A legfolyékonyabb anyag. Elképesztő tulajdonságokkal rendelkező anyagok. Hány vízmolekula van az óceánban

Ebben (2007- P.Z.) évben a vízről szeretnénk mesélni nektek, kedves olvasók. Ennek a cikksorozatnak a neve: a víz körforgása. Valószínűleg nincs értelme arról beszélni, mennyire fontos ez az anyag mindenki számára. természettudományokés mindannyiunk számára. Nem véletlen, hogy sokan próbálnak spekulálni a víz iránti érdeklődésen, vegyük legalább a „A víz nagy titka” szenzációs filmet, amely több millió ember figyelmét felkeltette. Másrészt nem lehet leegyszerűsíteni a helyzetet, és azt mondani, hogy mindent tudunk a vízről; ez egyáltalán nem igaz, a víz volt és marad a világ legszokatlanabb anyaga. A víz jellemzőinek részletes mérlegeléséhez részletes beszélgetésre van szükség. És kezdjük folyóiratunk alapítója, I. V. akadémikus csodálatos könyvének fejezeteivel. Petryanov-Sokolova, amely a Pedagógia Kiadó gondozásában jelent meg 1975-ben. Ez a könyv egyébként jó példaként szolgálhat egy népszerű tudós beszélgetésre egy olyan nehéz olvasó között, mint egy középiskolás diák.

Mindent tudunk már a vízről?

Nemrég, századunk 30-as éveiben a vegyészek biztosak voltak abban, hogy a víz összetételét jól ismerték. De egyszer egyiküknek meg kellett mérnie a maradék víz sűrűségét elektrolízis után. Meglepődött: a sűrűség több százezrelékkel magasabb volt a normálnál. A tudományban semmi sem jelentéktelen. Ez a jelentéktelen különbség magyarázatot igényelt. Ennek eredményeként a tudósok a természet számos új nagy titkát fedezték fel. Megtanulták, hogy a víz nagyon összetett. A víz új izotópos formáit találták. Közönséges nehézvízből vonják ki; kiderült, hogy a jövő energiájához feltétlenül szükséges: termonukleáris reakcióban egy liter vízből izolált deutérium annyi energiát ad, mint 120 kg szén. Ma a világ minden országában a fizikusok keményen és fáradhatatlanul dolgoznak e nagy probléma megoldásán. És az egész a legáltalánosabb, mindennapi és érdektelen mennyiség egyszerű mérésével kezdődött – a víz sűrűségét egy extra tizedesjellel pontosabban mérték. Minden új, pontosabb mérés, minden új helyes számítás, minden újabb megfigyelés nemcsak a már kibányászott és ismertek tudásába és megbízhatóságába vetett bizalmat növeli, hanem az ismeretlen és még nem ismert határait is kitolja, és új utakat nyit a felé. őket.

Mi a közönséges víz?

Ilyen víz nincs a világon. Sehol nincs közönséges víz. Mindig rendkívüli. A természetben a víz izotópos összetétele is mindig más. Az összetétel a víz történetétől függ - attól, hogy mi történt vele a természetben való keringésének végtelen változatosságában. Amikor a víz elpárolog, protiummal gazdagodik, ezért az esővíz különbözik a tó vizétől. A folyó vize nem olyan, mint a tengervíz. A zárt tavakban a víz több deutériumot tartalmaz, mint a hegyi patakok vize. Minden forrásnak megvan a maga izotópos összetétele. Amikor télen befagy a tó vize, a korcsolyázók közül senki sem sejti, hogy megváltozott a jég izotóp-összetétele: csökkent benne a nehézhidrogén-tartalom, de nőtt a nehéz oxigén mennyisége. Az olvadó jégből származó víz különbözik és különbözik attól a víztől, amelyből a jég készült.

Mi az a könnyű víz?

Ez ugyanaz a víz, amelynek képlete minden iskolás számára ismert - H 2 16 O. De a természetben nincs ilyen víz. A tudósok nagy nehézségek árán készítettek ilyen vizet. Szükségük volt rá a víz tulajdonságainak pontos mérésére, és elsősorban a sűrűségének mérésére. Ilyen víz eddig csak a világ néhány legnagyobb laboratóriumában létezik, ahol különféle izotópvegyületek tulajdonságait tanulmányozzák.

Mi a nehéz víz?

Ez a víz pedig nem létezik a természetben. Szigorúan véve a csak hidrogén és oxigén nehéz izotópjaiból álló nehézvizet D 2 18 O-nak kellene nevezni, de ilyen víz még a tudósok laboratóriumaiban sincs. Természetesen, ha a tudománynak vagy a technológiának szüksége van erre a vízre, a tudósok megtalálhatják a módját, hogy megszerezzék: a természetes vízben rengeteg deutérium és nehéz oxigén található.

A tudományban és az atomtechnikában a nehézhidrogénes vizet hagyományosan nehézvíznek nevezik. Csak deutériumot tartalmaz, a hidrogén szokásos, könnyű izotópját egyáltalán nem tartalmazza. Az oxigén izotópos összetétele ebben a vízben általában megfelel a légköri oxigén összetételének.

Egészen a közelmúltig a világon senki sem gyanította, hogy létezik ilyen víz, és ma már a világ számos országában működnek óriási gyárak, amelyek több millió tonna vizet dolgoznak fel abból a célból, hogy deutériumot vonjanak ki belőle, és tiszta nehézvizet kapjanak.

Sokféle víz van a vízben?

Milyen vízben? Abban, amely a vízcsapból folyik, ahol a folyóból származik, a nehézvíz D 2 16 O körülbelül 150 g/tonna, a nehéz oxigén (H 2 17 O és H 2 18 O együtt) közel 1800 g/tonna. tonna vizet. És a vízben Csendes-óceán nehézvíz közel 165 g/tonna.

A Kaukázus egyik nagy gleccserejének egy tonna jegében 7 grammal több nehézvíz van, mint a folyóvízben, és ugyanannyi nehéz oxigén víz van. Másrészt viszont a gleccser mentén futó patakok vizében a D 2 16 O 7 g-mal kevesebb, a H 2 18 O - 23 g-mal több, mint a folyóban.

A T 2 16 O tríciumvíz a csapadékkal együtt a földre esik, de nagyon kicsi - mindössze 1 g / millió tonna esővíz. Az óceán vizében még kevesebb.

Szigorúan véve a víz mindig és mindenhol más. Még a beeső hóban is különböző napokon, különböző izotóp összetételű. A különbség persze kicsi, mindössze 1-2 g tonnánként. Csak talán nagyon nehéz megmondani, hogy ez kevés vagy sok.

Mi a különbség a könnyű természetes és a nehéz víz között?

A kérdésre adott válasz attól függ, hogy kihez kérdezik. Mindannyiunknak nincs kétsége afelől, hogy ismeri a kútvizet. Ha mindannyiunknak mutatnak három pohár közönséges, nehéz és könnyű vizet, akkor mindegyik teljesen világos és határozott választ ad: mindhárom edényben sima tiszta víz van. Ugyanolyan átlátszó és színtelen. Ízben vagy illatban nincs különbség köztük. Ez mind víz. A kémikus erre a kérdésre szinte ugyanúgy válaszol: szinte nincs különbség köztük. Minden kémiai tulajdonságuk szinte megkülönböztethetetlen: ezekben a vizekben a nátrium ugyanúgy hidrogént bocsát ki, mindegyik ugyanúgy bomlik le az elektrolízis során, minden kémiai tulajdonságuk szinte egybeesik. Érthető: végül is ugyanaz a kémiai összetételük. Ez a víz.

A fizikus ezzel nem ért egyet. Felhívja a figyelmet a fizikai tulajdonságaik észrevehető különbségére: különböző hőmérsékleteken forrnak és fagynak, eltérő a sűrűségük, a gőznyomásuk is kissé eltérő. Az elektrolízis során pedig különböző sebességgel bomlanak le. A könnyű víz valamivel gyorsabb, a nehéz víz lassabb. A sebességkülönbség elhanyagolható, de az elektrolizátorban lévő víz többi része nehézvízzel dúsított kissé. Így nyílt meg. Az izotóp összetételében bekövetkezett változások csekély hatással vannak az anyag fizikai tulajdonságaira. Azok, amelyek a molekulák tömegétől függenek, észrevehetőbben változnak, például a gőzmolekulák diffúziós sebessége.

A biológus talán zsákutcába kerül, és nem fogja azonnal megtalálni a választ. Dolgoznia kell a különböző izotóp-összetételű víz közötti különbség kérdésén. Nemrég mindenki azt hitte, hogy az élőlények nem élhetnek nehéz vízben. Még holtvíznek is nevezték. De kiderült, hogy ha nagyon lassan, óvatosan és fokozatosan pótolja a protiumot a vízben, ahol bizonyos mikroorganizmusok élnek deutériummal, akkor hozzá lehet szoktatni őket a nehéz vízhez, és jól fognak élni és fejlődni, és a közönséges víz káros lesz a számára. őket.

Hány vízmolekula található az óceánban?

Egy. És ez a válasz nem teljesen vicc. Természetesen mindenki megteheti, miután megnézi a kézikönyvet, és megtudja, mennyi víz van a Világóceánban, könnyen kiszámíthatja, hogy hány H 2 O molekulát tartalmaz. De ez a válasz nem teljesen helyes. A víz különleges anyag. A sajátos szerkezetnek köszönhetően az egyes molekulák kölcsönhatásba lépnek egymással. Egy különleges kémiai kötés amiatt, hogy egy molekula mindegyik hidrogénatomja maga felé húzza a szomszédos molekulák oxigénatomjainak elektronjait. Egy ilyen hidrogénkötésnek köszönhetően minden vízmolekula meglehetősen erősen kötődik négy szomszédos molekulához.

Hogyan épülnek fel a vízmolekulák a vízben?

Sajnos ez nagyon fontos kérdés még nem tanult eleget. A folyékony vízben lévő molekulák szerkezete nagyon összetett. A jég olvadásakor a keletkező vízben részben megmarad a hálózati szerkezete. Az olvadékvíz molekulái sok részből állnak egyszerű molekulák- a jég tulajdonságait megőrző aggregátumokból. A hőmérséklet emelkedésével néhányuk szétesik, méretük kisebb lesz.

A kölcsönös vonzalom azt a tényt eredményezi, hogy egy összetett vízmolekula átlagos mérete folyékony vízben jelentősen meghaladja egyetlen vízmolekula méretét. Egy ilyen rendkívüli molekuláris szerkezet víz határozza meg rendkívüli fizikai-kémiai jellemzők.

Mekkora legyen a víz sűrűsége?

Nagyon furcsa kérdés, nem? Ne feledje, hogyan állapították meg a tömegegységet - egy gramm. Ez az egy tömege köbcentiméter víz. Ezért nem fér kétség afelől, hogy a víz sűrűségének csak olyannak kell lennie, amilyen. Kételkedhetsz benne? Tud. A teoretikusok számításai szerint ha a víz folyékony halmazállapotban nem tartana meg laza, jégszerű szerkezetet, és molekulái szorosan tömődnének, akkor a víz sűrűsége sokkal nagyobb lenne. 25°C-on ez nem 1,0, hanem 1,8 g/cm 3 -nek felelne meg.

Milyen hőmérsékleten forrjon a víz?

Ez a kérdés is persze furcsa. Így van, száz fokban. Ezt mindenki tudja. Sőt, ez a víz normál forráspontja légköri nyomásés a hagyományosan 100°C-nak nevezett hőmérsékleti skála egyik referenciapontjaként van kiválasztva. A kérdés azonban másként fogalmazódik meg: milyen hőmérsékleten forrjon a víz? Végül is a különféle anyagok forráspontja nem véletlenszerű. Ezek a molekuláikat alkotó elemek helyzetétől függenek periodikus rendszer Mengyelejev.

Ha összehasonlítjuk egymással azonos összetételű kémiai vegyületek a periódusos rendszer azonos csoportjába tartozó különböző elemekből könnyen belátható, hogy minél kisebb az elem rendszáma, minél kisebb az atomtömege, annál alacsonyabb a vegyületeinek forráspontja. Víz által kémiai összetétel oxigén-hidridnek nevezhetjük. A H 2 Te, H 2 Se és H 2 S a víz kémiai analógjai. Ha az oxigén-hidrid forráspontját a periódusos rendszerben elfoglalt helye alapján határozza meg, akkor kiderül, hogy a víznek -80 ° C-on kell forrnia. Ezért a víz körülbelül száznyolcvan fokkal melegebbre forr, mint kellene. A víz forráspontja - ez a leggyakoribb tulajdonsága - rendkívülinek és meglepőnek bizonyul.

Milyen hőmérsékleten fagy meg a víz?

A kérdés nem kevésbé furcsa, mint az előzőek? Nos, ki ne tudná, hogy a víz nulla fokban megfagy? Ez a hőmérő második referenciapontja. Ez a víz leggyakoribb tulajdonsága. De még ebben az esetben is feltehető a kérdés: milyen hőmérsékleten kell megfagynia a víznek kémiai természetének megfelelően? Kiderült, hogy az oxigén-hidridnek a periódusos rendszerben elfoglalt helyzete alapján száz nulla fokon kellett volna megszilárdulnia.

Attól, hogy az oxigén-hidrid olvadáspontja és forráspontja annak rendellenes tulajdonságok, ebből az következik, hogy Földünk körülményei között folyékony és szilárd halmazállapota is rendellenes. Csak a víz gáz halmazállapota legyen normális.

Hány gáz halmazállapotú víz van?

Csak az egyik a gőz. Csak egy pár van? Természetesen nem, annyi vízgőz van, ahányféle víz. Vízgőz, izotópos összetételükben eltérő, bár nagyon hasonló, de mégis eltérő tulajdonságaik: eltérő sűrűségűek, azonos hőmérsékleten telített állapotban kissé eltérnek a rugalmasságuk, kissé eltérő kritikus nyomásuk, eltérő diffúziós sebességük van.

Emlékszik a víz?

Egy ilyen kérdés, igaz, nagyon szokatlannak hangzik, de elég komoly és nagyon fontos. Egy nagy fizikai-kémiai problémáról van szó, amelyet a legfontosabb részében még nem vizsgáltak. Ezt a kérdést csak a tudomány tette fel, de még nem talált rá választ.

A kérdés az, hogy a víz korábbi története befolyásolja-e a víz fizikai és kémiai tulajdonságait vagy sem, és hogy a víz tulajdonságainak tanulmányozásával ki lehet-e találni, mi történt vele korábban – „emlékezetté” tenni a vizet, és elmondani. erről. Igen, lehetséges, bármilyen meglepőnek is tűnik. Ezt egy egyszerű, de nagyon érdekes és szokatlan példán keresztül érthetjük meg a legkönnyebben – a jég emlékével.

A jég víz. Amikor a víz elpárolog, a víz és a gőz izotópos összetétele megváltozik. A könnyű víz elpárolog, bár elhanyagolható mértékben, de gyorsabban, mint a nehéz víz.

A természetes víz elpárolgása során nemcsak a deutérium, hanem a nehéz oxigén izotóptartalma is megváltozik. A gőz izotópos összetételének ezen változásai nagyon jól tanulmányozottak, és a hőmérséklettől való függésük is jól tanulmányozott.

A közelmúltban a tudósok figyelemre méltó kísérletet hajtottak végre. Az Északi-sarkvidéken, Grönland északi részén egy hatalmas gleccser vastagságában fúrást fektettek, és egy csaknem másfél kilométer hosszú óriási jégmagot fúrtak ki és vontak ki. Jól látszottak rajta a növekvő jég éves rétegei. Ezeket a rétegeket a mag teljes hosszában izotópos analízisnek vetettük alá, és a hidrogén és oxigén nehéz izotóp-deutérium és 18 O relatív tartalmából határoztuk meg az éves jégrétegek kialakulásának hőmérsékletét a mag egyes szakaszaiban. Az éves réteg kialakulásának időpontját közvetlen leolvasással határoztuk meg. Így a Föld éghajlati helyzete egy évezred leforgása alatt helyreállt. A víznek mindezt sikerült megjegyeznie és megörökítenie a grönlandi gleccser mély rétegeiben.

A jégrétegek izotópelemzéseinek eredményeként a tudósok felépítették a Föld éghajlatváltozási görbéjét. Kiderült, hogy hazánkban az átlaghőmérséklet világi ingadozásoknak van kitéve. Nagyon hideg volt a 15. században, a 17. század végén és ben eleje XIX. A legmelegebb évek 1550 és 1930 voltak.

Amit a víz megőrzött az emlékezetben, az teljesen egybeesett a történelmi krónikák feljegyzéseivel. A jég izotópösszetételéből származó klímaváltozás periodicitása lehetővé teszi bolygónk jövőbeli átlaghőmérsékletének előrejelzését.

Minden teljesen világos és érthető. Bár a sarki gleccser vastagságában rögzített földi időjárás ezer éves kronológiája igen meglepő, az izotópegyensúlyt elég jól tanulmányozták, és ebben egyelőre nincsenek rejtélyes problémák.

Akkor mi a víz „emlékezetének” a rejtélye?

A lényeg az, hogy azért utóbbi évek a tudomány fokozatosan sok csodálatos és teljesen érthetetlen tényt halmozott fel. Némelyikük szilárdan megalapozott, mások kvantitatív megbízható megerősítést igényelnek, és mindegyik még magyarázatra vár.

Például még senki sem tudja, mi történik az erős mágneses mezőn átáramló vízzel. Az elméleti fizikusok teljesen biztosak abban, hogy ebben az esetben semmi nem történhet és nem történik vele, meggyőződésüket meglehetősen megbízható elméleti számításokkal erősítik meg, amelyekből az következik, hogy a cselekvés befejezése után mágneses mező a víznek azonnal vissza kell térnie korábbi állapotába, és olyannak kell maradnia, mint volt. A tapasztalat pedig azt mutatja, hogy változik és mássá válik.

Az oldott sók a közönséges vízből gőzkazánban szabadulnak fel, sűrű és kemény, kőszerű rétegben rakódnak le a kazáncsövek falán, és a mágnesezett vízből (ahogy a technikában ma már nevezik) kicsapódnak. vízben lebegő laza üledék. Úgy tűnik, kicsi a különbség. De ez nézőponttól függ. A hőerőművek dolgozói szerint ez a különbség rendkívül fontos, hiszen a mágnesezett víz biztosítja az óriáserőművek normál és zavartalan működését: a gőzkazánok csöveinek falai nem nőnek túl, nagyobb a hőátadás, és több villamos energia kerül beszállításra. generált. Sok hőerőműben régóta telepítik a mágneses vízelőkészítést, és sem a mérnökök, sem a tudósok nem tudják, hogyan és miért működik. Ráadásul a tapasztalat azt mutatja, hogy a víz mágneses kezelését követően felgyorsulnak benne a kristályosodási, oldódási, adszorpciós folyamatok, a nedvesedés megváltozik...a hatások azonban minden esetben csekélyek és nehezen reprodukálhatók. De hogyan lehet értékelni a tudományban, hogy mi kevés és mi sok? Ki vállalkozik erre? A mágneses mező hatása a vízre (szükségszerűen gyors folyású) a másodperc töredékéig tart, és a víz több tíz óráig „emlékezik” erre. Miért nem ismert. Ebben a tekintetben a gyakorlat messze megelőzi a tudományt. Végül is azt sem tudni, hogy pontosan mire hat a mágneses kezelés - a vízre vagy a benne lévő szennyeződésekre. Nincs olyan, hogy tiszta víz.

A víz „memóriája” nem korlátozódik a mágneses hatások hatásainak megőrzésére. A tudományban számos tény és megfigyelés létezik, és fokozatosan felhalmozódnak, ami azt mutatja, hogy a víz úgy tűnik, „emlékezik”, hogy korábban fagyott volt. Az olvadékvíz, amelyet nemrégiben egy jégdarab olvasztásával nyernek, szintén különbözik attól a víztől, amelyből ez a jégdarab keletkezett. Az olvadékvízben a magvak gyorsabban és jobban csíráznak, a csírák gyorsabban fejlődnek; mintha az olvadékvizet kapó csirkék gyorsabban nőnének és fejlődnének. Az olvadékvíz biológusok által megállapított elképesztő tulajdonságai mellett tisztán fizikai és kémiai különbségek is ismertek, például az olvadékvíz viszkozitásában, dielektromos állandó értékében különbözik. Az olvadékvíz viszkozitása csak az olvadás után 3-6 nappal veszi fel vízre jellemző értékét. Miért van ez így (ha igen), azt sem tudja senki. A legtöbb kutató ezt a jelenségmezőt a víz "strukturális memóriájának" nevezi, mivel úgy véli, hogy a víz korábbi történetének tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának mindezen furcsa megnyilvánulásai egy változással magyarázhatók. finom szerkezet neki molekuláris állapot. Lehet, hogy ez így van, de ... megnevezni nem ugyanaz, mint megmagyarázni. még mindig létezik a tudományban fontos probléma: miért és hogyan „emlékezik” a víz a vele történtekre.

A víz tudja, mi történik az űrben?

Ez a kérdés annyira szokatlan, titokzatos, eddig teljesen érthetetlen megfigyelések birodalmát érinti, hogy teljes mértékben igazolják a kérdés figuratív megfogalmazását. A kísérleti tények szilárdan megalapozottnak tűnnek, de magyarázatot még nem találtak rájuk.

Az elképesztő talány, amelyre a kérdés vonatkozik, nem derült ki azonnal. Egy nem feltűnő és csekélynek tűnő jelenségre utal, amelynek nincs komoly jelentése. Ez a jelenség a víz legfinomabb és mégis felfoghatatlan, nehezen hozzáférhető tulajdonságaihoz kapcsolódik. számszerűsítése, - a vizes oldatok kémiai reakcióinak sebességével és főként a nehezen oldódó reakciótermékek képződésének és kiválásának sebességével. Ez is a víz számtalan tulajdonságának egyike.

Tehát ugyanazon reakciónál, azonos körülmények között, a csapadék első nyomainak megjelenési ideje nem állandó. Bár ez a tény régóta ismert volt, a kémikusok nem figyeltek rá, megelégedve a „véletlenszerű okok” magyarázatával, ahogy az lenni szokott. De fokozatosan, a reakciósebesség elméletének fejlődésével és a kutatási módszerek javulásával ez a furcsa tény zavart kezdett okozni.

A kísérletet teljesen állandó körülmények között végzett leggondosabb óvintézkedések ellenére az eredmény még mindig nem reprodukálható: vagy azonnal kihullik a csapadék, vagy elég sokat kell várni a megjelenésére.

Úgy tűnik, nem számít, hogy egy csapadék egy, két vagy húsz másodperc alatt esik a kémcsőbe? mit számít? De a tudományban, akárcsak a természetben, semmi sem lényegtelen.

A furcsa nem reprodukálhatóság egyre több tudóst foglalkoztat. És végül egy teljesen példátlan kísérletet szerveztek és hajtottak végre. Több száz önkéntes vegyész kutató minden részében a földgömb egyetlen, előre megtervezett program szerint, egyszerre, a világidő azonos pillanatában újra és újra megismétlődött ugyanaz az egyszerű kísérlet: a szilárd fázis eredményeként képződött csapadék első nyomainak megjelenési sebessége. a reakciót vizes oldatban határoztuk meg. A kísérlet csaknem tizenöt évig tartott, több mint háromszázezer ismétlést hajtottak végre.

Fokozatosan egy csodálatos kép kezdett kirajzolódni, megmagyarázhatatlan és titokzatos. Kiderült, hogy a víz tulajdonságai határozzák meg a beáramlást vízi környezet A kémiai reakciók időfüggőek.

Ma a reakció teljesen másképpen megy végbe, mint abban a pillanatban, mint tegnap, és holnap megint másképp megy.

A különbségek kicsik voltak, de léteztek, és figyelmet, kutatást és tudományos magyarázatot igényeltek.

A megfigyelések anyagainak statisztikai feldolgozásának eredményei megdöbbentő következtetésre vezették a tudósokat: kiderült, hogy a reakciósebesség időfüggősége Különböző részek a földgömb pontosan ugyanaz.

Ez azt jelenti, hogy vannak olyan titokzatos körülmények, amelyek egyszerre változnak egész bolygónkon, és befolyásolják a víz tulajdonságait.

Az anyagok további feldolgozása még váratlanabb eredményre vezette a tudósokat. Kiderült, hogy a Napon zajló események valahogy visszatükröződnek a vízen. A vízben végbemenő reakció természete követi a naptevékenység ritmusát – foltok és kitörések megjelenését a Napon.

De még ez sem elég. Egy még hihetetlenebb jelenséget fedeztek fel. A víz valamilyen megmagyarázhatatlan módon reagál arra, ami az űrben történik. Egyértelmű függőséget állapítottak meg a Föld relatív sebességének változásától a világűrben való mozgásában.

A víz és az Univerzumban zajló események rejtélyes kapcsolata máig megmagyarázhatatlan. Mi a jelentősége a víz és a tér kapcsolatának? Még senki sem tudja, mekkora. Testünk körülbelül 75%-a víz; bolygónkon nincs élet víz nélkül; minden élő szervezetben, minden sejtjében számtalan kémiai reakciók. Ha egy egyszerű és durva reakció példájával észrevesszük az űrben zajló események hatását, akkor még elképzelhetetlen, hogy ennek a befolyásnak mekkora jelentősége lehet a földi élet fejlődésének globális folyamataiban. A kozmobiológia valószínűleg a jövő nagyon fontos és érdekes tudománya lesz. Ennek egyik fő része a víz élő szervezetekben való viselkedésének és tulajdonságainak tanulmányozása lesz.

A víz minden tulajdonságát megértik a tudósok?

Természetesen nem! A víz egy titokzatos anyag. Eddig a tudósok még nem tudják megérteni és megmagyarázni számos tulajdonságát.

Kétséges, hogy a tudomány minden ilyen rejtvényt sikeresen megfejt? De a víznek, a világ legkülönlegesebb anyagának számos új, még csodálatosabb, titokzatos tulajdonságát fedezik majd fel.

http://wsyachina.narod.ru/physics/aqua_1.html

A tudomány által létrehozott csodálatos anyagok érdekes kémiai és fizikai tulajdonságokkal.

Fém, ami olvad a kezedben.

A folyékony fémek, például a higany létezése és a fémek azon képessége, hogy bizonyos hőmérsékleten folyékonyakká váljanak, jól ismertek. De a kézben olvadó tömör fém, mint a fagylalt, szokatlan jelenség. Ezt a fémet galliumnak nevezik. Szobahőmérsékleten megolvad, gyakorlati használatra alkalmatlan. Ha egy galliumból készült tárgyat egy pohár forró folyadékba helyez, az közvetlenül a szeme láttára oldódik fel. Ezenkívül a gallium nagyon törékennyé teheti az alumíniumot – csak helyezzen egy csepp galliumot egy alumínium felületre.

Szilárd tárgyak megtartására képes gáz.

Ez a gáz nehezebb a levegőnél, és ha megtöltünk vele egy zárt edényt, leülepszik az aljára. Csakúgy, mint a víz, a kén-hexafluorid is képes ellenállni a kevésbé sűrű tárgyaknak, például egy fóliahajónak. színtelen gáz a tárgyat a felszínén tartja, és azt a benyomást kelti, mintha a csónak lebegne. A kén-hexafluoridot egy közönséges pohárral lehet kikanalazni a tartályból - akkor a hajó simán lesüllyed az aljára.

Ráadásul a gravitációja miatt a gáz csökkenti a rajta áthaladó hangok frekvenciáját, és ha belélegzel egy kis kén-hexafluoridot, akkor a hangod egy baljós Doctor Evil baritonhoz hasonlít.

hidrofób bevonatok.

A képen látható zöld csempe egyáltalán nem zselé, hanem színezett víz. Lapos lemezen található, a szélei mentén hidrofób bevonattal kezelve. A bevonat taszítja a vizet, a cseppek domború alakot vesznek fel. A fehér felület közepén van egy tökéletes nyers négyzet, és ott gyűlik össze a víz. A kezelt területre helyezett csepp azonnal a kezeletlen területre folyik, és összeolvad a többi vízzel. Ha egy pohár vízbe mártod a hidrofób bevonatú ujjadat, az teljesen száraz marad, és egy "buborék" képződik körülötte - a víz kétségbeesetten próbál elszökni előled. Ilyen anyagok alapján terveznek vízlepergető ruházatot és autóüveget létrehozni.

Spontán felrobbanó por.

A trijód-nitrid úgy néz ki, mint egy koszgolyó, de a látszat csal: ez az anyag annyira instabil, hogy egy toll enyhe érintése is elég a robbanáshoz. Az anyagot kizárólag kísérletekhez használják - még az is veszélyes, ha egyik helyről a másikra mozgatják. Amikor az anyag felrobban, gyönyörű lila füst jelenik meg. Hasonló anyag az ezüstfulminát - szintén nem használják sehol, és csak bombák készítésére alkalmas.

Forró jég.

A forró jég, más néven nátrium-acetát, olyan folyadék, amely a legkisebb ütés hatására is megkeményedik. Egyszerű érintéssel folyékony halmazállapotból azonnal jégkemény kristállyá változik. A minták a teljes felületen képződnek, mint a fagyos ablakokon, a folyamat néhány másodpercig folytatódik - amíg az összes anyag „lefagy”. Nyomásra egy kristályosodási centrum képződik, amelyből az új állapotról szóló információ eljut a lánc mentén lévő molekulákhoz. Természetesen az eredmény egyáltalán nem jég – ahogy a neve is sugallja, az anyag elég meleg tapintású, nagyon lassan hűl, és vegyszeres melegítőpárnák készítésére használják.

Memória fém.

A nitinol, a nikkel és a titán ötvözete lenyűgöző képességgel rendelkezik, hogy "emlékezzen" eredeti alakjára, és deformáció után visszatér hozzá. Csak egy kis meleg kell hozzá. Például csepegtethet meleg vizet az ötvözetre, és az visszanyeri eredeti formáját, függetlenül attól, hogy korábban mennyire torzult. Jelenleg a módszerek kidolgozása folyik praktikus alkalmazás. Például ésszerű lenne ilyen anyagból poharakat készíteni - ha véletlenül meghajlanak, csak meleg vízsugár alá kell cserélni. Azt persze nem tudni, hogy nitinolból készülnek-e valaha autók vagy valami más komoly, de az ötvözet tulajdonságai lenyűgözőek.

Melyik ismert a tudomány számára anyagok a legszokatlanabbak? H 2 Ó! Víz A hidrogén-oxid a legszokatlanabb anyag az összes ismert anyag közül modern tudomány. Talán a levegő kivételével ez is a legismertebb. Víz borítja a Föld 70%-át, és az agyunk 70%-át teszi ki.

A víz oxigén kötődik a hidrogénhez (a legegyszerűbb és legnagyobb mennyiségben előforduló elem az egész univerzumban), a lehető legegyszerűbb módon. Bármilyen más gáz hidrogénnel kombinálva másik gázt ad; csak az oxigén és a hidrogén együtt alkot folyadékot.

És ez a folyadék, meg kell mondani, annyira másként viselkedik, mint minden más, hogy elméletileg egyáltalán nem kellene léteznie. Hatvanhat olyan jel ismeretes, amely alapján a vizet anomáliának tekintik, és ezek közül a legkülönlegesebb: a természetben semmi más nem fordul elő egyszerre három – gáznemű, folyékony és szilárd – állapotban. A felhős ég alatt jéghegyekkel teli tenger teljesen természetesnek tűnhet, de kémiailag nem az. A legtöbb anyag hűtve zsugorodik – a víz azonban nem: amikor a hőmérséklet eléri a 4 °C-ot, a víz kitágul és veszít sűrűségéből. Ezért úszik a jég, és ezért robban fel a fagyasztóban hagyott borosüveg.

A vízmolekulák mindegyike akár négy másik ilyen molekulával is kötést tud kialakítani. Ezek miatt intermolekuláris kötések A víznek sok energiára van szüksége ahhoz, hogy egyik állapotból a másikba kerüljön. Például a víz felmelegítéséhez tízszer több energia szükséges, mint a vas melegítéséhez.

Mivel a víz felmelegedés nélkül sok hőt képes felvenni, segít fenntartani bolygónk klímáját. Az óceánok hőmérséklete háromszor stabilabb, mint a szárazföldön, és a víz átlátszóságának köszönhetően a fény a legmélységig hatol, lehetővé téve az életet a tengeren. Víz nélkül egyáltalán nem lenne élet. És bár könnyen belemárthatod a kezed a vízbe, összenyomni háromszor nehezebb, mint egy gyémántot, és nagy sebességgel vízbe ütni olyan, mintha betonba ütköznél.

A vízmolekulák közötti kötések erőssége ellenére ezek a kötések sajnos nem erősek. Folyamatosan törnek és keletkeznek újra: egy másodperc alatt mindegyik vízmolekula 10 000 000 000 000 000 alkalommal ütközik más vízmolekulákkal.

Annyi mindent fel lehet oldani vízben, hogy azt "univerzális oldószernek" nevezik. Ha feloldasz egy fémet savban, örökre elfelejtheted. De ha mondjuk a gipszet vízben oldjuk, akkor párolgás után gipsz marad. Az a csodálatos képesség, hogy feloldja az anyagokat anélkül, hogy elpusztítaná azokat, paradox módon a vizet a legpusztítóbb anyaggá teszi a bolygón. Előbb-utóbb a víz mindent korrodál – a vas lefolyócsőtől a Grand Canyonig.

És mindenhol ott van. Szilárd jéglerakódások vannak a Holdon és a Marson; még a Nap felszínén is (hűvösebb részein) gőznyomokat találtak. A Földön az összes víznek csak egy töredéke található a légkörben. Ha az atmoszféra összes vize egyenletesen esne a földre, akkor az egész világon legfeljebb 25 mm csapadék hullana. A Földön található víz nagy része hozzáférhetetlen az ember számára: mélyen be van zárva a belekbe, elszállítják, amikor a tektonikus lemezek átfedik egymást, vagy maguk a kőzetek ásványi szerkezetében tartják.

Ha rejtett vízáttört a Föld felszínére, harmincszor jobban kitöltené az összes óceánunkat.

Az ember mindig is olyan anyagokat keresett, amelyek nem hagynak esélyt a versenytársaknak. Ősidők óta a tudósok a világ legkeményebb, legkönnyebb és legnehezebb anyagait keresték. A felfedezés utáni vágy egy ideális gáz és egy ideális fekete test felfedezéséhez vezetett. Bemutatjuk a világ legcsodálatosabb anyagait.

1. A legfeketébb anyag

A világ legfeketébb anyagát Vantablack-nek hívják, és a következőkből áll szén nanocsövek(lásd a szén és allotróp módosulatait). Egyszerűen fogalmazva, számtalan "szőrszálból" áll az anyag, melyeket eltalálva egyik csőről a másikra pattan a fény. Ily módon a fényáram körülbelül 99,965%-a elnyelődik, és csak elenyésző része verődik vissza kifelé.
A Vantablack felfedezése széles távlatokat nyit meg ennek az anyagnak a csillagászatban, az elektronikában és az optikában való felhasználása előtt.

2. A leggyúlékonyabb anyag

A klór-trifluorid az emberiség által valaha ismert leggyúlékonyabb anyag. Ez a legerősebb oxidálószer, és szinte minden kémiai elemmel reagál. A klór-trifluorid átéghet a betonon és könnyen meggyullad az üveget! A klór-trifluorid alkalmazása szinte lehetetlen, mert rendkívüli gyúlékonysága és a használat biztonságát nem tudja biztosítani.

3. A legmérgezőbb anyag

A legerősebb méreg a botulinum toxin. Botox néven ismerjük, így hívják a kozmetológiában, ahol megtalálta fő alkalmazását. A botulinum toxin az Vegyi anyag a Clostridium botulinum baktérium termeli. Amellett, hogy a botulinum toxin a legmérgezőbb anyag, a fehérjék közül a legnagyobb molekulatömeggel is rendelkezik. Az anyag fenomenális toxicitását bizonyítja, hogy mindössze 0,00002 mg min/l botulinum toxin elegendő ahhoz, hogy az érintett terület fél napra halálossá tegye az embert.

4. A legforróbb anyag

Ez az úgynevezett kvark-gluon plazma. Az anyagot aranyatomok közel fénysebességgel történő ütközésével hozták létre. A kvark-gluon plazma hőmérséklete 4 billió Celsius fok. Összehasonlításképpen ez a szám 250 000-szer magasabb, mint a Nap hőmérséklete! Sajnálatos módon egy anyag élettartama a másodperc egy billiód részére korlátozódik.

5. A leginkább maró sav

Ebben a jelölésben az antimon-fluorid H lett a bajnok. Az antimon-fluorid 2×10 16 (kétszáz kvintimillió)-szor maróbb, mint kénsav. Ez nagyon hatóanyag, amely kis mennyiségű víz hozzáadásakor felrobbanhat. Ennek a savnak a füstje halálosan mérgező.

6. A legrobbanékonyabb anyag

A legtöbb robbanóanyag- heptanitrokubán. Nagyon drága és csak erre használják tudományos kutatás. De egy kicsit kevésbé robbanásveszélyes HMX-et sikeresen használnak katonai ügyekben és geológiában kutak fúrásakor.

7. A leginkább radioaktív anyag

A polónium-210 a polónium olyan izotópja, amely a természetben nem létezik, hanem ember állítja elő. Miniatűr, de ugyanakkor nagyon erős energiaforrások létrehozására szolgál. Nagyon rövid felezési ideje van, ezért képes súlyos sugárbetegséget okozni.

8. A legnehezebb anyag

Természetesen fullerit. Keménysége majdnem 2-szer nagyobb, mint a természetes gyémántoké. A fulleritről bővebben A világ legkeményebb anyagai című cikkünkben olvashat.

9. Legerősebb mágnes

A világ legerősebb mágnese vasból és nitrogénből áll. Jelenleg erről az anyagról részletek nem állnak a nagyközönség rendelkezésére, de az már ismert, hogy az új szupermágnes 18%-kal erősebb, mint a jelenleg használt legerősebb mágnesek - a neodímium. A neodímium mágnesek neodímiumból, vasból és bórból készülnek.

10. A legfolyékonyabb anyag

A szuperfolyékony hélium II-nek szinte nincs viszkozitása abszolút nullához közeli hőmérsékleten. Ez a tulajdonság annak köszönhető, hogy egyedülállóan képes szivárogni és kiönteni bármilyen szilárd anyagból készült edényből. A hélium II ideális hővezetőként használható, amelyben a hő nem oszlik el.

Sok csodálatos dolog és szokatlan anyag van a világon, de ezek is megfelelhetnek a „legcsodálatosabbak az emberek által kitaláltak között” kategóriában. Persze ezek az anyagok csak első ránézésre "sértik meg" a fizika szabályait, sőt, tudományosan már régóta minden meg van magyarázva, bár ettől az anyagtól nem lesz kevésbé elképesztő.

A fizika szabályait sértő anyagok:

1. ferrofluid- Ez egy mágneses folyadék, amelyből nagyon kíváncsi és bonyolult figurákat lehet alkotni. Amíg azonban nincs mágneses tér, a ferrofluid viszkózus és nem figyelemre méltó. De érdemes mágneses tér segítségével hatni rá, mivel részecskéi az erővonalak mentén sorakoznak fel - és valami leírhatatlant alkotnak...

2. Airgel fagyasztott füst("Frozen Smoke") 99 százalék levegő és 1 százalék kovasav-anhidrid. Az eredmény egy nagyon hatásos varázslat: téglák lógnak a levegőben, meg minden. Ráadásul ez a gél tűzálló is.

Szinte észrevehetetlen lévén az aerogél egyúttal szinte hihetetlen súlyokat is képes elviselni, amelyek 4000-szerese az elfogyasztott anyag térfogatának, és maga nagyon könnyű. Az űrben használják: például az üstökösök farkáról "lefogják" a port és az űrhajósok ruháinak "szigetelésére". A jövőben a tudósok szerint sok otthonban fog megjelenni: nagyon kényelmes anyag.

3.perfluor-szénhidrogén olyan folyadék, amely tartalmaz nagyszámú oxigént, és amit valójában be is lélegezhet. Az anyagot a múlt század 60-as éveiben tesztelték: egereken, bizonyos mértékű hatékonyságot bizonyítva. Sajnos csak bizonyos: a laboratóriumi egerek elpusztultak, miután több órát töltöttek folyadékkal töltött edényekben. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a szennyeződések a felelősek...

Manapság a perfluor-szénhidrogéneket ultrahangra, sőt mesterséges vér előállítására is használják. Az anyagot semmi esetre sem szabad ellenőrizetlenül használni: nem a leginkább környezetbarát. A légkör például 6500-szor aktívabban "melegszik fel", mint a szén-dioxid.

4.Rugalmas vezetők ionos folyadék és szén nanocsövek "keverékéből" készülnek. A tudósoknak nincs betük ezzel a találmánnyal: elvégre ezek a vezetők tulajdonságaik elvesztése nélkül megnyúlhatnak, majd visszatérhetnek eredeti méretükhöz, mintha mi sem történt volna. És ez okot ad arra, hogy komolyan gondoljunk mindenféle rugalmas szerkentyűre.

5. nem newtoni folyadék Ez egy olyan folyadék, amelyen járni lehet: ha erőt alkalmazunk, megkeményedik. A tudósok keresik a módot ennek a képességnek a használatára nem newtoni folyadék a hadsereg felszerelésének és egyenruháinak fejlesztésében. Így a puha és kényelmes anyag a golyó hatására megkeményedik - és golyóálló mellényké változik.

6. Átlátszó alumínium-oxid ugyanakkor erős fém felhasználását tervezik mind fejlettebb katonai felszerelések készítéséhez, mind az autóiparban, sőt az ablakgyártásban is. Miért ne: jól látod, és egyben nem is üt.

7.szén nanocsövek már jelen voltak a cikk negyedik bekezdésében, és most - egy új találkozó. És mindezt azért, mert nagyon szélesek a lehetőségeik, és órákig lehet beszélni mindenféle gyönyörről. Különösen ez a legtartósabb az összes ember által feltalált anyag közül.

Ennek az anyagnak a felhasználásával már most is szupererős filamenteket, ultrakompakt számítógép-processzorokat és még sok minden mást készítenek, és a jövőben a tempó csak növekedni fog: szuperhatékony akkumulátorok, még hatékonyabb napelemek és még kábel is a a jövő űrliftje…

8.hidrofób homok a hidrofóbság pedig az fizikai tulajdon olyan molekula, amely "hajlamos" elkerülni a vízzel való érintkezést. Magát a molekulát ebben az esetben hidrofóbnak nevezzük.

A hidrofób molekulák általában nem polárisak, és "előnyben részesítik", ha más semleges molekulák és nem poláris oldószerek közé tartoznak. Ezért a nagy érintkezési szögű hidrofób felületen lévő víz cseppekben összegyűjtődik, és a tartályba kerülő olaj eloszlik a felületén.