สารที่เป็นของเหลวมากที่สุด สารที่มีคุณสมบัติอันน่าทึ่ง มหาสมุทรมีโมเลกุลของน้ำกี่โมเลกุล

ในการนี้ (2550 - พี.ซี.) ปีเราอยากจะบอกคุณผู้อ่านที่รักเกี่ยวกับน้ำ บทความชุดนี้จะเรียกว่า: วัฏจักรของน้ำ อาจไม่มีประโยชน์ที่จะพูดถึงความสำคัญของสารนี้สำหรับทุกคน วิทยาศาสตร์ธรรมชาติและสำหรับเราแต่ละคน ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่หลายคนพยายามใช้ประโยชน์จากความสนใจในเรื่องน้ำ เช่น ภาพยนตร์ที่น่าตื่นเต้นเรื่อง "The Great Mystery of Water" ซึ่งดึงดูดความสนใจของผู้คนหลายล้านคน ในทางกลับกัน เราไม่สามารถทำให้สถานการณ์ง่ายขึ้นและบอกว่าเรารู้ทุกอย่างเกี่ยวกับน้ำ สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงเลย น้ำเคยเป็นและยังคงเป็นสสารที่แปลกประหลาดที่สุดในโลก หากต้องการพิจารณาคุณลักษณะของน้ำโดยละเอียด จำเป็นต้องมีการสนทนาโดยละเอียด และเราเริ่มต้นด้วยบทจากหนังสือที่ยอดเยี่ยมของผู้ก่อตั้งวารสาร Academician I.V. Petryanova-Sokolov ซึ่งจัดพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ Pedagogika ในปี 1975 อย่างไรก็ตาม หนังสือเล่มนี้อาจเป็นตัวอย่างการสนทนาทางวิทยาศาสตร์ยอดนิยมระหว่างนักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงกับนักอ่านตัวยากในฐานะนักเรียนมัธยมปลาย

ทุกอย่างรู้เรื่องน้ำแล้วหรือยัง?

ไม่นานมานี้ ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษของเรา นักเคมีมั่นใจว่าพวกเขารู้จักองค์ประกอบของน้ำเป็นอย่างดี แต่วันหนึ่ง หนึ่งในนั้นต้องวัดความหนาแน่นของน้ำที่เหลืออยู่หลังอิเล็กโทรลิซิส เขาประหลาดใจ: ความหนาแน่นนั้นสูงกว่าปกติหลายแสนส่วน ไม่มีอะไรไม่สำคัญในวิทยาศาสตร์ ความแตกต่างเล็กน้อยนี้จำเป็นต้องมีคำอธิบาย เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความลับใหม่ๆ อันยิ่งใหญ่ของธรรมชาติมากมาย พวกเขาเรียนรู้ว่าน้ำมีความซับซ้อนมาก พบน้ำรูปแบบไอโซโทปใหม่ สกัดจากน้ำหนักธรรมดา ปรากฎว่ามันจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับพลังงานแห่งอนาคต: ในปฏิกิริยาแสนสาหัสดิวเทอเรียมที่ปล่อยออกมาจากน้ำหนึ่งลิตรจะให้พลังงานได้มากเท่ากับถ่านหิน 120 กิโลกรัม ขณะนี้ ในทุกประเทศทั่วโลก นักฟิสิกส์กำลังทำงานอย่างหนักและไม่ไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยเพื่อแก้ไขปัญหาอันยิ่งใหญ่นี้ และทั้งหมดนี้เริ่มต้นด้วยการวัดค่าธรรมดาที่สุด ในชีวิตประจำวัน และไม่น่าสนใจอย่างง่ายๆ - ความหนาแน่นของน้ำถูกวัดได้แม่นยำยิ่งขึ้นด้วยทศนิยมพิเศษ การวัดใหม่ที่แม่นยำยิ่งขึ้น การคำนวณใหม่แต่ละครั้ง การสังเกตใหม่แต่ละครั้งไม่เพียงเพิ่มความมั่นใจในความรู้และความน่าเชื่อถือของสิ่งที่ได้รับและรู้แล้ว แต่ยังขยายขอบเขตของสิ่งที่ไม่รู้และยังไม่ทราบ และปูทางใหม่สู่ พวกเขา.

น้ำธรรมดาคืออะไร?

ไม่มีน้ำเช่นนี้ในโลก ไม่มีน้ำธรรมดาที่ไหน เธอเป็นคนพิเศษเสมอ แม้แต่องค์ประกอบไอโซโทปของน้ำในธรรมชาติก็ยังแตกต่างกันอยู่เสมอ องค์ประกอบขึ้นอยู่กับประวัติความเป็นมาของน้ำ - สิ่งที่เกิดขึ้นกับน้ำในวัฏจักรที่หลากหลายไม่รู้จบในธรรมชาติ ในระหว่างการระเหย น้ำจะอุดมไปด้วยโปรเทียม และน้ำฝนจึงแตกต่างจากน้ำในทะเลสาบ น้ำในแม่น้ำไม่เหมือน น้ำทะเล- น้ำในทะเลสาบปิดมีดิวทีเรียมมากกว่าน้ำในลำธารบนภูเขา แต่ละแหล่งมีองค์ประกอบไอโซโทปของน้ำเป็นของตัวเอง เมื่อน้ำในทะเลสาบกลายเป็นน้ำแข็งในฤดูหนาว ไม่มีใครที่เล่นสเก็ตสงสัยว่าองค์ประกอบไอโซโทปของน้ำแข็งมีการเปลี่ยนแปลง: ปริมาณไฮโดรเจนหนักลดลง แต่ปริมาณออกซิเจนหนักเพิ่มขึ้น น้ำจากการละลายน้ำแข็งนั้นแตกต่างและแตกต่างจากน้ำที่ได้น้ำแข็งมา

น้ำเบาคืออะไร?

นี่คือน้ำเดียวกันกับที่เด็กนักเรียนทุกคนรู้จักสูตร - H 2 16 O. แต่ไม่มีน้ำเช่นนี้ในธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์เตรียมน้ำนี้ด้วยความยากลำบากอย่างยิ่ง พวกเขาจำเป็นต้องใช้มันเพื่อวัดคุณสมบัติของน้ำได้อย่างแม่นยำ และเพื่อวัดความหนาแน่นของน้ำเป็นหลัก จนถึงขณะนี้ น้ำดังกล่าวมีอยู่ในห้องปฏิบัติการที่ใหญ่ที่สุดในโลกเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น ซึ่งมีการศึกษาคุณสมบัติของสารประกอบไอโซโทปต่างๆ

น้ำหนักคืออะไร?

และน้ำนี้ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ พูดอย่างเคร่งครัดจำเป็นต้องเรียกน้ำหนักที่ประกอบด้วยไอโซโทปหนักของไฮโดรเจนและออกซิเจนเท่านั้น D 2 18 O แต่น้ำดังกล่าวไม่มีอยู่ในห้องปฏิบัติการของนักวิทยาศาสตร์ด้วยซ้ำ แน่นอนว่า หากวิทยาศาสตร์หรือเทคโนโลยีต้องการน้ำนี้ นักวิทยาศาสตร์จะสามารถหาวิธีเพื่อให้ได้มา ซึ่งก็คือดิวเทอเรียมและออกซิเจนหนักในน้ำธรรมชาติมากเท่าที่ต้องการ

ในทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนิวเคลียร์ เป็นเรื่องปกติที่จะเรียกน้ำหนักของไฮโดรเจนหนักว่าน้ำหนัก ประกอบด้วยดิวเทอเรียมเท่านั้น แต่ไม่มีไอโซโทปเบาของไฮโดรเจนตามปกติ องค์ประกอบไอโซโทปของออกซิเจนในน้ำนี้มักจะสอดคล้องกับองค์ประกอบของออกซิเจนในอากาศ

เมื่อเร็ว ๆ นี้ไม่มีใครในโลกสงสัยว่ามีน้ำดังกล่าวอยู่ แต่ตอนนี้ในหลายประเทศทั่วโลกมีโรงงานขนาดใหญ่ที่แปรรูปน้ำหลายล้านตันเพื่อแยกดิวเทอเรียมออกมาและผลิตน้ำหนักที่สะอาด

น้ำที่มีอยู่ในน้ำมีหลายประเภทหรือไม่?

ในน้ำอะไร? ในสายที่ไหลจากก๊อกน้ำที่มาจากแม่น้ำ น้ำหนัก D 2 16 O อยู่ที่ประมาณ 150 กรัมต่อตัน และน้ำออกซิเจนหนัก (H 2 17 O และ H 2 18 O รวมกัน) เกือบ 1,800 กรัมต่อตัน ของน้ำ และในน้ำจาก มหาสมุทรแปซิฟิกน้ำหนักน้ำเกือบ 165 กรัมต่อตัน

ในน้ำแข็งหนึ่งตันจากธารน้ำแข็งขนาดใหญ่แห่งหนึ่งในเทือกเขาคอเคซัส มีมวลน้ำมากกว่าน้ำในแม่น้ำถึง 7 กรัม และมีปริมาณออกซิเจนหนักเท่ากัน แต่ในน้ำของลำธารที่ไหลไปตามธารน้ำแข็งนี้ D 2 16 O กลับกลายเป็นว่าน้อยกว่า 7 กรัมและ H 2 18 O - มากกว่า 23 กรัมในแม่น้ำ

น้ำไอโซโทป T 2 16 O ตกลงสู่พื้นพร้อมกับปริมาณน้ำฝน แต่มีน้อยมาก - เพียง 1 กรัมต่อล้านล้านตันของน้ำฝน ใน น้ำทะเลมีน้อยกว่านั้นด้วยซ้ำ

พูดอย่างเคร่งครัด น้ำมีความแตกต่างกันเสมอและทุกที่ แม้แต่ในหิมะที่ตกลงมา วันที่แตกต่างกัน, องค์ประกอบของไอโซโทปที่แตกต่างกัน แน่นอนว่าความแตกต่างมีน้อยเพียง 1-2 กรัมต่อตันเท่านั้น แต่บางทีก็ยากที่จะบอกว่าน้อยหรือมาก

ความแตกต่างระหว่างน้ำธรรมชาติเบาและน้ำหนักคืออะไร?

คำตอบสำหรับคำถามนี้จะขึ้นอยู่กับว่าใครถูกถาม เราแต่ละคนไม่ต้องสงสัยเลยว่าเขาคุ้นเคยกับน้ำ หากเราแต่ละคนเห็นแก้วสามใบที่มีน้ำธรรมดา หนัก และเบา แต่ละคนก็จะให้คำตอบที่ชัดเจนและแน่นอน: ภาชนะทั้งสามมีน้ำสะอาดที่เรียบง่าย มีความโปร่งใสและไม่มีสีเท่ากัน ไม่มีความแตกต่างในด้านรสชาติหรือกลิ่นระหว่างกัน มันคือน้ำทั้งหมด นักเคมีจะตอบคำถามนี้ในลักษณะเดียวกัน: แทบจะไม่มีความแตกต่างกันเลย ทั้งหมด คุณสมบัติทางเคมีแทบจะแยกไม่ออก: ในแต่ละน้ำเหล่านี้โซเดียมจะปล่อยไฮโดรเจนออกมาเท่า ๆ กันโดยแต่ละอันจะสลายตัวเท่า ๆ กันระหว่างอิเล็กโทรไลซิสคุณสมบัติทางเคมีทั้งหมดเกือบจะตรงกัน สิ่งนี้เป็นที่เข้าใจได้: องค์ประกอบทางเคมีของพวกมันก็เหมือนกัน นี่คือน้ำ

นักฟิสิกส์จะไม่เห็นด้วย เขาจะชี้ให้เห็นความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนในคุณสมบัติทางกายภาพ: พวกมันเดือดและแข็งตัวที่อุณหภูมิต่างกัน, ความหนาแน่นต่างกัน, ความดันไอก็แตกต่างกันเล็กน้อยเช่นกัน และในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิสพวกมันจะสลายตัวในอัตราที่ต่างกัน น้ำเบาจะเร็วกว่าเล็กน้อย และน้ำหนักจะช้ากว่าเล็กน้อย ความแตกต่างของความเร็วนั้นไม่มีนัยสำคัญ แต่น้ำที่เหลืออยู่ในอิเล็กโทรไลเซอร์กลับกลายเป็นน้ำหนักเล็กน้อย นี่คือวิธีที่มันถูกค้นพบ การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบไอโซโทปมีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติทางกายภาพของสาร สารที่ขึ้นอยู่กับมวลของโมเลกุลจะเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัดมากขึ้น เช่น อัตราการแพร่กระจายของโมเลกุลไอ

นักชีววิทยาอาจจะถึงทางตันและไม่สามารถหาคำตอบได้ในทันที เขาจะต้องทำงานให้มากขึ้นเพื่อตอบคำถามเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างน้ำที่มีองค์ประกอบไอโซโทปต่างกัน ไม่นานมานี้ ทุกคนเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตไม่สามารถอาศัยอยู่ในแหล่งน้ำหนักได้ แม้กระทั่งเธอ น้ำตายเรียกว่า. แต่ปรากฎว่าถ้าคุณค่อยๆ แทนที่โปรเทียมในน้ำอย่างช้าๆ ระมัดระวัง และค่อยๆ โดยที่จุลินทรีย์บางชนิดอาศัยอยู่กับดิวเทอเรียม คุณสามารถคุ้นเคยกับน้ำหนักของพวกมันและพวกมันจะมีชีวิตอยู่และพัฒนาได้ดีในขณะที่น้ำธรรมดาจะเป็นอันตรายต่อ พวกเขา.

มหาสมุทรมีโมเลกุลของน้ำกี่โมเลกุล?

หนึ่ง. และคำตอบนี้ไม่ใช่เรื่องตลกเลย แน่นอนว่า ใครๆ ก็สามารถคำนวณจำนวนโมเลกุลของ H2O ที่บรรจุอยู่ในมหาสมุทรได้ง่ายๆ ด้วยการดูหนังสืออ้างอิงและค้นหาว่ามีน้ำอยู่ในมหาสมุทรโลกเท่าใด แต่คำตอบดังกล่าวจะไม่ถูกต้องทั้งหมด น้ำเป็นสารพิเศษ เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ ทำให้แต่ละโมเลกุลมีปฏิสัมพันธ์กัน แบบพิเศษ พันธะเคมีเนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนแต่ละอะตอมในโมเลกุลหนึ่งดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมออกซิเจนในโมเลกุลข้างเคียง ด้วยเหตุนี้ พันธะไฮโดรเจนโมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลจะจับกับโมเลกุลข้างเคียงสี่โมเลกุลค่อนข้างแน่น

โมเลกุลของน้ำในน้ำถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร?

น่าเสียดายที่อันนี้เป็นอย่างมาก คำถามสำคัญยังไม่ได้รับการศึกษามากพอ โครงสร้างของโมเลกุลในน้ำของเหลวมีความซับซ้อนมาก เมื่อน้ำแข็งละลาย โครงสร้างเครือข่ายของมันจะถูกเก็บรักษาไว้บางส่วนในน้ำที่เกิดขึ้น โมเลกุลในน้ำละลายประกอบด้วยหลายโมเลกุล โมเลกุลที่เรียบง่าย- จากมวลรวมที่คงคุณสมบัติของน้ำแข็ง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น บางส่วนจะสลายตัวและมีขนาดเล็กลง

การดึงดูดซึ่งกันและกันนำไปสู่ความจริงที่ว่าขนาดเฉลี่ยของโมเลกุลน้ำเชิงซ้อนในน้ำของเหลวนั้นเกินกว่าขนาดของโมเลกุลน้ำเดี่ยวอย่างมีนัยสำคัญ พิเศษมาก โครงสร้างโมเลกุลน้ำเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ไม่ธรรมดา

ความหนาแน่นของน้ำควรเป็นเท่าใด?

นั่นไม่ใช่คำถามที่แปลกมากเหรอ? จำไว้ว่าหน่วยมวลถูกสร้างขึ้นอย่างไร - หนึ่งกรัม นี่คือมวลของหนึ่ง ลูกบาศก์เซนติเมตรน้ำ. ซึ่งหมายความว่าไม่ต้องสงสัยเลยว่าความหนาแน่นของน้ำควรเป็นเพียงสิ่งที่เป็นอยู่เท่านั้น มีข้อสงสัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ไหม? สามารถ. นักทฤษฎีคำนวณว่าถ้าน้ำไม่คงโครงสร้างหลวมเหมือนน้ำแข็งในสถานะของเหลวและโมเลกุลของน้ำถูกอัดแน่น ความหนาแน่นของน้ำก็จะสูงขึ้นมาก ที่ 25°C จะไม่เท่ากับ 1.0 แต่เท่ากับ 1.8 g/cm3

น้ำควรต้มที่อุณหภูมิเท่าไร?

แน่นอนว่าคำถามนี้ก็แปลกเช่นกัน ถูกต้องที่อุณหภูมิร้อยองศา ทุกคนรู้เรื่องนี้ อีกทั้งเป็นจุดเดือดของน้ำในระดับปกติ ความดันบรรยากาศและได้รับเลือกให้เป็นหนึ่งในจุดอ้างอิงของสเกลอุณหภูมิ ซึ่งกำหนดตามอัตภาพไว้ที่ 100°C อย่างไรก็ตามคำถามนั้นแตกต่างออกไป: น้ำควรต้มที่อุณหภูมิเท่าใด? ท้ายที่สุดแล้วอุณหภูมิจุดเดือดของสารต่างๆ จะไม่สุ่ม ขึ้นอยู่กับตำแหน่งขององค์ประกอบที่ประกอบเป็นโมเลกุลของมัน ตารางธาตุเมนเดเลเยฟ.

หากเราเปรียบเทียบองค์ประกอบเดียวกัน สารประกอบเคมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันซึ่งอยู่ในกลุ่มเดียวกันของตารางธาตุ จะสังเกตได้ง่ายว่ายิ่งเลขอะตอมขององค์ประกอบต่ำ น้ำหนักอะตอมก็จะยิ่งลดลง จุดเดือดของสารประกอบก็จะยิ่งต่ำลง รดน้ำด้วย องค์ประกอบทางเคมีอาจเรียกว่าออกซิเจนไฮไดรด์ H 2 Te, H 2 Se และ H 2 S เป็นสารเคมีที่คล้ายคลึงกันของน้ำ หากเราหาจุดเดือดของออกซิเจนไฮไดรด์ตามตำแหน่งในตารางธาตุ ปรากฎว่าน้ำควรเดือดที่อุณหภูมิ -80°C ดังนั้นน้ำจึงเดือดสูงกว่าที่ควรต้มประมาณหนึ่งร้อยแปดสิบองศา จุดเดือดของน้ำซึ่งเป็นคุณสมบัติที่พบได้บ่อยที่สุด กลับกลายเป็นว่ามีความพิเศษและน่าประหลาดใจ

น้ำจะแข็งตัวที่อุณหภูมิเท่าใด?

จริงหรือที่คำถามนี้ก็แปลกไม่น้อยไปกว่าคำถามที่แล้ว? ใครจะไม่รู้ว่าน้ำกลายเป็นน้ำแข็งที่ศูนย์องศา? นี่เป็นครั้งที่สอง จุดอ้างอิงเครื่องวัดอุณหภูมิ นี่คือที่สุด ทรัพย์สินส่วนกลางน้ำ. แต่ในกรณีนี้ใคร ๆ ก็สามารถถามได้ว่าน้ำควรแข็งตัวที่อุณหภูมิเท่าใดตามอุณหภูมิของมัน ลักษณะทางเคมี- ปรากฎว่าออกซิเจนไฮไดรด์ตามตำแหน่งในตารางธาตุจะต้องแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์หนึ่งร้อยองศา

จากข้อเท็จจริงที่ว่าจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของออกซิเจนไฮไดรด์เป็นคุณสมบัติที่ผิดปกติ ส่งผลให้สถานะของเหลวและของแข็งของของเหลวและของแข็งก็ผิดปกติเช่นกันภายใต้สภาวะของโลกของเรา เฉพาะสถานะของน้ำที่เป็นก๊าซเท่านั้นที่ควรจะเป็นปกติ

น้ำมีสถานะก๊าซกี่สถานะ?

มีเพียงสิ่งเดียวเท่านั้น - ไอน้ำ มีคู่เดียวเหรอ? ไม่แน่นอน มีไอน้ำมากมายพอๆ กับน้ำประเภทต่างๆ ไอน้ำซึ่งมีองค์ประกอบไอโซโทปแตกต่างกันแม้ว่าจะคล้ายกันมาก แต่ก็ยังมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน: พวกมันมีความหนาแน่นต่างกันที่อุณหภูมิเดียวกันพวกมันจะมีความยืดหยุ่นแตกต่างกันเล็กน้อยในสถานะอิ่มตัว พวกมันมีความกดดันวิกฤตต่างกันเล็กน้อย อัตราการแพร่กระจายต่างกัน

น้ำจำได้มั้ย?

ยอมรับว่าคำถามนี้ฟังดูผิดปกติมาก แต่ก็ค่อนข้างจริงจังและสำคัญมาก เกี่ยวข้องกับปัญหาเคมีกายภาพขนาดใหญ่ ซึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดยังไม่ได้รับการตรวจสอบ คำถามนี้เพิ่งถูกตั้งขึ้นในทางวิทยาศาสตร์ แต่ยังไม่พบคำตอบ

คำถามคือประวัติความเป็นมาของน้ำในอดีตมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีหรือไม่ และเป็นไปได้หรือไม่โดยการศึกษาคุณสมบัติของน้ำ เพื่อค้นหาว่าเกิดอะไรขึ้นกับน้ำก่อนหน้านี้ เพื่อทำให้น้ำ "จดจำ" และบอกเรา เกี่ยวกับมัน ใช่ บางทีอาจจะดูน่าประหลาดใจก็ได้ วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำความเข้าใจนี้คือตัวอย่างที่เรียบง่าย แต่น่าสนใจและพิเศษมาก - ความทรงจำของน้ำแข็ง

น้ำแข็งก็คือน้ำในที่สุด เมื่อน้ำระเหย องค์ประกอบไอโซโทปของน้ำและไอน้ำจะเปลี่ยนไป น้ำเบาระเหยได้เร็วกว่าน้ำปริมาณมาก แม้ว่าจะเล็กน้อยมากก็ตาม

เมื่อน้ำธรรมชาติระเหยไป องค์ประกอบจะเปลี่ยนปริมาณไอโซโทปของดิวเทอเรียมไม่เพียงแต่รวมถึงออกซิเจนหนักด้วย การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบไอโซโทปของไอน้ำเหล่านี้ได้รับการศึกษาเป็นอย่างดี และการพึ่งพาอุณหภูมิก็ได้รับการศึกษาอย่างดีเช่นกัน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองที่น่าทึ่ง ในแถบอาร์กติก หลุมเจาะถูกจมลงและมีแกนน้ำแข็งขนาดยักษ์ที่มีความยาวเกือบ 1.5 กิโลเมตรทางตอนเหนือของเกาะกรีนแลนด์ ซึ่งมีความหนาราวกับธารน้ำแข็งขนาดใหญ่ทางตอนเหนือของเกาะกรีนแลนด์ ชั้นน้ำแข็งที่กำลังเติบโตในแต่ละปีมองเห็นได้ชัดเจน ตลอดความยาวทั้งหมดของแกนกลาง ชั้นเหล่านี้ถูกวิเคราะห์ไอโซโทปและขึ้นอยู่กับปริมาณไอโซโทปหนักของไฮโดรเจนและออกซิเจน - ดิวเทอเรียมและ 18 O - อุณหภูมิการก่อตัวของชั้นน้ำแข็งประจำปีในแต่ละส่วนของแกนกลางอยู่ที่ มุ่งมั่น. วันที่สร้างเลเยอร์ประจำปีถูกกำหนดโดยการนับโดยตรง ด้วยวิธีนี้ สถานการณ์สภาพภูมิอากาศบนโลกจึงได้รับการฟื้นฟูเป็นเวลาหนึ่งพันปี น้ำสามารถจดจำและบันทึกทั้งหมดนี้ได้ในชั้นลึกของธารน้ำแข็งกรีนแลนด์

จากการวิเคราะห์ไอโซโทปของชั้นน้ำแข็ง นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบนโลก ปรากฎว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของเราขึ้นอยู่กับความผันผวนทางโลก มันหนาวมากในศตวรรษที่ 15 ปลายศตวรรษที่ 17 และในนั้น ต้น XIX- ปีที่ร้อนที่สุดคือปี 1550 และ 1930

สิ่งที่น้ำเก็บไว้ในความทรงจำนั้นสอดคล้องกับบันทึกในพงศาวดารทางประวัติศาสตร์อย่างสมบูรณ์ ช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ตรวจพบจากองค์ประกอบไอโซโทปของน้ำแข็งทำให้สามารถทำนายอุณหภูมิเฉลี่ยบนโลกของเราในอนาคตได้

ทั้งหมดนี้เข้าใจได้และชัดเจนอย่างสมบูรณ์ แม้ว่าลำดับเหตุการณ์สภาพอากาศบนโลกนับพันปีซึ่งบันทึกไว้ในความหนาของแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกนั้นน่าประหลาดใจมาก แต่ความสมดุลของไอโซโทปได้รับการศึกษาค่อนข้างดีและไม่ ปัญหาลึกลับยัง.

แล้วความลึกลับของ “ความทรงจำ” ของน้ำคืออะไร?

ประเด็นก็คือว่า ปีที่ผ่านมาวิทยาศาสตร์ค่อยๆสะสมข้อเท็จจริงที่น่าทึ่งและไม่อาจเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์มากมาย บางส่วนได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างมั่นคง บางส่วนต้องการการยืนยันเชิงปริมาณและเชื่อถือได้ และทั้งหมดยังคงรอการอธิบาย

ตัวอย่างเช่น ยังไม่มีใครรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับน้ำที่ไหลผ่านสนามแม่เหล็กแรงสูง นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมั่นใจอย่างแน่นอนว่าจะไม่มีสิ่งใดเกิดขึ้นและจะไม่เกิดขึ้น เสริมความเชื่อมั่นของพวกเขาด้วยการคำนวณทางทฤษฎีที่เชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งตามมาหลังจากหยุดการกระทำ สนามแม่เหล็กน้ำควรกลับสู่สถานะเดิมทันทีและคงสภาพเดิม และประสบการณ์แสดงให้เห็นว่ามันเปลี่ยนแปลงและแตกต่างออกไป

จากน้ำธรรมดาในหม้อต้มไอน้ำเกลือที่ละลายออกมาจะถูกสะสมในความหนาแน่นและแข็งเช่นหินชั้นบนผนังของท่อหม้อไอน้ำและจากน้ำแม่เหล็ก (ตามที่เรียกในเทคโนโลยีตอนนี้) พวกมันจะหลุดออกมา ในรูปของตะกอนที่ลอยอยู่ในน้ำ ดูเหมือนว่าความแตกต่างมีน้อย แต่มันขึ้นอยู่กับมุมมอง ตามที่คนงานในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนความแตกต่างนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากน้ำที่มีแม่เหล็กช่วยให้มั่นใจได้ว่าโรงไฟฟ้าขนาดยักษ์จะทำงานได้ตามปกติและต่อเนื่อง: ผนังของท่อหม้อต้มไอน้ำไม่รกเกินไป การถ่ายเทความร้อนจะสูงขึ้นและการผลิตไฟฟ้าจะสูงขึ้น การบำบัดน้ำด้วยแม่เหล็กได้รับการติดตั้งมานานแล้วในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนหลายแห่ง แต่ทั้งวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ต่างก็ไม่รู้ว่ามันทำงานอย่างไรและเพราะเหตุใด นอกจากนี้ ได้มีการสังเกตการทดลองว่าหลังจากการบำบัดน้ำด้วยแม่เหล็ก กระบวนการตกผลึก การละลาย การดูดซับจะถูกเร่ง และการเปลี่ยนแปลงของการเปียก... อย่างไรก็ตาม ในทุกกรณี ผลกระทบจะมีน้อยและยากต่อการทำซ้ำ แต่เราจะประเมินทางวิทยาศาสตร์ได้อย่างไรว่าอะไรน้อยอะไรมาก? ใครจะเป็นผู้ดำเนินการทำเช่นนี้? ผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่มีต่อน้ำ (จำเป็นต้องไหลเร็ว) เกิดขึ้นเพียงเสี้ยววินาที และน้ำจะ "จดจำ" สิ่งนี้เป็นเวลาหลายสิบชั่วโมง เหตุใดจึงไม่เป็นที่รู้จัก ในเรื่องนี้ การฝึกฝนนั้นล้ำหน้าวิทยาศาสตร์มาก ท้ายที่สุดแล้ว ยังไม่มีใครรู้ด้วยซ้ำว่าการบำบัดด้วยแม่เหล็กส่งผลต่ออะไรกันแน่ - น้ำหรือสิ่งเจือปนที่อยู่ในนั้น ไม่มีสิ่งที่เรียกว่าน้ำบริสุทธิ์

“ความทรงจำ” ของน้ำไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการรักษาผลกระทบของอิทธิพลของแม่เหล็กเท่านั้น ทางวิทยาศาสตร์ มีข้อเท็จจริงและการสังเกตมากมายและค่อยๆ สะสม แสดงให้เห็นว่าน้ำดูเหมือนจะ "จดจำ" ว่าก่อนหน้านี้เคยเป็นน้ำแข็ง น้ำที่ละลายซึ่งเพิ่งเกิดจากการละลายน้ำแข็งชิ้นหนึ่ง ดูเหมือนว่าจะแตกต่างจากน้ำที่เกิดน้ำแข็งชิ้นนี้เช่นกัน ในน้ำที่ละลาย เมล็ดจะงอกเร็วขึ้นและดีขึ้น ถั่วงอกจะพัฒนาเร็วขึ้น ดูเหมือนว่าไก่ที่ได้รับน้ำละลายจะเติบโตและพัฒนาเร็วขึ้นด้วยซ้ำ นอกเหนือจากคุณสมบัติที่น่าทึ่งของน้ำละลายซึ่งกำหนดโดยนักชีววิทยาแล้ว ยังทราบถึงความแตกต่างทางกายภาพและเคมีล้วนๆ เช่น น้ำละลายมีความหนืดและค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่างกัน ความหนืดของน้ำที่ละลายจะเกิดขึ้นกับค่าปกติของน้ำเพียง 3-6 วันหลังจากการละลาย เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น (ถ้าเป็นเช่นนั้น) ก็ไม่มีใครรู้เช่นกัน นักวิจัยส่วนใหญ่เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "หน่วยความจำเชิงโครงสร้าง" ของน้ำ โดยเชื่อว่าปรากฏการณ์แปลก ๆ เหล่านี้ทั้งหมดของอิทธิพลของประวัติศาสตร์น้ำที่มีต่อคุณสมบัติของน้ำนั้นอธิบายได้จากการเปลี่ยนแปลง โครงสร้างที่ดีของเธอ สถานะโมเลกุล- อาจจะเป็นเช่นนั้น แต่... การตั้งชื่อไม่ได้หมายความว่าจะอธิบาย ยังคงมีอยู่ในวิทยาศาสตร์ ปัญหาสำคัญ: ทำไมและอย่างไรน้ำ “จำ” สิ่งที่เกิดขึ้นกับมัน

น้ำรู้หรือไม่ว่าเกิดอะไรขึ้นในอวกาศ?

คำถามนี้สัมผัสกับพื้นที่ของการสังเกตที่พิเศษ ลึกลับ จนไม่สามารถเข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ จนถึงขณะนี้พวกเขาให้เหตุผลอย่างเต็มที่ในการกำหนดคำถามที่เป็นรูปเป็นร่าง ข้อเท็จจริงเชิงทดลองดูเหมือนจะได้รับการพิสูจน์อย่างมั่นคง แต่ยังไม่พบคำอธิบายสำหรับข้อเท็จจริงเหล่านี้

ความลึกลับอันน่าประหลาดใจที่เกี่ยวข้องกับคำถามนี้ไม่ได้เกิดขึ้นทันที หมายถึงปรากฏการณ์ที่ไม่เด่นชัดและดูเหมือนเล็กน้อยซึ่งไม่มีนัยสำคัญร้ายแรง ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของน้ำที่ละเอียดอ่อนที่สุดและยังคงเข้าใจไม่ได้ซึ่งยากต่อการเข้าถึง ปริมาณ, - ด้วยอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในสารละลายที่เป็นน้ำและส่วนใหญ่เป็นอัตราการเกิดและการตกตะกอนของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่ละลายได้น้อย นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัตินับไม่ถ้วนของน้ำ

ดังนั้นสำหรับปฏิกิริยาเดียวกันซึ่งดำเนินการภายใต้สภาวะเดียวกัน เวลาที่ปรากฏของร่องรอยตะกอนแรกจะไม่คงที่ แม้ว่าข้อเท็จจริงนี้จะทราบมานานแล้ว แต่นักเคมีกลับไม่ได้ใส่ใจกับข้อเท็จจริงนี้ แต่ก็พอใจกับคำอธิบายของ "สาเหตุสุ่ม" ดังที่มักจะเป็นเช่นนั้น แต่เมื่อทฤษฎีอัตราการเกิดปฏิกิริยาพัฒนาขึ้นและวิธีการวิจัยก็ค่อยๆ ดีขึ้น ความจริงที่แปลกประหลาดนี้ก็เริ่มทำให้เกิดความสับสน

แม้จะมีข้อควรระวังอย่างระมัดระวังที่สุดในการทำการทดลองภายใต้สภาวะที่คงที่โดยสมบูรณ์ แต่ผลลัพธ์ก็ยังไม่เกิดขึ้น: บางครั้งตะกอนจะปรากฏขึ้นทันที บางครั้งคุณต้องรอเป็นเวลานานพอสมควรก่อนที่มันจะปรากฏตัว

ดูเหมือนว่าไม่สำคัญว่าการตกตะกอนจะก่อตัวในหลอดทดลองในหนึ่ง สอง หรือยี่สิบวินาทีหรือไม่? สิ่งนี้สามารถสร้างความแตกต่างอะไรได้บ้าง? แต่ในทางวิทยาศาสตร์ เช่นเดียวกับในธรรมชาติ ไม่มีอะไรที่ไม่สำคัญ

นักวิทยาศาสตร์ครอบครองความไม่สามารถทำซ้ำได้อย่างแปลกประหลาดมากขึ้นเรื่อยๆ และในที่สุด การทดลองที่ไม่เคยมีมาก่อนก็ถูกจัดขึ้นและดำเนินการ นักวิจัยเคมีอาสาสมัครหลายร้อยคนในทุกภาคส่วน โลกตามโปรแกรมเดียวที่ได้รับการพัฒนาล่วงหน้าในเวลาเดียวกันในเวลาเดียวกันในเวลาโลกการทดลองง่ายๆแบบเดิมซ้ำแล้วซ้ำอีก: อัตราการปรากฏตัวของร่องรอยแรกของตะกอนเฟสของแข็งที่เกิดขึ้นเป็นผล ของปฏิกิริยาใน สารละลายที่เป็นน้ำ- การทดลองกินเวลาเกือบสิบห้าปี ทำซ้ำมากกว่าสามแสนครั้ง

ภาพที่น่าตื่นตาตื่นใจ อธิบายไม่ได้และลึกลับค่อยๆ ปรากฏขึ้นทีละน้อย ปรากฎว่าคุณสมบัติของน้ำซึ่งเป็นตัวกำหนดการเกิดปฏิกิริยาเคมีในสภาพแวดล้อมทางน้ำนั้นขึ้นอยู่กับเวลา

วันนี้ปฏิกิริยาดำเนินไปแตกต่างไปจากเมื่อวานในเวลาเดียวกันอย่างสิ้นเชิง และพรุ่งนี้ปฏิกิริยาจะแตกต่างออกไปอีกครั้ง

ความแตกต่างมีเพียงเล็กน้อยแต่มีอยู่จริงและต้องการความสนใจ การวิจัย และคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์

ผลลัพธ์ของการประมวลผลทางสถิติของวัสดุจากการสังเกตเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปที่ชัดเจน: ปรากฎว่าการพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาตรงเวลาสำหรับ ส่วนต่างๆลูกโลกก็เหมือนกันทุกประการ

ซึ่งหมายความว่ามีเงื่อนไขลึกลับบางอย่างที่เปลี่ยนแปลงไปพร้อม ๆ กันทั่วโลกของเราและส่งผลต่อคุณสมบัติของน้ำ

การประมวลผลวัสดุเพิ่มเติมทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้รับผลที่ไม่คาดคิดมากยิ่งขึ้น ปรากฎว่าเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์นั้นสะท้อนอยู่บนน้ำ ธรรมชาติของปฏิกิริยาในน้ำเป็นไปตามจังหวะ กิจกรรมแสงอาทิตย์- การปรากฏตัวของจุดดับและแสงแฟลร์บนดวงอาทิตย์

แต่นี่ยังไม่เพียงพอ มีการค้นพบปรากฏการณ์อันน่าเหลือเชื่อยิ่งกว่านั้นอีก น้ำด้วยวิธีที่อธิบายไม่ได้ตอบสนองต่อสิ่งที่เกิดขึ้นในอวกาศ มีการพึ่งพาอาศัยกันอย่างชัดเจนจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วสัมพัทธ์ของโลกในการเคลื่อนที่ในอวกาศ

ความเชื่อมโยงลึกลับระหว่างน้ำกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในจักรวาลยังคงอธิบายไม่ได้ ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำกับอวกาศมีความสำคัญอย่างไร? ยังไม่มีใครสามารถรู้ได้ว่ามันใหญ่แค่ไหน ร่างกายของเรามีน้ำประมาณ 75%; ไม่มีสิ่งมีชีวิตบนโลกของเราที่ไม่มีน้ำ ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ในทุกเซลล์ของมัน นับไม่ถ้วน ปฏิกิริยาเคมี- หากตัวอย่างของปฏิกิริยาที่เรียบง่ายและหยาบแสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของเหตุการณ์ในอวกาศก็ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการว่าอิทธิพลนี้มีความสำคัญต่อกระบวนการระดับโลกของการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลกมากแค่ไหน วิทยาศาสตร์แห่งอนาคต - จักรวาลวิทยา - น่าจะมีความสำคัญและน่าสนใจมาก หนึ่งในส่วนหลักคือการศึกษาพฤติกรรมและคุณสมบัติของน้ำในสิ่งมีชีวิต

นักวิทยาศาสตร์เข้าใจคุณสมบัติทั้งหมดของน้ำหรือไม่?

ไม่แน่นอน! น้ำเป็นสารลึกลับ จนถึงขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถเข้าใจและอธิบายคุณสมบัติหลายประการของมันได้

มีข้อสงสัยไหมว่าความลึกลับดังกล่าวทั้งหมดจะได้รับการแก้ไขได้สำเร็จด้วยวิทยาศาสตร์? แต่คุณสมบัติลึกลับใหม่ๆ ที่น่าทึ่งยิ่งกว่านั้นอีกมากมายของน้ำ ซึ่งเป็นสสารที่พิเศษที่สุดในโลกจะถูกค้นพบ

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

สารมหัศจรรย์ที่มีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพที่น่าสนใจซึ่งสร้างขึ้นโดยวิทยาศาสตร์

โลหะที่ละลายในมือของคุณ

การมีอยู่ของโลหะเหลว เช่น ปรอท และความสามารถของโลหะที่จะกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิหนึ่งเป็นที่รู้จักกันดี แต่โลหะแข็งที่ละลายในมือของคุณเหมือนไอศกรีมนั้นเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่ธรรมดา โลหะนี้เรียกว่าแกลเลียม มันละลายที่อุณหภูมิห้องและ การใช้งานจริงไม่เหมาะสม หากคุณวางวัตถุแกลเลียมลงในแก้วของเหลวร้อน มันจะละลายต่อหน้าต่อตาคุณ นอกจากนี้ แกลเลียมยังทำให้อะลูมิเนียมเปราะมาก เพียงแค่หยดแกลเลียมลงบนพื้นผิวอะลูมิเนียมก็เพียงพอแล้ว

ก๊าซที่สามารถกักเก็บวัตถุที่เป็นของแข็งได้

ก๊าซนี้หนักกว่าอากาศ และถ้าคุณเติมก๊าซลงในภาชนะปิด ก๊าซก็จะตกลงไปที่ก้นถัง เช่นเดียวกับน้ำ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์สามารถทนต่อวัตถุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า เช่น เรือฟอยล์ดีบุก ก๊าซไม่มีสีจะจับวัตถุไว้บนพื้นผิวและดูเหมือนว่าเรือกำลังลอยอยู่ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์สามารถตักออกจากภาชนะด้วยแก้วธรรมดา - จากนั้นเรือจะจมลงสู่ด้านล่างได้อย่างราบรื่น

นอกจากนี้ เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ก๊าซจึงลดความถี่ของเสียงใดๆ ที่ผ่านเข้าไป และหากคุณสูดดมซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์เข้าไปเล็กน้อย เสียงของคุณก็จะฟังดูเหมือนเสียงบาริโทนที่เป็นลางร้ายของ Dr. Evil

การเคลือบแบบไม่ชอบน้ำ

กระเบื้องสีเขียวในภาพไม่ใช่เจลลี่เลย แต่เป็นน้ำสี วางอยู่บนแผ่นเรียบตามขอบที่เคลือบด้วยสารไม่ชอบน้ำ สารเคลือบจะขับไล่น้ำ และหยดจะมีรูปทรงนูน มีสี่เหลี่ยมดิบที่สมบูรณ์แบบอยู่ตรงกลางของพื้นผิวสีขาวและมีน้ำสะสมอยู่ที่นั่น หยดลงบนบริเวณที่ทำการบำบัดจะไหลไปยังบริเวณที่ไม่ได้รับการบำบัดทันทีและรวมเข้ากับน้ำส่วนที่เหลือ หากคุณจุ่มนิ้วที่เคลือบด้วยสารไม่ชอบน้ำลงในแก้วน้ำ แก้วน้ำจะยังคงแห้งสนิท และจะมี "ฟอง" เกิดขึ้นรอบๆ แก้ว น้ำจะพยายามหนีจากคุณอย่างสิ้นหวัง มีการวางแผนที่จะสร้างเสื้อผ้าและกระจกกันน้ำสำหรับรถยนต์โดยใช้สารดังกล่าว

ผงระเบิดอย่างเป็นธรรมชาติ

ไตรไอโอดีนไนไตรด์ดูเหมือนลูกบอลดิน แต่รูปลักษณ์ภายนอกสามารถหลอกลวงได้: วัสดุไม่เสถียรมากจนสัมผัสเบา ๆ จากปากกาก็เพียงพอที่จะทำให้เกิดการระเบิด วัสดุนี้ใช้สำหรับการทดลองโดยเฉพาะ - แม้จะเคลื่อนย้ายจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งก็เป็นอันตรายได้ เมื่อวัสดุระเบิดจะทำให้เกิดควันสีม่วงสวยงาม สารที่คล้ายกันคือซิลเวอร์ฟูลมิเนต - ไม่ได้ใช้ทุกที่และเหมาะสำหรับทำระเบิดเท่านั้น

น้ำแข็งร้อน.

น้ำแข็งร้อนหรือที่เรียกว่าโซเดียมอะซิเตตเป็นของเหลวที่แข็งตัวเมื่อสัมผัสเพียงเล็กน้อย จากการสัมผัสที่เรียบง่ายเขาก็ออกไป สถานะของเหลวกลายเป็นคริสตัลแข็งน้ำแข็งทันที ลวดลายต่างๆ จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวทั้งหมด เช่น บนหน้าต่างในสภาพอากาศหนาวเย็น กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายวินาทีจนกระทั่งสารทั้งหมด “แข็งตัว” เมื่อกดแล้ว จะเกิดศูนย์กลางการตกผลึกขึ้น ซึ่งข้อมูลเกี่ยวกับสถานะใหม่จะถูกส่งไปยังโมเลกุลตามสายโซ่ แน่นอนว่าผลลัพธ์ที่ได้ไม่ใช่น้ำแข็งเลย ตามชื่อเลย สารนี้ค่อนข้างอุ่นเมื่อสัมผัส เย็นตัวช้ามาก และใช้ทำแผ่นทำความร้อนด้วยสารเคมี

โลหะที่มีหน่วยความจำ

นิทินอลซึ่งเป็นโลหะผสมของนิกเกิลและไทเทเนียม มีความสามารถที่น่าประทับใจในการ "จดจำ" รูปร่างดั้งเดิมและกลับคืนสภาพเดิมหลังจากการเสียรูป สิ่งที่คุณต้องมีคือความร้อนเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น คุณสามารถดรอปโลหะผสมได้ น้ำอุ่นและมันจะคงอยู่ในรูปแบบดั้งเดิมไม่ว่าจะเคยบิดเบี้ยวไปขนาดไหนก็ตาม ปัจจุบันมีการพัฒนาวิธีการเพื่อ การประยุกต์ใช้จริง- ตัวอย่างเช่น การทำแว่นตาจากวัสดุดังกล่าวน่าจะสมเหตุสมผล - หากมันโค้งงอโดยไม่ตั้งใจ คุณเพียงแค่ต้องวางมันไว้ใต้น้ำอุ่น แน่นอนว่าไม่มีใครรู้ว่ารถยนต์หรือสิ่งอื่นใดที่ร้ายแรงจะผลิตจากนิทินอลหรือไม่ แต่คุณสมบัติของโลหะผสมนั้นน่าประทับใจ

อันไหนของ รู้จักกับวิทยาศาสตร์สารที่ผิดปกติที่สุด? ยังไม่มีข้อความ 2 โอ้! น้ำหรือไฮโดรเจนออกไซด์เป็นสารที่ผิดปกติมากที่สุดที่รู้จัก วิทยาศาสตร์สมัยใหม่- ยกเว้นอากาศ เป็นสิ่งที่คุ้นเคยที่สุดเช่นกัน น้ำครอบคลุมพื้นที่โลกถึง 70% และคิดเป็น 70% ของสมองของเรา

น้ำคือออกซิเจนที่เกิดพันธะกับไฮโดรเจน (ธาตุที่ง่ายและมีมากที่สุดในจักรวาล) ด้วยวิธีที่ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ก๊าซอื่นใดรวมกับไฮโดรเจนเพื่อผลิตก๊าซอื่น มีเพียงออกซิเจนและไฮโดรเจนเท่านั้นที่เป็นของเหลว

และต้องบอกว่าของเหลวนี้มีพฤติกรรมแตกต่างจากอย่างอื่นมากซึ่งในทางทฤษฎีแล้วมันไม่ควรมีอยู่เลย มีสัญญาณหกสิบหกประการที่น้ำถือเป็นความผิดปกติและสิ่งที่แปลกประหลาดที่สุดคือ: ไม่มีสิ่งอื่นใดในธรรมชาติเกิดขึ้นพร้อม ๆ กันในสามสถานะ - ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง ทะเลที่เต็มไปด้วยภูเขาน้ำแข็งใต้ท้องฟ้าที่มีเมฆมากอาจดูเป็นธรรมชาติโดยสมบูรณ์ แต่จากมุมมองทางเคมี มันไม่ใช่อย่างอื่นเลย สารส่วนใหญ่จะหดตัวเมื่อเย็นลง แต่ไม่ใช่น้ำ: เมื่ออุณหภูมิสูงถึง 4 °C น้ำจะขยายตัวและสูญเสียความหนาแน่น นี่คือสาเหตุที่น้ำแข็งลอยได้ และเหตุใดขวดไวน์ที่เหลืออยู่ในช่องแช่แข็งจึงระเบิด

โมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลสามารถสร้างพันธะกับโมเลกุลที่คล้ายกันอีกสี่โมเลกุลได้ เนื่องจากพันธะระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ น้ำจึงต้องใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง ตัวอย่างเช่น การทำน้ำร้อนต้องใช้พลังงานมากกว่าการทำความร้อนเตารีดถึงสิบเท่า

เนื่องจากน้ำสามารถดูดซับความร้อนได้จำนวนมากโดยไม่ต้องให้ความร้อน จึงช่วยรักษาสภาพอากาศให้คงที่บนโลกของเรา อุณหภูมิในมหาสมุทรมีเสถียรภาพมากกว่าอุณหภูมิบนบกถึงสามเท่า และความโปร่งใสของน้ำช่วยให้แสงทะลุผ่านได้ลึกมาก ทำให้สิ่งมีชีวิตในทะเลเป็นไปได้ หากไม่มีน้ำก็คงไม่มีชีวิตเลย และถึงแม้คุณจะสามารถเอามือจุ่มน้ำได้อย่างง่ายดาย แต่การบีบมันยากกว่าการบีบเพชรถึงสามเท่า และการกระแทกน้ำด้วยความเร็วสูงก็เหมือนกับการกระแทกเข้ากับคอนกรีต

แม้ว่าพันธะระหว่างโมเลกุลของน้ำจะแข็งแกร่ง แต่ทว่าพันธะเหล่านี้กลับไม่แข็งแรง พวกมันถูกฉีกออกจากกันอย่างต่อเนื่องและถูกสร้างขึ้นใหม่ ในไม่กี่วินาที แต่ละโมเลกุลของน้ำจะชนกับโมเลกุลของน้ำอื่น ๆ 10,000,000,000,000,000 ครั้ง

มีหลายสิ่งที่สามารถละลายในน้ำได้จนเรียกว่า "ตัวทำละลายสากล" หากคุณละลายโลหะในกรด คุณสามารถลืมมันไปตลอดกาล แต่ถ้าพูดว่ายิปซั่มละลายในน้ำแล้วหลังจากการระเหยก็จะยังคงเป็นยิปซั่ม ความสามารถอันน่าทึ่งในการละลายสสารโดยไม่ทำลายพวกมันทำให้น้ำกลายเป็นสสารที่ทำลายล้างมากที่สุดในโลก แม้จะฟังดูขัดแย้งกันก็ตาม ไม่ช้าก็เร็ว น้ำจะกัดกินทุกสิ่งตั้งแต่ท่อระบายน้ำเหล็กไปจนถึงแกรนด์แคนยอน

และเธอก็อยู่ทุกหนทุกแห่ง มีชั้นน้ำแข็งจำนวนมากบนดวงจันทร์และดาวอังคาร แม้แต่บนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ (ในส่วนที่เย็นกว่า) ก็พบร่องรอยของไอ บนโลก มีน้ำเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้นที่อยู่ในชั้นบรรยากาศ หากน้ำในชั้นบรรยากาศตกลงสู่พื้นโลกอย่างเท่าเทียมกัน ปริมาณน้ำฝนจะไม่เกิน 25 มม. น้ำส่วนใหญ่บนโลกไม่สามารถเข้าถึงได้โดยมนุษย์ โดยน้ำจะถูกกักขังลึกลงไปในส่วนลึก และถูกอุ้มไปที่นั่นเมื่อแผ่นเปลือกโลกทับซ้อนกันหรือยึดไว้ภายในโครงสร้างแร่ของหินเอง

หากน้ำที่ซ่อนอยู่ทะลุพื้นผิวโลก มันจะเต็มมหาสมุทรของเรามากกว่าสามสิบเท่า

มนุษย์พยายามค้นหาวัสดุที่ไม่ทิ้งโอกาสให้กับคู่แข่งมาโดยตลอด ตั้งแต่สมัยโบราณ นักวิทยาศาสตร์มองหาวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก ทั้งเบาที่สุดและหนักที่สุด ความกระหายในการค้นพบนำไปสู่การค้นพบก๊าซในอุดมคติและวัตถุสีดำในอุดมคติ เรานำเสนอให้คุณมากที่สุด สารมหัศจรรย์ในโลก

1.สารที่ดำที่สุด

สารที่ดำที่สุดในโลกเรียกว่า Vantablack และประกอบด้วยส่วนผสมของ ท่อนาโนคาร์บอน(ดูคาร์บอนและการดัดแปลงแบบ allotropic) พูดง่ายๆ ก็คือ วัสดุนี้ประกอบด้วย "เส้นขน" จำนวนนับไม่ถ้วน เมื่อติดอยู่ในนั้น แสงจะสะท้อนจากหลอดหนึ่งไปยังอีกหลอดหนึ่ง ด้วยวิธีนี้ ฟลักซ์แสงประมาณ 99.965% จะถูกดูดกลืน และมีเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่สะท้อนกลับออกมา
การค้นพบแวนทาแบล็กเปิดโอกาสอย่างกว้างขวางสำหรับการใช้วัสดุนี้ในด้านดาราศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ และทัศนศาสตร์

2.สารไวไฟมากที่สุด

คลอรีนไตรฟลูออไรด์เป็นสารไวไฟมากที่สุดเท่าที่มนุษย์รู้จัก เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงและทำปฏิกิริยาได้เกือบทั้งหมด องค์ประกอบทางเคมี- คลอรีนไตรฟลูออไรด์สามารถเผาคอนกรีตและจุดติดกระจกได้ง่าย! การใช้คลอรีนไตรฟลูออไรด์เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติเนื่องจากมีความไวไฟสูงเป็นพิเศษและเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรับประกันการใช้งานอย่างปลอดภัย

3.สารที่มีพิษร้ายแรงที่สุด

พิษที่รุนแรงที่สุดคือสารพิษโบทูลินั่ม เรารู้จักมันภายใต้ชื่อโบท็อกซ์ซึ่งเรียกว่าในด้านความงามและพบว่ามีการใช้งานหลัก โบทูลินั่ม ท็อกซิน คือ สารเคมีซึ่งถูกหลั่งออกมาจากแบคทีเรีย Clostridium botulinum นอกจากข้อเท็จจริงที่ว่าโบทูลินั่มทอกซินเป็นสารที่มีพิษมากที่สุดแล้ว ยังมีน้ำหนักโมเลกุลที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาโปรตีนอีกด้วย ความเป็นพิษอันน่าอัศจรรย์ของสารนี้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโบทูลินั่ม ทอกซิน เพียง 0.00002 มก.ต่อนาที/ลิตร ก็เพียงพอที่จะทำให้บริเวณที่ได้รับผลกระทบคร่าชีวิตมนุษย์ได้เป็นเวลาครึ่งวัน

4.สารที่ร้อนแรงที่สุด

นี่คือสิ่งที่เรียกว่าพลาสมาควาร์ก-กลูออน สสารนี้ถูกสร้างขึ้นโดยการชนอะตอมของทองคำด้วยความเร็วใกล้แสง พลาสมาควาร์ก-กลูออนมีอุณหภูมิ 4 ล้านล้านองศาเซลเซียส หากเปรียบเทียบกัน ตัวเลขนี้สูงกว่าอุณหภูมิดวงอาทิตย์ถึง 250,000 เท่า! น่าเสียดายที่อายุขัยของสสารถูกจำกัดไว้ที่หนึ่งในล้านล้านของหนึ่งล้านล้านวินาที

5. กรดกัดกร่อนมากที่สุด

ในการเสนอชื่อนี้ กรดฟลูออไรด์-พลวง H กลายเป็นแชมป์ กรดซัลฟิวริก- นี้เป็นอย่างมาก สารออกฤทธิ์ซึ่งอาจระเบิดได้หากเติมน้ำเพียงเล็กน้อย ไอของกรดนี้เป็นพิษร้ายแรง

6. สารที่ระเบิดได้มากที่สุด

มากที่สุด สารระเบิด- เฮปตาไนโตรคิวเบน มันมีราคาแพงมากและใช้สำหรับเท่านั้น การวิจัยทางวิทยาศาสตร์- แต่ออคโทเจนที่ระเบิดได้น้อยกว่าเล็กน้อยนั้นประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในกิจการทหารและในธรณีวิทยาเมื่อขุดเจาะบ่อน้ำ

7. สารกัมมันตภาพรังสีมากที่สุด

พอโลเนียม-210 เป็นไอโซโทปของพอโลเนียมที่ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ แต่ผลิตโดยมนุษย์ ใช้เพื่อสร้างแหล่งพลังงานขนาดจิ๋ว แต่ในขณะเดียวกันก็เป็นแหล่งพลังงานที่ทรงพลังมาก มีครึ่งชีวิตสั้นมาก จึงสามารถก่อให้เกิดการเจ็บป่วยจากรังสีอย่างรุนแรงได้

8.สารที่หนักที่สุด

แน่นอนว่านี่คือความสมบูรณ์ มีความแข็งสูงกว่าเพชรธรรมชาติเกือบ 2 เท่า คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟูลเลอไรต์ได้ในบทความของเรา วัสดุที่แข็งที่สุดในโลก

9. แม่เหล็กที่แข็งแกร่งที่สุด

แม่เหล็กที่แข็งแกร่งที่สุดในโลกทำจากเหล็กและไนโตรเจน ในปัจจุบัน รายละเอียดเกี่ยวกับสารนี้ไม่เปิดเผยต่อสาธารณะ แต่เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าซุปเปอร์แม่เหล็กตัวใหม่นี้มีพลังมากกว่าแม่เหล็กที่แข็งแกร่งที่สุดที่ใช้อยู่ในปัจจุบันถึง 18% - นีโอไดเมียม แม่เหล็กนีโอไดเมียมทำจากนีโอไดเมียม เหล็ก และโบรอน

10. สารที่มีของเหลวมากที่สุด

Superfluid Helium II แทบไม่มีความหนืดที่อุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ คุณสมบัตินี้มีสาเหตุมาจาก คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์รั่วไหลและเทออกจากภาชนะที่ทำจากวัสดุแข็งใดๆ Helium II มีแนวโน้มที่จะใช้เป็นตัวนำความร้อนในอุดมคติซึ่งความร้อนจะไม่กระจายไป

มีสิ่งมหัศจรรย์และวัสดุแปลกตามากมายในโลก แต่สิ่งเหล่านี้อาจเข้าข่ายเหมาะสมที่จะเข้าร่วมในหมวดหมู่ “สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดในบรรดาสิ่งที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้น” แน่นอนว่าสารเหล่านี้ "ละเมิด" กฎของฟิสิกส์เพียงแวบแรกเท่านั้น อันที่จริง ทุกอย่างได้รับการอธิบายทางวิทยาศาสตร์มานานแล้ว แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ทำให้สารเหล่านี้น่าแปลกใจน้อยลงก็ตาม

สารที่ละเมิดกฎฟิสิกส์:

1. เฟอร์โรฟลูอิดเป็นของเหลวแม่เหล็กซึ่งสามารถสร้างตัวเลขที่น่าสนใจและซับซ้อนได้ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะไม่มีสนามแม่เหล็ก แต่เฟอร์โรฟลูอิดก็มีความหนืดและไม่ธรรมดา แต่ทันทีที่คุณมีอิทธิพลต่อมันด้วยความช่วยเหลือของสนามแม่เหล็ก อนุภาคของมันจะเรียงตัวตามแนวแรง - และสร้างบางสิ่งที่อธิบายไม่ได้...

2. Airgel ควันแช่แข็ง(“ควันแช่แข็ง”) ประกอบด้วยอากาศ 99 เปอร์เซ็นต์ และซิลิคอนแอนไฮไดรด์ 1 เปอร์เซ็นต์ ผลลัพธ์ที่ได้คือเวทย์มนตร์ที่น่าประทับใจ โดยมีอิฐลอยอยู่ในอากาศและอื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้เจลนี้ยังทนไฟอีกด้วย

เนื่องจากแทบจะมองไม่เห็น แอโรเจลจึงสามารถรับน้ำหนักได้เกือบเหลือเชื่อ ซึ่งมากกว่าปริมาตรของสารที่ใช้ไปถึง 4,000 เท่า และตัวมันเองก็เบามากด้วย ใช้ในอวกาศ เช่น เพื่อ "ดักจับ" ฝุ่นจากหางของดาวหาง และเพื่อ "ป้องกัน" ชุดนักบินอวกาศ ในอนาคตนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ามันจะปรากฏในบ้านหลายหลังซึ่งเป็นวัสดุที่สะดวกมาก

3.เพอร์ฟลูออโรคาร์บอนเป็นของเหลวที่ประกอบด้วย จำนวนมากออกซิเจน ซึ่งจริงๆ แล้ว คุณสามารถหายใจได้ สารนี้ได้รับการทดสอบย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ผ่านมา: กับหนู ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในระดับหนึ่ง น่าเสียดายที่มีเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้น: หนูทดลองในห้องปฏิบัติการเสียชีวิตหลังจากใช้เวลาหลายชั่วโมงในภาชนะที่มีของเหลว นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าสิ่งสกปรกเป็นสาเหตุ...

ปัจจุบัน เพอร์ฟลูออโรคาร์บอนถูกนำมาใช้ในการตรวจอัลตราซาวนด์และแม้แต่การสร้างเลือดเทียม ห้ามใช้สารนี้อย่างควบคุมไม่ได้ไม่ว่าในกรณีใด เนื่องจากไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด ตัวอย่างเช่น บรรยากาศ "ร้อน" มากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 6,500 เท่า

4.ตัวนำยืดหยุ่นผลิตจาก "ส่วนผสม" ของของเหลวไอออนิกและท่อนาโนคาร์บอน นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถรับสิ่งประดิษฐ์นี้ได้เพียงพอ ท้ายที่สุดแล้ว ตัวนำเหล่านี้สามารถยืดออกได้โดยไม่สูญเสียคุณสมบัติ จากนั้นจึงกลับสู่ขนาดเดิม ราวกับว่าไม่มีอะไรเกิดขึ้น และนี่เป็นเหตุผลที่ต้องคิดอย่างจริงจังเกี่ยวกับอุปกรณ์ยืดหยุ่นทุกประเภท

5. ของไหลที่ไม่ใช่นิวตัน- นี่คือของเหลวที่คุณสามารถเดินได้: เมื่อใช้แรงก็จะแข็งตัว นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาวิธีใช้ความสามารถนี้ ของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันในการพัฒนาอุปกรณ์และเครื่องแบบของกองทัพบก ผ้าที่นุ่มสบายจะแข็งเมื่อถูกกระสุนปืน และกลายเป็นเสื้อเกราะกันกระสุน

6. อลูมิเนียมออกไซด์โปร่งใสและในเวลาเดียวกัน พวกเขาวางแผนที่จะใช้โลหะที่แข็งแกร่งทั้งเพื่อสร้างอุปกรณ์ทางทหารที่ทันสมัยยิ่งขึ้น และในอุตสาหกรรมยานยนต์ และแม้กระทั่งในการผลิตหน้าต่าง ทำไมจะไม่ได้: มองเห็นได้ดีและในขณะเดียวกันก็ไม่แตกหัก

7.ท่อนาโนคาร์บอนมีอยู่แล้วในย่อหน้าที่สี่ของบทความ และตอนนี้ - การประชุมใหม่ และทั้งหมดเป็นเพราะความเป็นไปได้นั้นกว้างมากและคุณสามารถพูดคุยเกี่ยวกับความสุขทุกประเภทได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นวัสดุที่ทนทานที่สุดในบรรดาวัสดุทั้งหมดที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้น

ด้วยความช่วยเหลือของวัสดุนี้ เธรดที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ขนาดกะทัดรัดพิเศษ และอื่นๆ อีกมากมายได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว และในอนาคตก้าวจะเพิ่มขึ้นเท่านั้น: แบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงพิเศษ แผงโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น และแม้แต่ เคเบิลลิฟต์อวกาศแห่งอนาคต...

8.ทรายที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำก็คือ ทรัพย์สินทางกายภาพโมเลกุลที่ "แสวงหา" เพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับน้ำ โมเลกุลในกรณีนี้เรียกว่าไม่ชอบน้ำ

โมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำมักจะไม่มีขั้วและ "ชอบ" ที่จะเป็นหนึ่งในโมเลกุลที่เป็นกลางและตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วอื่นๆ ดังนั้นน้ำบนพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำซึ่งมีมุมสัมผัสสูงจะรวมตัวกันเป็นหยด และน้ำมันที่เข้าสู่อ่างเก็บน้ำจะถูกกระจายไปทั่วพื้นผิว