الماء مادة غير عادية تستحق دراسة مفصلة. كتب الأكاديمي السوفيتي آي في بيتريانوف كتابًا عن هذه المادة المذهلة ، المادة الأكثر غرابة في العالم. ما هي الشذوذ في الخصائص الفيزيائية للمياه ذات الأهمية الخاصة؟ معًا سنبحث عن إجابة هذا السؤال
حقائق مثيرة للاهتمام
نادرا ما نفكر في معنى كلمة "ماء". على كوكبنا ، تشغل الأنهار والبحيرات والبحار والمحيطات والجبال الجليدية والأنهار الجليدية والمستنقعات والثلوج على قمم الجبال ، وكذلك التربة الصقيعية ، أكثر من 70٪ من المساحة الإجمالية. على الرغم من هذه الكمية الهائلة من المياه ، إلا أن 1٪ فقط صالحة للشرب.
أهمية بيولوجية
جسم الإنسان 70-80٪ ماء. تضمن هذه المادة تدفق جميع العمليات الحيوية ، على وجه الخصوص ، بفضلها ، تتم إزالة السموم منها ، واستعادة الخلايا. الوظيفة الرئيسية للماء في الخلية الحيةهيكلية وطاقة ، مع انخفاض محتواها الكمي في جسم الإنسان ، "تتقلص".
لا يوجد مثل هذا النظام في الكائن الحي يمكن أن يعمل بدون H2O. على الرغم من شذوذ الماء ، فهو معيار لتحديد كمية الحرارة والكتلة ودرجة الحرارة والارتفاع.
مفاهيم أساسية
H2O - أكسيد الهيدروجين ، الذي يحتوي على 11.19٪ هيدروجين ، 88.81٪ أكسجين بالكتلة. وهو سائل عديم اللون ليس له رائحة ولا طعم. الماء عنصر أساسي في العمليات الصناعية.
لأول مرة تم تصنيع هذه المادة في نهاية القرن الثامن عشر بواسطة جي كافنديش. قام العالم بتفجير خليط من الأكسجين والهيدروجين بقوس كهربائي. حلل غاليليو لأول مرة الاختلاف في كثافة الجليد والماء في عام 1612.
في عام 1830 ، تم إنشاء محرك بخاري بواسطة العالمين الفرنسيين P. Dulong و D. Arago. جعل هذا الاكتشاف من الممكن دراسة العلاقة بين ضغط بخار التشبع ودرجة الحرارة. في عام 1910 ، اكتشف العالم الأمريكي P. Bridgman والألماني G. Tamman العديد من التعديلات متعددة الأشكال في الجليد عند الضغط العالي.
في عام 1932 ، اكتشف العالمان الأمريكيان G. Urey و E. Washburn الماء الثقيل. تم اكتشاف شذوذ في الخصائص الفيزيائية لهذه المادة بسبب تحسين المعدات وطرق البحث.
بعض التناقضات في الخصائص الفيزيائية
الماء النقي سائل صافٍ عديم اللون. كثافته عندما تتحول إلى سائل منتزداد المادة الصلبة ، وهذا يظهر شذوذًا في خواص الماء. يؤدي تسخينه من 0 إلى 40 درجة إلى زيادة الكثافة. يجب ملاحظة السعة الحرارية العالية على أنها شذوذ في الماء. درجة حرارة التبلور 0 درجة مئوية ونقطة الغليان 100 درجة
جزيء هذا المركب غير العضوي له بنية زاويّة. تشكل نواتها مثلث متساوي الساقين به بروتونان في قاعدته وذرة أكسجين في قمته.
شذوذ الكثافة
تمكن العلماء من تحديد حوالي أربعين سمة مميزة لـ H2O. تستحق الانحرافات المائية دراسة ودراسة عن كثب. يحاول العلماء شرح أسباب كل عامل لإعطاءه تفسيرا علميا.
الشذوذ في كثافة الماء يكمن في حقيقة أن هذه المادة لها قيمة قصوى للكثافة تبدأ عند 98 درجة مئوية و +3. مع التبريد اللاحق ، والانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ، لوحظ انخفاض في الكثافة.
بالنسبة للمركبات الأخرى ، تقل كثافة السوائل مع انخفاض درجة الحرارة ، حيث تساهم الزيادة في درجة الحرارة في زيادة الطاقة الحركية للجزيئات (تزداد سرعة حركتها) ، مما يؤدي إلى زيادة قابلية المادة للتفتيت.
بالنظر إلى مثل هذه الحالات الشاذة للمياه ، تجدر الإشارة إلى أنها تميل أيضًا إلى الزيادة في السرعة مع زيادة درجة الحرارة ، لكن الكثافة تقل فقط في درجات الحرارة المرتفعة.
بعد تقليل كثافة الجليد ، سيكون على سطح الماء.يمكن تفسير هذه الظاهرة من خلال حقيقة أن الجزيئات في البلورة لها بنية منتظمة ، والتي لها دورية مكانية.
إذا كانت المركبات العادية تحتوي على جزيئات معبأة بإحكام في بلورات ، فعند ذوبان المادة ، يختفي الانتظام. يتم ملاحظة ظاهرة مماثلة فقط عندما توجد الجزيئات على مسافات كبيرة. الانخفاض في الكثافة أثناء ذوبان المعادن قيمة ضئيلة تقدر بنسبة 2-4٪. كثافة الماء تتجاوز كثافة الجليد بنسبة 10 في المائة. وبالتالي ، هذا هو مظهر من مظاهر شذوذ المياه. تشرح الكيمياء هذه الظاهرة ببنية ثنائية القطب ، بالإضافة إلى الرابطة القطبية التساهمية.
الانحرافات الانضغاطية
دعنا نواصل الحديث عن ميزات الماء. يتميز بسلوك غير عادي في درجة الحرارة. يمكن اعتبار قابليتها للانضغاط ، أي انخفاض الحجم ، مع زيادة الضغط ، مثالًا على شذوذ في الخصائص الفيزيائية للماء. ما هي الميزات المحددة التي يجب ملاحظتها هنا؟ السوائل الأخرى أسهل بكثير للضغط تحت الضغط ، والماء يأخذ مثل هذه الخصائص فقط في درجات حرارة عالية.
سلوك درجة حرارة السعة الحرارية
هذا الشذوذ هو واحد من أقوى الأمور بالنسبة للمياه. تخبرك السعة الحرارية بكمية الحرارة اللازمة لرفع درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة. بالنسبة للعديد من المواد ، بعد الذوبان ، تزداد السعة الحرارية للسائل بنسبة لا تزيد عن 10 بالمائة. وبالنسبة للماء بعد ذوبان الجليد ، تتضاعف هذه الكمية المادية. لا شيء من الموادلم يتم تسجيل مثل هذه الزيادة في السعة الحرارية.
في الجليد ، يتم إنفاق الطاقة التي يتم توفيرها للتدفئة في الغالب على زيادة سرعة حركة الجزيئات (الطاقة الحركية). تشير الزيادة الكبيرة في السعة الحرارية بعد الذوبان إلى حدوث عمليات أخرى كثيفة الاستهلاك للطاقة في الماء ، والتي تتطلب مدخلات حرارية. هم سبب زيادة السعة الحرارية. هذه الظاهرة نموذجية لكامل نطاق درجة الحرارة التي يكون فيها الماء بحالة سائلة للتجمع.
بمجرد أن يتحول إلى بخار ، يختفي الشذوذ. حاليًا ، يشارك العديد من العلماء في تحليل خصائص المياه فائقة التبريد. يكمن في قدرته على البقاء سائلاً تحت نقطة التبلور عند 0 درجة مئوية.
من الممكن تمامًا تبريد الماء في الشعيرات الدموية الرقيقة ، وكذلك في وسط غير قطبي مثل القطرات الصغيرة. يطرح سؤال طبيعي حول ما يتم ملاحظته مع شذوذ الكثافة في مثل هذه الحالة. عندما يصبح الماء فائق البرودة ، تقل كثافة الماء بشكل ملحوظ ، تميل إلى كثافة الجليد مع انخفاض درجة الحرارة.
أسباب المظهر
عندما يُسأل: "قم بتسمية شذوذ المياه ووصف أسبابها" ، من الضروري ربطها بإعادة هيكلة الهيكل. يتم تحديد ترتيب الجسيمات في بنية أي مادة من خلال ميزات الترتيب المتبادل للجسيمات (الذرات والأيونات والجزيئات) فيها. تعمل قوى الهيدروجين بين جزيئات الماء ، والتي تزيل هذا السائل من الاعتماد بين نقاط الغليان والانصهار ،خاصية المواد الأخرى التي تكون في حالة سائلة للتجمع.
تظهر بين جزيئات مركب غير عضوي معين بسبب خصائص توزيع كثافة الإلكترون. ذرات الهيدروجين لها شحنة موجبة ، بينما ذرات الأكسجين لها شحنة سالبة. نتيجة لذلك ، يكون لجزيء الماء شكل رباعي السطوح العادي. يتميز الهيكل المماثل بزاوية رابطة تبلغ 109.5 درجة. الترتيب الأكثر ملاءمة هو وضع الأكسجين والهيدروجين في نفس الخط ، لهما شحنات مختلفة ، لذلك ، تتميز الرابطة الهيدروجينية بطبيعة كهروستاتيكية.
إذن ، الخصائص غير العادية (الشاذة) للماء هي نتيجة للبنية الإلكترونية الخاصة لجزيئها.
ذاكرة الماء
هناك رأي مفاده أن الماء له ذاكرة ، ويمكنه أن يتراكم وينقل الطاقة ، ويغذي الجسم بالمعلومات الافتراضية. لفترة طويلة ، تعامل العالم الياباني Masaru Emoto مع هذه المشكلة. نشر الدكتور إموتو نتائج بحثه في كتاب "رسائل من الماء". أجرى العلماء تجارب قام فيها أولاً بتجميد قطرة ماء عند 5 درجات ، ثم قام بتحليل بنية البلورات تحت المجهر. لتسجيل النتائج استخدم مجهر بنيت فيه كاميرا
كجزء من التجربة ، أثرت Masau Emoto على المياه بطرق مختلفة ، ثم أعادت تجميدها ، والتقطت صوراً. تمكن من الحصول على العلاقة بين شكل بلورات الجليد والموسيقى ،الذي كان يستمع إليه الماء. المثير للدهشة أن العالم سجل أكثر رقاقات الثلج تناغمًا باستخدام الموسيقى الكلاسيكية والشعبية.
استخدام الموسيقى الحديثة بحسب ماساو "يلوث" الماء ، لذلك تم إصلاح بلورات غير منتظمة الشكل. حقيقة مثيرة للاهتمام هي تحديد عالم ياباني للعلاقة بين شكل البلورات والطاقة البشرية.
الماء هو المادة المدهشة التي توجد بكميات كبيرة على كوكبنا. من الصعب تخيل أي مجال نشاط لشخص حديث لا تشارك فيه بنشاط. يتم تحديد مدى تنوع هذه المادة من خلال التشوهات التي تسببها البنية الرباعية السطوح للماء.
