Densitate anormală a gheții și a apei

Apa este un lichid misterios. Acest lucru se datorează faptului că majoritatea proprietăților sale sunt anormale, adică diferit de alte lichide. Motivul constă în structura sa specială, care se datorează legăturilor de hidrogen dintre molecule care variază în funcție de temperatură și presiune. Și această gheață are proprietăți unice. Merită să spunem că determinarea densității poate fi efectuată utilizând formula rho- = m / V. În consecință, acest criteriu poate fi stabilit prin studierea masei unei substanțe în mediu pe unitatea de volum.

Să ne uităm la niște proprietatile ghetii și apă. De exemplu, anomalia densității. După topirea gheții crește densitatea, trecând prin marca critică de 4 grade, și numai apoi începe să scadă odată cu creșterea temperaturii. Cu toate acestea, în lichide obișnuite, acesta scade mereu în timpul răcirii. Acest fapt găsește o explicație complet științifică. Cu cât este mai mare temperatura, cu atât este mai mare viteza moleculară. Aceasta duce la respingerea lor una de cealaltă și, în consecință, substanța devine mai friabilă. Ghicitorul apei constă, de asemenea, în faptul că, în ciuda creșterii vitezei moleculelor cu temperatură în creștere, Scăderea densității sale se produce doar la temperaturi ridicate.

Cel de-al doilea mister este întrebarea: "De ce poate să plutească gheața pe suprafața apei?", "De ce nu îngheață în fundul râurilor?" De fapt, densitatea gheții este mai mică decât cea a apei. Și în procesul de topire a oricărui alt lichid, densitatea sa este mai mică decât cea a unui cristal. Acest lucru se datorează faptului că în cele din urmă moleculele au o anumită periodicitate și sunt situate în mod regulat. Acest lucru este tipic pentru cristale de orice substanțe. Cu toate acestea, în plus, ele au moleculele "împachetate" destul de strâns. În timpul topirii cristalului, regularitatea dispare, ceea ce este posibil numai cu o legătură mai puțin densă a moleculelor. În consecință, densitatea materiei scade în timpul topirii. Dar acest criteriu se schimba destul de putin, de exemplu, atunci cand topirea metalelor scade in medie cu numai 3%. Cu toate acestea, densitatea gheții este mai mică densitățile apei imediat cu zece procente. Prin urmare, putem spune că acest salt este anormal nu numai cu semnul său, dar și cu magnitudinea sa.

Datele puzzle-ului sunt explicate prin caracteristicile structurii de gheață. Este o rețea legături de hidrogen, unde în fiecare nod sunt patru. Prin urmare, grila este numită quad. Toate unghiurile în el sunt egale cu qT, prin urmare se numește tetrahedral. Mai mult decât atât, este alcătuită din inele cu șase membri cu formă curbată.

O caracteristică a structurii apei solide este faptul că moleculele ambalate sunt libere în ea. Dacă ar fi în strânsă legătură, densitatea gheții ar fi de 2,0 g / cm3, iar în realitate este de 0,92 g / cm3. Aceasta a condus la concluzia că prezența unor volume spațiale mari ar trebui să ducă la apariția instabilității. De fapt, grila nu devine mai puțin robustă, dar poate fi reconstruită. Gheața este un material atât de puternic încât strămoșii eschimilor moderni au învățat să-și construiască colibele din ea. Și până în prezent, locuitorii Arcticului folosesc gheața ca material de construcție. În consecință, odată cu creșterea presiunii, structura gheții se schimbă. În această stabilitate este principala proprietate a legăturilor de hidrogen ale rețelelor între moleculele H₂A. În consecință, fiecare moleculă de apă reține de asemenea patru legături de hidrogen în stare lichidă, dar unghiurile devin diferite de qT, ceea ce duce la faptul că densitatea gheții este mai mică decât cea a apei.