Nước là một chất bất thường đáng được nghiên cứu chi tiết. Viện sĩ Liên Xô I. V. Petryanov đã viết một cuốn sách về chất tuyệt vời này, Chất lạ nhất trên thế giới. Những bất thường nào trong các tính chất vật lý của nước được quan tâm đặc biệt? Chúng ta sẽ cùng nhau tìm câu trả lời cho câu hỏi này.
Sự thật thú vị
Chúng ta hiếm khi nghĩ về ý nghĩa của từ "nước". Trên hành tinh của chúng ta, hơn 70% tổng diện tích là sông và hồ, biển và đại dương, núi băng, sông băng, đầm lầy, tuyết trên đỉnh núi, cũng như băng vĩnh cửu. Mặc dù lượng nước khổng lồ như vậy nhưng chỉ có 1% là có thể uống được.
Ý nghĩa sinh học
Cơ thể con người 70-80% là nước. Chất này đảm bảo dòng chảy của tất cả các quá trình quan trọng, đặc biệt, nhờ nó, các chất độc được loại bỏ khỏi nó, các tế bào được phục hồi. Chức năng chính của nước trong tế bào sốnglà cấu trúc và năng lượng, với việc giảm hàm lượng định lượng trong cơ thể con người, nó sẽ "co lại".
Không có hệ thống nào như vậy trong một cơ thể sống có thể hoạt động mà không có H2O. Bất chấp sự bất thường của nước, nó là tiêu chuẩn để xác định lượng nhiệt, khối lượng, nhiệt độ, độ cao.
Khái niệm cơ bản
H2O - hydro oxit, chứa 11,19% hydro, 88,81% oxy theo khối lượng. Nó là một chất lỏng không màu, không có mùi và vị. Nước là một thành phần thiết yếu của các quy trình công nghiệp.
Lần đầu tiên chất này được tổng hợp vào cuối thế kỷ 18 bởi G. Cavendish. Nhà khoa học đã cho nổ hỗn hợp oxy và hydro bằng hồ quang điện. G. Galileo lần đầu tiên phân tích sự khác biệt về mật độ của nước đá và nước vào năm 1612.
Năm 1830, động cơ hơi nước được tạo ra bởi các nhà khoa học người Pháp P. Dulong và D. Arago. Khám phá này giúp nghiên cứu mối quan hệ giữa áp suất hơi bão hòa và nhiệt độ. Năm 1910, nhà khoa học Mỹ P. Bridgman và G. Tamman người Đức đã phát hiện ra một số biến đổi đa hình trong băng ở áp suất cao.
Năm 1932, các nhà khoa học người Mỹ G. Urey và E. Washburn đã phát hiện ra nước nặng. Sự bất thường trong tính chất vật lý của chất này được phát hiện do sự cải tiến của thiết bị và phương pháp nghiên cứu.
Một số mâu thuẫn trong tính chất vật lý
Nước tinh khiết là một chất lỏng trong suốt, không màu. Mật độ của nó khi chuyển thành chất lỏng từchất rắn tăng lên, điều này cho thấy sự bất thường trong tính chất của nước. Làm nóng nó từ 0 đến 40 độ dẫn đến sự gia tăng mật độ. Khả năng chịu nhiệt cao cần được lưu ý là một dị thường của nước. Nhiệt độ kết tinh là 0 độ C và điểm sôi là 100 độ.
Phân tử của hợp chất vô cơ này có cấu trúc dạng góc. Các hạt nhân của nó tạo thành một tam giác cân với hai proton ở đáy và một nguyên tử oxy ở đỉnh.
Dị thường về mật độ
Các nhà khoa học đã có thể xác định được khoảng bốn mươi tính năng đặc trưng của H2O. Các dị thường của nước đáng được xem xét và nghiên cứu kỹ lưỡng. Các nhà khoa học đang cố gắng giải thích nguyên nhân của từng yếu tố để đưa ra lời giải thích khoa học.
Điểm bất thường về tỷ trọng của nước nằm ở chỗ chất này có giá trị tỷ trọng tối đa bắt đầu ở +3, 98 ° C. Với quá trình làm lạnh sau đó, chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn, mật độ giảm được quan sát thấy.
Đối với các hợp chất khác, khối lượng riêng trong chất lỏng giảm khi nhiệt độ giảm, vì nhiệt độ tăng góp phần làm tăng động năng của các phân tử (tốc độ chuyển động của chúng tăng), dẫn đến tăng độ bở của chất.
Xem xét sự bất thường như vậy của nước, cần lưu ý rằng nó cũng có xu hướng tăng vận tốc khi nhiệt độ tăng, nhưng mật độ chỉ giảm ở nhiệt độ cao.
Sau khi giảm mật độ của nước đá, nó sẽ ở trên bề mặt của nước. Hiện tượng này có thể được giải thích là do các phân tử trong tinh thể có cấu trúc đều đặn, có tính tuần hoàn trong không gian.
Nếu các hợp chất thông thường có các phân tử được đóng gói chặt chẽ trong các tinh thể, thì sau khi chất này tan chảy, tính đều đặn sẽ biến mất. Hiện tượng tương tự chỉ được quan sát khi các phân tử nằm ở khoảng cách đáng kể. Sự giảm tỷ trọng trong quá trình nóng chảy của kim loại là một giá trị không đáng kể, ước tính khoảng 2-4%. Tỷ trọng của nước vượt quá tỷ trọng của nước đá 10 phần trăm. Như vậy, đây là biểu hiện của dị vật nguồn nước. Hóa học giải thích hiện tượng này bằng cấu trúc lưỡng cực, cũng như liên kết cộng hóa trị có cực.
Sự bất thường về khả năng nén
Hãy tiếp tục nói về các tính năng của nước. Nó được đặc trưng bởi hành vi nhiệt độ bất thường. Khả năng nén của nó, tức là sự giảm thể tích, khi áp suất tăng, cũng có thể được coi là một ví dụ về sự bất thường trong các tính chất vật lý của nước. Những tính năng cụ thể nào cần được lưu ý ở đây? Các chất lỏng khác dễ nén hơn dưới áp suất và nước chỉ có những đặc điểm như vậy ở nhiệt độ cao.
Hành vi nhiệt độ của nhiệt dung
Sự bất thường này là một trong những điều mạnh nhất đối với nước. Công suất nhiệt cho bạn biết lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ lên 1 độ. Đối với nhiều chất, sau khi nóng chảy, nhiệt dung của chất lỏng tăng thêm không quá 10 phần trăm. Và đối với nước sau khi băng tan, lượng vật chất này tăng gấp đôi. Không có chất nàokhông có sự gia tăng nhiệt dung nào như vậy được ghi nhận.
Trong nước đá, năng lượng được cung cấp để sưởi ấm chủ yếu được sử dụng vào việc tăng tốc độ chuyển động của các phân tử (động năng). Nhiệt dung tăng đáng kể sau khi tan chảy cho thấy rằng các quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng khác xảy ra trong nước, cần nhiệt đầu vào. Chúng là nguyên nhân làm tăng nhiệt dung. Hiện tượng này là điển hình cho toàn bộ phạm vi nhiệt độ trong đó nước có trạng thái kết tụ ở trạng thái lỏng.
Ngay sau khi hóa thành hơi nước, dị thường biến mất. Hiện nay, nhiều nhà khoa học đang tham gia vào việc phân tích các đặc tính của nước siêu lạnh. Nó nằm ở khả năng duy trì chất lỏng dưới điểm kết tinh là 0 ° C.
Có khả năng siêu đông nước trong các mao mạch mỏng, cũng như trong môi trường không phân cực dưới dạng các giọt nhỏ. Một câu hỏi tự nhiên được đặt ra là những gì được quan sát với mật độ bất thường trong một tình huống như vậy. Khi nước trở nên siêu lạnh, mật độ của nước giảm đáng kể, nó có xu hướng giống với mật độ của băng khi nhiệt độ giảm.
Lý do xuất hiện
Khi được hỏi: "Kể tên các dị thường của nước và mô tả nguyên nhân của chúng", cần gắn chúng với việc chuyển đổi cấu trúc. Sự sắp xếp của các hạt trong cấu trúc của bất kỳ chất nào được xác định bởi các đặc điểm của sự sắp xếp lẫn nhau của các hạt (nguyên tử, ion, phân tử) trong đó. Lực hydro tác dụng giữa các phân tử nước, giúp loại bỏ chất lỏng này khỏi sự phụ thuộc giữa điểm sôi và điểm nóng chảy,đặc trưng của các chất khác ở trạng thái tập hợp lỏng.
Chúng xuất hiện giữa các phân tử của một hợp chất vô cơ nhất định do sự đặc biệt của sự phân bố mật độ electron. Nguyên tử hydro có một điện tích dương nhất định, trong khi nguyên tử oxy có một điện tích âm. Kết quả là phân tử nước có dạng một khối tứ diện đều. Một cấu trúc tương tự được đặc trưng bởi một góc liên kết là 109,5 °. Sự sắp xếp thuận lợi nhất là sự sắp xếp của oxy và hydro trên cùng một dòng, có điện tích khác nhau, do đó, liên kết hydro được đặc trưng bởi bản chất tĩnh điện.
Vì vậy, các đặc tính bất thường (dị thường) của nước là hệ quả của cấu trúc điện tử đặc biệt trong phân tử của nó.
Nước nhớ
Có ý kiến cho rằng nước có trí nhớ, có thể tích tụ và truyền năng lượng, nuôi sống cơ thể bằng thông tin ảo. Trong một thời gian dài, nhà khoa học Nhật Bản Masaru Emoto đã giải quyết vấn đề này. Tiến sĩ Emoto đã công bố kết quả nghiên cứu của mình trong cuốn sách Thông điệp từ nước. Các nhà khoa học đã tiến hành các thí nghiệm, trong đó đầu tiên ông đóng băng một giọt nước ở 5 độ, và sau đó phân tích cấu trúc của các tinh thể dưới kính hiển vi. Để ghi lại kết quả, anh ấy đã sử dụng một kính hiển vi có gắn một camera.
Là một phần của thí nghiệm, Masau Emoto đã tác động đến nước theo nhiều cách khác nhau, sau đó làm đông lạnh lại và chụp ảnh. Anh ấy đã tìm được mối quan hệ giữa hình dạng của tinh thể băng và âm nhạc,mà nước đã lắng nghe. Điều đáng ngạc nhiên là nhà khoa học đã ghi lại những bông tuyết hài hòa nhất bằng âm nhạc cổ điển và dân gian.
Việc sử dụng âm nhạc hiện đại, theo Masau, làm "ô nhiễm" nước, vì vậy chúng là những tinh thể cố định có hình dạng bất thường. Một sự thật thú vị là một nhà khoa học Nhật Bản đã xác định được mối quan hệ giữa hình dạng của các tinh thể và năng lượng của con người.
Nước là chất tuyệt vời nhất được tìm thấy với số lượng lớn trên hành tinh của chúng ta. Thật khó để tưởng tượng bất kỳ lĩnh vực hoạt động nào của một người hiện đại mà cô ấy sẽ không tham gia tích cực. Tính linh hoạt của chất này được xác định bởi sự bất thường gây ra bởi cấu trúc tứ diện của nước.
