Voda je neobična supstanca koja zaslužuje detaljno proučavanje. Sovjetski akademik I. V. Petrjanov napisao je knjigu o ovoj neverovatnoj supstanci, Najneobičnija supstanca na svetu. Koje su anomalije u fizičkim svojstvima vode od posebnog interesa? Zajedno ćemo tražiti odgovor na ovo pitanje.
Zanimljive činjenice
Rijetko razmišljamo o značenju riječi "voda". Na našoj planeti više od 70% ukupne površine zauzimaju rijeke i jezera, mora i okeani, sante leda, glečeri, močvare, snijeg na planinskim vrhovima, kao i vječni led. Uprkos tako ogromnoj količini vode, samo 1% je pitko.
Biološki značaj
Ljudsko tijelo je 70-80% vode. Ova tvar osigurava tijek svih vitalnih procesa, a posebno zahvaljujući njoj se iz nje uklanjaju toksini, obnavljaju se stanice. Glavna funkcija vode u živoj ćelijije strukturna i energetska, sa smanjenjem njenog kvantitativnog sadržaja u ljudskom tijelu, "smanjuje se".
Ne postoji takav sistem u živom organizmu koji bi mogao funkcionirati bez H2O. Uprkos anomalijama vode, ona je standard za određivanje količine toplote, mase, temperature, nadmorske visine.
Osnovni koncepti
H2O - vodonik oksid, koji sadrži 11,19% vodonika, 88,81% kiseonika po masi. To je bezbojna tečnost koja nema ni miris ni ukus. Voda je bitna komponenta industrijskih procesa.
Prvi put ovu supstancu je sintetizovao G. Cavendish krajem 18. veka. Naučnik je eksplodirao mešavinu kiseonika i vodonika električnim lukom. G. Galileo prvi je analizirao razliku u gustini leda i vode 1612.
1830. godine francuski naučnici P. Dulong i D. Arago stvorili su parnu mašinu. Ovo otkriće omogućilo je proučavanje odnosa između tlaka zasićene pare i temperature. Godine 1910. američki naučnik P. Bridgman i njemački G. Tamman otkrili su nekoliko polimorfnih modifikacija u ledu pod visokim pritiskom.
Godine 1932. američki naučnici G. Urey i E. Washburn otkrili su tešku vodu. Anomalije u fizičkim svojstvima ove supstance otkrivene su zbog poboljšanja opreme i metoda istraživanja.
Neke kontradikcije u fizičkim svojstvima
Čista voda je bistra, bezbojna tečnost. Njegova gustina kada se transformiše u tečnost izčvrste materije se povećavaju, to manifestuje anomaliju u svojstvima vode. Zagrijavanje od 0 do 40 stepeni dovodi do povećanja gustine. Visok toplotni kapacitet treba istaći kao anomaliju vode. Temperatura kristalizacije je 0 stepeni Celzijusa, a tačka ključanja je 100 stepeni.
Molekul ovog neorganskog jedinjenja ima ugaonu strukturu. Njegova jezgra formiraju jednakokraki trokut sa dva protona u bazi i atomom kiseonika na vrhu.
Anomalije gustine
Naučnici su uspjeli identificirati četrdesetak karakteristika karakterističnih za H2O. Anomalije vode zaslužuju pažljivo razmatranje i proučavanje. Naučnici pokušavaju da objasne uzroke svakog faktora, da mu daju naučno objašnjenje.
Anomalija gustine vode leži u činjenici da ova supstanca ima svoju maksimalnu vrednost gustine od +3,98°C. Uz naknadno hlađenje, prelaskom iz tečnog u čvrsto stanje, uočava se smanjenje gustine.
Za druga jedinjenja, gustina u tečnostima opada sa padom temperature, jer povećanje temperature doprinosi povećanju kinetičke energije molekula (povećava se njihova brzina kretanja), što dovodi do povećane lomljivosti supstance.
S obzirom na takve anomalije vode, treba napomenuti da i ona ima tendenciju povećanja brzine sa porastom temperature, ali se gustina smanjuje samo na povišenim temperaturama.
Nakon smanjenja gustine leda, on će biti na površini vode. Ovaj fenomen se može objasniti činjenicom da molekuli u kristalu imaju pravilnu strukturu, koja ima prostornu periodičnost.
Ako obična jedinjenja imaju molekule čvrsto upakovane u kristale, onda nakon što se supstanca topi, pravilnost nestaje. Sličan fenomen se uočava samo kada se molekuli nalaze na značajnim udaljenostima. Smanjenje gustine tokom topljenja metala je zanemarljiva vrednost, procenjena na 2-4%. Gustina vode je veća od gustine leda za 10 posto. Dakle, ovo je manifestacija anomalije vode. Hemija objašnjava ovaj fenomen dipolnom strukturom, kao i kovalentnom polarnom vezom.
Anomalije kompresibilnosti
Nastavimo pričati o karakteristikama vode. Karakterizira ga neobično temperaturno ponašanje. Njegova kompresibilnost, odnosno smanjenje volumena, kako se pritisak povećava, može se smatrati primjerom anomalije u fizičkim svojstvima vode. Koje specifičnosti ovdje treba napomenuti? Druge tečnosti se mnogo lakše sabijaju pod pritiskom, a voda poprima takve karakteristike samo na visokim temperaturama.
Temperaturno ponašanje toplotnog kapaciteta
Ova anomalija je jedna od najjačih za vodu. Toplotni kapacitet govori koliko je toplote potrebno da se temperatura podigne za 1 stepen. Za mnoge tvari, nakon topljenja, toplinski kapacitet tekućine se povećava za najviše 10 posto. A za vodu nakon topljenja leda, ova fizička veličina se udvostručuje. Nijedna od supstancitakvo povećanje toplotnog kapaciteta nije zabilježeno.
U ledu se energija koja mu se daje za zagrijavanje najviše troši na povećanje brzine kretanja molekula (kinetička energija). Značajno povećanje toplotnog kapaciteta nakon topljenja ukazuje na to da se u vodi odvijaju drugi energetski intenzivni procesi koji zahtijevaju unos topline. Oni su razlog povećanog toplotnog kapaciteta. Ova pojava je tipična za čitav temperaturni raspon u kojem voda ima tečno agregacijsko stanje.
Čim se pretvori u paru, anomalija nestaje. Trenutno se mnogi naučnici bave analizom svojstava prehlađene vode. Leži u njegovoj sposobnosti da ostane tečnost ispod tačke kristalizacije od 0°C.
Sasvim je moguće prehlađenje vode u tankim kapilarama, kao iu nepolarnom mediju kao sitne kapljice. Postavlja se prirodno pitanje šta se u takvoj situaciji opaža sa anomalijom gustine. Kako voda postaje prehlađena, gustina vode značajno opada, teži gustini leda kako se temperatura smanjuje.
Razlozi za pojavljivanje
Na pitanje: "Imenujte vodene anomalije i opišite njihove uzroke", potrebno ih je povezati sa restrukturiranjem strukture. Raspored čestica u strukturi bilo koje supstance određen je karakteristikama međusobnog rasporeda čestica (atoma, jona, molekula) u njoj. Između molekula vode djeluju sile vodika, koje uklanjaju ovu tekućinu iz ovisnosti između tačaka ključanja i topljenja,karakteristično za druge supstance koje su u tečnom agregacijskom stanju.
Pojavljuju se između molekula datog neorganskog jedinjenja zbog posebnosti distribucije elektronske gustine. Atomi vodika imaju određeni pozitivan naboj, dok atomi kisika imaju negativan. Kao rezultat toga, molekul vode ima oblik pravilnog tetraedra. Sličnu strukturu karakterizira spojni ugao od 109,5°. Najpovoljniji raspored je postavljanje kiseonika i vodonika u istu liniju, koji imaju različita naelektrisanja, stoga vodikovu vezu karakteriše elektrostatička priroda.
Dakle, neobične (anomalne) osobine vode su posledica posebne elektronske strukture njenog molekula.
Sjećanje na vodu
Postoji mišljenje da voda ima memoriju, može akumulirati i prenositi energiju, hraneći tijelo virtuelnim informacijama. Dugo se ovim problemom bavio japanski naučnik Masaru Emoto. Dr. Emoto objavio je rezultate svog istraživanja u knjizi Poruke iz vode. Naučnici su sproveli eksperimente u kojima je prvo zamrznuo kap vode na 5 stepeni, a zatim analizirao strukturu kristala pod mikroskopom. Za snimanje rezultata koristio je mikroskop u koji je ugrađena kamera.
Kao dio eksperimenta, Masau Emoto je na različite načine utjecao na vodu, zatim je ponovo zamrznuo i fotografirao. Uspeo je da dobije odnos između oblika ledenih kristala i muzike,koje je voda slušala. Iznenađujuće, naučnik je snimio najskladnije pahulje koristeći klasičnu i narodnu muziku.
Upotreba moderne muzike, prema Masauu, "zagađuje" vodu, pa su u njih učvršćeni kristali nepravilnog oblika. Zanimljiva činjenica je identifikacija odnosa između oblika kristala i ljudske energije od strane japanskog naučnika.
Voda je najnevjerovatnija supstanca koja se nalazi u velikim količinama na našoj planeti. Teško je zamisliti bilo koju sferu aktivnosti moderne osobe u kojoj ne bi aktivno učestvovala. Svestranost ove supstance određena je anomalijama uzrokovanim tetraedarskom strukturom vode.
