarna för en vattenmolekyl kommer du att hitta en viss harmoni i den. För att se det, låt oss bygga en likbent triangel H-O-H med protoner vid basen och syre i toppen. En sådan triangel kopierar schematiskt strukturen av en vattenmolekyl, vars projektion på ett plan konventionellt visas i figuren.
Längden på sidorna av denna triangel och bindningsvinkeln mellan två O-H-bindningar ändras med förändringar i vattnets aggregationstillstånd. Låt oss presentera dessa parametrar (se tabell 2).
Låt oss kommentera data som kännetecknar olika vattentillstånd.
Parametrarna för en vattenmolekyl i ångtillstånd erhölls baserat på bearbetning av dess absorptionsspektra. Resultaten har förfinats flera gånger, men i huvudsak är bindningslängderna och bindningsvinkeln i vattenmolekylen i ångtillstånd korrekt uppskattade.
Den kristallina strukturen hos is vid normalt tryck är ganska lös med en bisarr väv av kopplingar mellan vattenmolekyler. Schematiskt kan kristallgittret av vanlig is konstrueras av syreatomer, som var och en deltar med angränsande atomer i fyra vätebindningar riktade ungefär till hörnen på en vanlig tetraeder.
Låt oss komma ihåg att en vätebindning är en bindning mellan atomer i en molekyl eller mellan angränsande molekyler, som sker genom en väteatom. Vätebindning spelar en extremt viktig roll i strukturen av inte bara vatten, utan också de flesta biologiska molekyler - kolhydrater, proteiner, nukleinsyror, etc.
Om kristallin is är välordnad i syre, kan detsamma inte sägas om väte: det finns en stark oordning i arrangemanget av vätejoner (protoner). Deras position är inte klart definierad, och därför kan is anses vara oordnad i väte.
Ice har många fantastiska funktioner, av vilka vi kommer att notera två.
För det första är det alltid väldigt rent kemiskt. Det finns praktiskt taget inga föroreningar i isens struktur: vid frysning tvingas de ut i vätskan. Det är därför snöflingor alltid är vita och isflingor på ytan av en smutsig pöl är nästan genomskinliga. Generellt sett strävar alla växande kristaller efter att skapa ett idealiskt kristallgitter och tränger undan främmande ämnen. Men i planetarisk skala är det det anmärkningsvärda fenomenet frysning och upptining av vatten som spelar rollen som en gigantisk reningsprocess – vattnet på jorden renar sig hela tiden.
För det andra har is och speciellt snö mycket hög reflektivitet. Tack vare detta orsakar solstrålning inte märkbar uppvärmning av polarområdena, och som ett resultat är vår planet skonad från säsongsbetonade översvämningar och stigande havsnivåer.
Experimentell bestämning av parametrarna för en enskild vattenmolekyl i vätskefasen stöter fortfarande på oöverstigliga svårigheter, eftersom flytande vatten är en blandning av strukturella element, det vill säga olika kluster som är i dynamisk jämvikt med varandra. Det finns fortfarande ingen fullständig klarhet angående deras interaktioner, och det är omöjligt att separera en sådan blandning i enskilda komponenter: den "enkla" flytande H 2 O har ingen brådska att avslöja sina inre hemligheter.
Låt oss återgå till figuren, som beskriver strukturen av en vattenmolekyl. Den har symmetri, som spelar en grundläggande roll i försöken att heltäckande förklara den fysiska världen, och asymmetri, som ger denna molekyl förmågan att röra sig och dess koppling till det gyllene snittet. Låt oss därför kort påminna om vad som kallas den gyllene proportionen i matematik.
gyllene snittet. Detta koncept uppstår när man löser det geometriska problemet med att hitta på ett segment AB en sådan punkt MED, så att relationen håller NE:AC = AC:AB.
Lösningen på detta problem leder till relationen NE:AC= (-1+√5)/2, som kallas den gyllene proportionen, och motsvarande geometriska indelning av segmentet AB punkt MED kallas det gyllene snittet. Om vi tar hela segmentet som ett, då AC= 0,618033... och NE = 0,381966....
Tiden har visat att den gyllene proportionen förkroppsligar det perfekta och harmoniska förhållandet mellan två storheter. I geometrisk tolkning resulterar det i ett proportionerligt och attraktivt förhållande mellan två ojämlika segment.
Forskare av den gyllene proportionen från antiken till idag har alltid beundrat och fortsätter att beundra dess egenskaper, som manifesteras i strukturen av olika delar av den fysiska och biologiska världen. Den gyllene proportionen finns varhelst harmonins principer iakttas.
Vad har det gyllene snittet gemensamt med vattenmolekylen? För att svara på denna fråga, överväg en tvådimensionell bild av det gyllene snittet i form av en triangel.
I den gyllene triangelrelationen OA:AB = OB:AB ungefär lika med 0,618, vinkel α = 108,0 o. För is är förhållandet mellan O-H och H-H bindningslängderna 0,100:0,163 = 0,613 och vinkeln α = 109,5 o, för ånga - 0,631 respektive 104,5 o. Det är helt enkelt omöjligt att inte känna igen prototypen av strukturen av en vattenmolekyl i den gyllene triangeln! Det är förvånande att så lite uppmärksamhet hittills har ägnats möjligheten till en sådan tolkning av dess struktur.
Och faktiskt, placera i en triangel AOB till poäng A Och I väteatomer, och vid punkt O - en syreatom, får vi, till en första approximation, en flytande vattenmolekyl konstruerad på basis av den gyllene proportionen. Sådan elegans hos molekylen fascinerar och njuter. Så vattenmolekylens roll i naturen och livet kan inte bedömas korrekt utan att ta hänsyn till skönheten i dess form.
Exceptionell harmoni. Låt oss se till att den flytande vattenmolekylen är den enda triatomära substansen som har proportioner som är karakteristiska för den gyllene proportionen.
I triatomära homologa molekyler, liknande i kemisk sammansättning som vattenmolekylen (H 2 S, H 2 Se och H 2 Te), är bindningsvinkeln ungefär 90 o. Till exempel har H 2 S-molekylen följande geometriska parametrar:
S-H bindningslängd, nm........................ 0,1345
H-H bindningslängd, nm........................ 0,1938
bindningsvinkel Н-S-Н, grader............... 92,2
Förhållandet mellan S-H och H-H bindningslängder är 0,694, vilket är långt ifrån det gyllene snittet. Kvantkemiska beräkningar visar att om vatten liknade dess besläktade ämnen, så borde bindningsvinkeln för dess molekyl ha varit ungefär densamma som för H 2 S, eller större med maximalt 5 o.
Men vatten, som det visar sig, gillar inte likheter, det är alltid hjälten i en annan roman. Om vattenbindningsvinkeln var i storleksordningen 90-95 o, skulle vi behöva glömma det gyllene snittet och vatten skulle vara i samma gemenskap med andra väteföreningar.
Men vatten är unikt, dess molekyl har praktiskt taget verifierade estetiska kvaliteter, och därför måste dess egenskaper ibland tolkas och gå utöver det traditionella vetenskapliga paradigmet. Och sedan kan några av vattnets mysterier förklaras av ett så "ovetenskapligt" koncept som harmoni.
Man kan invända mot ovanstående resonemang: experimentella mätningar av de geometriska parametrarna för en vattenmolekyl har ett visst fel, och därför är det gyllene proportionsförhållandet kanske inte strikt uppfyllt. Men även om ett ännu större fel introduceras i de experimentella mätningarna, kommer vattenmolekylen fortfarande att förbli den enda triatomära substansen som har praktiskt taget "gyllene" harmoniska proportioner.
Låt oss i detta avseende uppmärksamma mysteriet med smältvatten, som enligt utbredd uppfattning har en fysiologisk effekt som skiljer sig från vanligt vatten.
Underbart smältvatten. Den föds när is smälter och håller en temperatur på 0 o C tills all is har smält. Specificiteten för intermolekylära interaktioner, karakteristisk för isens struktur, bevaras också i smältvatten, eftersom när kristallen smälter förstörs endast 15% av alla vätebindningar. Därför är kopplingen mellan varje vattenmolekyl och fyra närliggande molekyler som är inneboende i is (”kortdistansordning”) i stort sett inte störd, även om större suddighet av syreramverkets gitter observeras.
Således skiljer sig smältvatten från vanligt vatten i mängden multimolekylära kluster, där lösa isliknande strukturer bevaras under en tid. Efter att all is smält stiger vattentemperaturen och vätebindningarna inuti klustren motstår inte längre de ökande termiska vibrationerna från atomerna. Storleken på klustren ändras, och därför börjar smältvattnets egenskaper att förändras: dielektricitetskonstanten kommer till sitt jämviktstillstånd efter 15-20 minuter, viskositet - efter 3-6 dagar. Den biologiska aktiviteten hos smältvatten minskar, enligt vissa uppgifter, på cirka 12-16 timmar, enligt andra - inom en dag.
Så de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos smältvatten förändras spontant över tiden och närmar sig egenskaperna hos vanligt vatten: det "glömmer" gradvis att det nyligen var is.
Is och ånga är olika aggregattillstånd av vatten, och därför är det logiskt att anta att i den flytande mellanfasen ligger bindningsvinkeln för en enskild vattenmolekyl i intervallet mellan värdena i den fasta fasen och i ånga. I en iskristall är bindningsvinkeln för en vattenmolekyl nära 109,5 o. När is smälter försvagas intermolekylära vätebindningar, H-H-avståndet förkortas något och bindningsvinkeln minskar. När flytande vatten värms upp blir klusterstrukturen oordnad, och denna vinkel fortsätter att minska. I ångtillståndet är bindningsvinkeln för en vattenmolekyl redan 104,5 o.
Det betyder att för vanligt flytande vatten kan bindningsvinkeln mycket väl ha något medelvärde mellan 109,5 och 104,5 o, det vill säga ungefär 107,0 o. Men eftersom smältvatten är nära is i sin inre struktur, bör bindningsvinkeln för dess molekyl vara närmare 109,5 o, troligen cirka 108,0 o.
Ovanstående kan formuleras i form av en hypotes: på grund av det faktum att smältvatten är mycket mer strukturerat än vanligt vatten, har dess molekyl sannolikt en struktur så nära som möjligt en harmonisk triangel av den gyllene proportionen med en bindningsvinkel nära 108 o, och med förhållandet mellan bindningslängder är ungefär 0,618-0,619.
Författarna har ingen experimentell bekräftelse på denna hypotes, och de har inte heller någon teori som styrker den. Det finns bara en gissning uttryckt på dessa sidor, som naturligtvis kan bestridas.
Smältvattnets mystiska kraft. Sedan urminnes tider har människan känt till smältvattnets fantastiska egenskaper. Det har länge noterats att nära smältande källor är växtligheten på alpina ängar alltid frodigare, och livet blommar kraftigt vid kanten av smältande is i de arktiska haven. Bevattning med smältvatten ökar skördarna och påskyndar frögroningen. När man dricker smältvatten ökar viktökningen i boskapsproduktionen stadigt och utvecklingen av kycklingar accelererar. Det är känt med vilken girighet djur dricker smältvatten på våren, och fåglar bokstavligen badar i de första pölarna av smält snö.
Smältvatten, till skillnad från vanligt vatten, är mycket lik strukturen till vätskan som finns i cellerna hos växter och levande organismer. Det är därför smältvattnets "is"-struktur, där molekylerna kombineras till genombrutna kluster, är mer lämpad för människor. Denna unika egenskap hos smältvatten bidrar till att det lätt tas upp av kroppen, det är biologiskt aktivt. Det är därför grönsaker och frukter är så användbara - de levererar vatten till kroppen, som har en liknande struktur.
När man dricker smältvatten laddas kroppen med de mest harmoniska av alla ämnen på jorden. Det förbättrar ämnesomsättningen och ökar blodcirkulationen, minskar mängden kolesterol i blodet och lindrar smärta i hjärtat, ökar kroppens anpassningsförmåga och hjälper till att förlänga livet. En klunk rent smältvatten toner upp bättre än pastöriserad juice den har en laddning av energi, kraft och lätthet.
En av författarna till detta verk dricker ständigt smält vatten med flytande isflak och tror att det är därför han aldrig har blivit förkyld på tre år. Smältvatten fräschar upp och föryngrar huden, som inte längre behöver krämer och lotioner.
Teoretisk studie av egenskaperna hos smältvatten är fortfarande på hypotesnivå. Det finns ingen allmänt accepterad uppfattning om orsakerna som orsakar ovanliga effekter vid användning. Det finns vissa problem med bevissidan av den biologiska aktiviteten hos smältvatten. Forskning i denna riktning orsakar ibland heta diskussioner. Problemets komplexitet, bristen på tydlighet - allt detta bör inte skrämma bort, utan locka och bidra till uppkomsten av nya idéer, hypoteser och teorier. Detta är den ofta svåra vägen för vetenskaplig utveckling.
Låt oss betona: hypotesen ovan låtsas inte dechiffrera gåtan med smältvatten. Det låter dig bara gå bortom traditionellt tänkande och titta på den ömsesidiga kärleken till livet och vattnet från en ovanlig sida - från sidan av harmoni och skönhet, från sidan av de speciella egenskaperna hos smältvatten, vilket lägger till funktioner till dess eleganta molekyl som andra molekyler inte har.
LITTERATUR
Auerbach F. Sju anomalier av vatten. - St. Petersburg, 1919.
Gabuda S.P. Bundet vatten. Fakta och hypoteser. - Novosibirsk: Vetenskap, 1982.
Zatsepina G. N. Vattens fysiska egenskaper och struktur. - M.: MSU, 1998.
Sinyukov V.V. Vatten känt och okänt. - M.: Kunskap, 1987.
Belyanin V.S., Romanova E. Gyllene proportion. Nytt utseende // Science and Life, 2003, nr 6.
Vatten: struktur, tillstånd, solvatisering. De senaste årens prestationer. - M.: Nauka, 2003.
Bildtexter för illustrationer
Sjuk. 1. Isens densitet är nästan 10 % mindre än vatten, och den specifika volymen är lika mycket större. Därför flyter is, och vatten, som fryser i bergsprickor, delar dem.
