Саме рідка речовина. Речовини з надзвичайними властивостями. Скільки молекул води в океані

У цьому (2007 - П. З.) Році ми хочемо розповісти вам, шановні читачі, про воду. Цей цикл статей так і буде називатися: цикл води. Напевно, немає сенсу говорити про те, наскільки важливо це речовина для всіх природничих наукі для кожного з нас. Не випадково багато хто намагається спекулювати на інтересі до води, взяти хоча б нашумілий фільм "Велика таємниця води", які привернув увагу мільйонів людей. З іншого боку, не можна спрощувати ситуацію і говорити, що ми знаємо про воду все; це зовсім не так, вода була і залишається найбільш незвичайним речовиною в світі. Щоб в деталях розглянути особливості води, потрібен грунтовна розмова. А починаємо ми його главами з чудової книги засновника нашого журналу академіка І.В. Петрянова-Соколова, яка вийшла у видавництві "Педагогіка" у 1975 році. Ця книжка, до речі, цілком може служити зразком науково-популярного розмови великого вченого з таким непростим читачем, як учень середньої школи.

Чи все вже відомо про воду?

Зовсім ще недавно, в 30-х роках ХХ століття, хіміки були впевнені, що склад води їм добре відомий. Але одного разу одному з них довелося виміряти щільність залишку води після електролізу. Він був здивований: щільність виявилася на кілька стотисячних часткою вище нормальної. У науці немає нічого незначного. Ця незначна різниця зажадала пояснення. В результаті вчені відкрили багато нових великих таємниць природи. Вони дізналися, що вода дуже складна. Були знайдені нові ізотопні форми води. Здобута зі звичайної важка вода; виявилося, що вона абсолютно необхідна для енергетики майбутнього: при термоядерної реакції дейтерій, виділений з літра води, дасть стільки ж енергії, як 120 кг вугілля. Тепер у всіх країнах світу фізики завзято і невтомно працюють над вирішенням цієї великої завдання. А почалося все з простого вимірювання звичайнісінькою, буденною і нецікавою величини - щільність води була виміряна точніше на зайвий десятковий знак. Кожне нове, більш точне вимірювання, кожен новий вірний розрахунок, кожне нове спостереження не тільки підвищує впевненість в знанні і надійності вже добутого і відомого, але і розсуває кордони невідомого і ще не пізнаного і прокладає до них нові шляхи.

Що ж таке звичайна вода?

Такий води у світі немає. Ніде немає звичайної води. Вона завжди незвичайна. Навіть за ізотопним складом вода в природі завжди різна. Склад залежить від історії води - від того, що з нею відбувалося в нескінченному різноманітті її круговороту в природі. При випаровуванні вода збагачується протієм, і вода дощу тому відмінна від води озера. Вода річки не схожа на морську воду. У закритих озерах вода містить більше дейтерію, ніж вода гірських струмків. У кожному джерелі свій ізотопний склад води. Коли взимку замерзає вода в озері, ніхто з тих, хто катається на ковзанах, і не підозрює, що ізотопний склад льоду змінився: в ньому зменшився вміст важкого водню, але підвищилася кількість важкого кисню. Вода з танучого льоду інша і відрізняється від води, з якої лід був отриманий.

Що таке легка вода?

Це та сама вода, формулу якої знають усі школярі - H 2 16 O. Але такої води в природі немає. Таку воду з величезними труднощами приготували вчені. Вона їм знадобилася для точного вимірювання властивостей води, і в першу чергу для виміру її щільності. Поки така вода існує тільки в кількох найбільших лабораторіях світу, де вивчають властивості різних ізотопних з'єднань.

Що таке важка вода?

І цієї води в природі немає. Строго кажучи, потрібно було б називати важкої воду, що складається тільки з одних важких ізотопів водню і кисню, D 2 18 O, але такої води немає навіть і в лабораторіях вчених. Звичайно, якщо ця вода знадобиться науці чи техніці, вчені зможуть знайти спосіб, як її отримати: і дейтерію, і важкого кисню в природній воді скільки завгодно.

В науці та ядерній техніці прийнято умовно називати важкою водою тяжеловодородную воду. Вона містить тільки дейтерій, в ній зовсім немає звичайного, легкого ізотопу водню. Ізотопний склад по кисню в цій воді відповідає зазвичай складу кисню повітря.

Ще зовсім недавно ніхто в світі і не підозрював, що така вода існує, а тепер у багатьох країнах світу працюють гігантські заводи, переробні мільйони тонн води, щоб витягти з неї дейтерій і отримати чисту важку воду.

Чи багато різних вод міститься у воді?

У якій воді? У тій, що ллється з водопровідного крана, куди вона прийшла з річки, важкої води D 2 16 O близько 150 г на тонну, а тяжелокіслородной (H 2 17 O і H 2 18 O разом) майже 1800 г на тонну води. А в воді з Тихого океануважкої води майже 165 г на тонну.

У тонні льоду одного з великих льодовиків Кавказу важкої води на 7 г більше, ніж у річковій воді, а тяжелокіслородной води стільки ж. Але зате в воді потічків, що біжать з цього льодовика, D 2 16 O виявилося менше на 7 г, а H 2 18 O - на 23 г більше, ніж у річковій.

Тритієва вода T 2 16 O випадає на землю разом з опадами, але її дуже мало - всього лише 1 г на мільйон мільйонів тонн дощової води. В океанській воді її ще менше.

Строго кажучи, вода завжди і всюди різна. Навіть в снігу, що випадає в різні дні, Різний ізотопний склад. Звичайно, відмінність невелика, всього 1-2 г на тонну. Тільки, мабуть, дуже важко сказати - мало це чи багато.

У чому ж відмінність між легкої природного і важкою водою?

Відповідь на це питання буде залежати від того, кому він заданий. Кожен з нас не сумнівається, що з водою-то він знаком добре. Якщо кожному з нас показати три склянки зі звичайною, важкої і легкої водою, то кожен дасть абсолютно чіткий і певний відповідь: у всіх трьох посудинах проста чиста вода. Вона однаково прозора і безбарвна. Ні на смак, ні на запах не можна знайти між ними ніякої різниці. Це все - вода. Хімік на це питання відповість майже так само: між ними немає майже ніякої різниці. Всі їх хімічні властивості майже невиразні: в кожній з цих вод натрій буде однаково виділяти водень, кожна з них при електролізі буде однаково розкладатися, все їх хімічні властивості будуть майже збігатися. Воно й зрозуміло: адже хімічний склад у них однаковий. Це вода.

Фізик не погодиться. Він вкаже на помітну різницю в їх фізичні властивості: і киплять і замерзають вони при різних температурах, щільність у них різна, пружність їх пара теж трохи різна. І при електролізі вони розкладаються з різною швидкістю. Легка вода трохи швидше, а важка - повільніше. Різниця в швидкостях незначна, але залишок води в електролізері виявляється трохи збагаченим важкою водою. Таким шляхом вона і була відкрита. Зміни в ізотопний склад мало впливають на фізичні властивості речовини. Ті з них, які залежать від маси молекул, змінюються помітніше, наприклад швидкості дифузії молекул пара.

Біолог, мабуть, стане в глухий кут і не відразу зуміє знайти відповідь. Йому потрібно буде над питанням про відмінність між водою з різним ізотопним складом ще чимало попрацювати. Зовсім недавно всі вважали, що у важкій воді живі істоти не можуть жити. Її навіть мертвої водою називали. Але виявилося, що якщо дуже повільно, обережно і поступово замінювати протий в воді, де живуть деякі мікроорганізми, на дейтерій, то можна їх привчити до важкій воді і вони будуть в ній непогано жити і розвиватися, а звичайна вода для них стане шкідливою.

Скільки молекул води в океані?

Одна. І ця відповідь не зовсім жарт. Звичайно, кожен може, подивившись в довідник і дізнавшись, скільки в Світовому океані води, легко порахувати, скільки всього в ньому міститься молекул H 2 O. Але така відповідь буде не цілком вірним. Вода - речовина особливе. Завдяки своєрідному будовою окремі молекули взаємодіють між собою. виникає особлива хімічний зв'язоквнаслідок того, що кожен з атомів водню однієї молекули відтягує до себе електрони атомів кисню в сусідніх молекулах. За рахунок такої водневої зв'язку кожна молекула води виявляється досить міцно пов'язаної з чотирма сусідніми молекулами.

Як же все-таки побудовані молекули води в воді?

На жаль, цей дуже важливе питаннявивчений ще недостатньо. Будова молекул в рідкій воді дуже складно. Коли лід плавиться, його сітчаста структура частково зберігається в утворюється воді. Молекули в талій воді складаються з багатьох простих молекул- з агрегатів, які зберігали властивості льоду. При підвищенні температури частина їх розпадається, їх розміри стають менше.

Взаємне тяжіння веде до того, що середній розмір складної молекули води в рідкій воді значно перевищує розміри однієї молекули води. таке надзвичайне молекулярну будовуводи обумовлює її надзвичайні фізико-хімічні властивості.

Яка повинна бути щільність води?

Правда, дуже дивне запитання? Згадайте, як було встановлено одиниця маси - один грам. Це маса одного кубічного сантиметраводи. Значить, не може бути ніякого сумніву в тому, що щільність води повинна бути тільки такою, яка вона є. Чи можна в цьому сумніватися? Можна, можливо. Теоретики підрахували, що якби вода не зберігала пухку, льодоподібну структуру в рідкому стані і її молекули були б упаковані щільно, то і щільність води була б набагато вище. При 25 ° C вона була б однаково не 1,0, а 1,8 г / см 3.

При якій температурі вода повинна кипіти?

Це питання теж, звичайно, дивний. Вірно, при ста градусах. Це знає кожен. Більше того, саме температура кипіння води при нормальному атмосферному тискуі обрана в якості однієї з опорних точок температурної шкали, умовно позначеної 100 ° C. Однак питання поставлене інакше: при якій температурі вода повинна кипіти? Адже температури кипіння різних речовин невипадкові. Вони залежать від положення елементів, що входять до складу їх молекул, в періодичної системіМенделєєва.

Якщо порівнювати між собою однакові за складом хімічні сполукирізних елементів, що належать до однієї і тієї ж групи таблиці Менделєєва, то легко помітити, що чим менше атомний номер елемента, чим менше його атомна вага, тим нижче температура кипіння його сполук. вода по хімічним складомможе бути названа гидридом кисню. H 2 Te, H 2 Se і H 2 S - хімічні аналоги води. Якщо визначити температуру кипіння гідриду кисню по положенню його в періодичній таблиці, то виявиться, що вода повинна кипіти при -80 ° C. Отже, вода кипить приблизно на сто вісімдесят градусів вище, ніж повинна кипіти. Температура кипіння води - це найбільш звичайне її властивість - виявляється надзвичайним і дивним.

При якій температурі вода замерзає?

Чи не правда, питання не менш дивний, ніж попередні? Ну хто ж не знає, що вода замерзає при нулі градусів? Це друга опорна точка термометра. Це звичайнісіньке властивість води. Але ж і в цьому випадку можна запитати: при якій температурі вода повинна замерзати відповідно до своєї хімічної природою? Виявляється, гідрид кисню на підставі його положення в таблиці Менделєєва мав би укріпляти при ста градусах нижче нуля.

З того, що температура плавлення і кипіння гідриду кисню - його аномальні властивості, Випливає, що в умовах нашої Землі рідке і тверде стану його також аномальні. Нормальним мало б бути тільки газоподібний стан води.

Скільки існує газоподібних станів води?

Тільки одне - пар. А пар теж тільки один? Звичайно ні, парів води стільки ж, скільки існує різних вод. Водяна пара, різні за ізотопним складом, мають хоча і дуже близькими, але все ж різними властивостями: у них різна щільність, при одній і тій же температурі вони трохи відрізняються по пружності в насиченому стані, у них трохи різні критичні тиску, різна швидкість дифузії.

Чи може вода пам'ятати?

Таке питання звучить, треба визнати, дуже незвично, але він цілком серйозний і дуже важливий. Він стосується великий фізико-хімічної проблеми, яка в своїй найбільш важливої ​​частини ще не досліджена. Це питання тільки поставлений в науці, але відповіді на нього вона ще не знайшла.

Питання в тому, впливає чи ні попередня історія води на її фізико-хімічні властивості і чи можливо, досліджуючи властивості води, дізнатися, що відбувалося з нею раніше, - змусити саму воду "згадати" і розповісти нам про це. Так, можливо, хоч і здається дивним. Найпростіше це можна зрозуміти на простому, але дуже цікавому і незвичайному прикладі - на пам'яті льоду.

Лід - це ж вода. Коли вода випаровується - змінюється ізотопний склад води і пари. Легка вода випаровується хоча і в незначній мірі, але швидше важкою.

При випаровуванні природної води склад змінюється з ізотопного змістом не тільки дейтерію, а й важкого кисню. Ці зміни ізотопного складу пара дуже добре вивчені, і так само добре досліджена їх залежність від температури.

Нещодавно вчені поставили чудовий досвід. В Арктиці, в товщі величезного льодовика на півночі Гренландії, була закладена свердловина і висвердлите і витягнутий гігантський крижаний керн довжиною майже півтора кілометри. На ньому були чітко помітні річні шари наростаючого льоду. По всій довжині керна ці шари були піддані ізотопного аналізу, і по відносним вмістом важких ізотопів водню і кисню - дейтерію і 18 O були визначені температури освіти річних шарів льоду на кожній дільниці керна. Дата освіти річного шару визначалася прямим відліком. Таким чином була відновлена ​​кліматична обстановка на Землі протягом тисячоліть. Вода все це зуміла запам'ятати і записати в глибинних шарах гренландського льодовика.

В результаті ізотопних аналізів шарів льоду була побудована вченими крива зміни клімату на Землі. Виявилося, середня температура у нас схильна до віковим коливанням. Було дуже холодно в XV столітті, в кінці XVII століття і в початку XIX. Найзапекліші роки були 1550 і 1930.

Те, що зберегла в пам'яті вода, повністю співпало з записами в історичних хроніках. Виявлена ​​за ізотопним складом льоду періодичність зміни клімату дозволяє прогнозувати середню температуру в майбутньому на нашій планеті.

Це все абсолютно зрозуміло і ясно. Хоча і дуже дивна тисячолітня хронологія погоди на Землі, записана в товщі полярного льодовика, але ізотопне рівновагу досить добре вивчено і ніяких загадкових проблем в цьому поки немає.

Тоді в чому ж полягає загадка «пам'яті» води?

Справа в тому, що за останні рокив науці поступово накопичилося багато вражаючих і абсолютно незрозумілих фактів. Одні з них встановлені твердо, інші вимагають кількісного надійного підтвердження, і всі вони ще чекають свого пояснення.

Наприклад, ще ніхто не знає, що відбувається з водою, що протікає крізь сильне магнітне поле. Фізики-теоретики зовсім впевнені, що нічого з нею при цьому відбуватися не може і не відбувається, підкріплюючи свою переконаність цілком достовірними теоретичними розрахунками, з яких випливає, що після припинення дії магнітного полявода повинна миттєво повернутися до свого попереднього стану і залишитися такою, якою була. А досвід показує, що вона змінюється і стає іншою.

Зі звичайної води в паровому котлі розчинені солі, виділяючись, відкладаються щільним і твердим, як камінь, шаром на стінках котельних труб, а з омагниченной води (так її тепер стали називати в техніці) випадають у вигляді пухкого осаду, зваженого у воді. Начебто різниця невелика. Але це залежить від точки зору. На думку працівників теплових електростанцій, ця різниця виключно важлива, так як омагніченная вода забезпечує нормальну і безперебійну роботу гігантських електростанцій: чи не заростають стіни труб парових котлів, вище теплопередача, більше вироблення електроенергії. На багатьох теплових станціях давно встановлена ​​магнітна підготовка води, а як і чому вона працює, не знають ні інженери, ні вчені. Крім того, на досвіді помічено, що після магнітної обробки води в ній прискорюються процеси кристалізації, розчинення, адсорбції, змінюється змочування ... правда, у всіх випадках ефекти невеликі і важко відтворювані. Але яким чином в науці можна оцінити, що таке мало і що - багато? Хто візьметься це зробити? Дія магнітного поля на воду (обов'язково швидкоплинну) триває малі частки секунди, а "пам'ятає" вода про це десятки годин. Чому - невідомо. У цьому питанні практика далеко випередила науку. Адже навіть невідомо, на що саме діє магнітна обробка - на воду або на що містяться в ній домішки. Чистої-то води не буває.

"Пам'ять" води не обмежується тільки збереженням наслідків магнітного впливу. У науці існують і поступово накопичуються багато фактів і спостереження, які показують, що вода нібито "пам'ятає" і про те, що вона раніше була заморожена. Тала вода, недавно вийшла при таненні шматка льоду, як ніби-то теж відрізняється від тієї води, з якої цей шматок льоду утворився. У талій воді швидше і краще проростають насіння, швидше розвиваються паростки; навіть начебто б швидше ростуть і розвиваються курчата, які отримують талу воду. Крім дивовижних властивостей талої води, встановлених біологами, відомі і чисто фізико-хімічні відмінності, наприклад тала вода відрізняється по в'язкості, за значенням діелектричної проникності. В'язкість талої води приймає своє звичайне для води значення тільки через 3-6 діб після плавлення. Чому це так (якщо це так), теж ніхто не знає. Більшість дослідників називають цю область явищ "структурної пам'яттю" води, вважаючи, що всі ці дивні прояви впливу попередньої історії води на її властивості пояснюються зміною тонкої структуриїї молекулярного стану. Може бути, це і так, але ... назвати - це ще не означає пояснити. Як і раніше в науці існує важлива проблема: Чому і як вода "пам'ятає", що з нею було.

Чи знає вода, що відбувається в космосі?

Це питання зачіпає область настільки незвичайних, настільки таємничих, до сих пір абсолютно незрозумілих, спостережень, що вони цілком виправдовують подібну формулювання питання. Експериментальні факти нібито встановлені твердо, але пояснення для них поки що не знайдено.

Вражаюча загадка, до якої відноситься питання, була встановлена ​​не відразу. Вона відноситься до малопомітним і начебто б дріб'язкового явищу, не має серйозного значення. Це явище пов'язане з найтоншими і поки незрозумілими властивостями води, важко доступними кількісному визначенню, - зі швидкістю хімічних реакцій у водних розчинах і головним чином зі швидкістю освіти і випадання в осад важкорозчинних продуктів реакції. Це теж одне з незліченних властивостей води.

Так ось, в однієї і тієї ж реакції, що проводиться в одних і тих же умовах, час появи перших слідів осаду не постійно. Хоча цей факт був давним-давно відомий, хіміки на нього уваги не звертали, задовольняючись, як це ще часто буває, поясненням "випадковими причинами". Але поступово, у міру розвитку теорії швидкостей реакції і вдосконалення методики дослідження, цей дивний факт став викликати подив.

Незважаючи на самі ретельні заходи в проведенні досвіду в абсолютно постійних умовах, результат все одно не відтворюється: то осад випадає одразу, то доводиться досить довго чекати його появи.

Здавалося б, чи не все одно - випадає осад у пробірці за одну, дві або через двадцять секунд? Яке це може мати значення? Але в науці, як і в природі, немає нічого що не має значення.

Дивна невоспроизводимость все більш і більш займала вчених. І нарешті був організований і здійснений зовсім небувалий експеримент. Сотні добровільних дослідників-хіміків у всіх частинах земної куліза єдиною, заздалегідь розробленою програмою одночасно, в один і той же момент по світовим часом знову і знову повторювали один і той же простий досвід: визначали швидкість появи перших слідів осаду твердої фази, що утворюється в результаті реакції у водному розчині. Досвід тривав майже п'ятнадцять років, було проведено понад триста тисяч повторень.

Поступово стала вимальовуватися дивовижна картина, незрозуміла і загадкова. Виявилося, що властивості води, що визначають перебіг в водному середовищіхімічної реакції, залежать від часу.

Сьогодні реакція протікає зовсім інакше, ніж в той же момент вона йшла вчора, і завтра вона буде йти знову по-іншому.

Відмінності були невеликі, але вони існували і вимагали уваги, дослідження і наукового пояснення.

Результати статистичної обробки матеріалів цих спостережень привели вчених до вражаючого висновку: виявилося, що залежність швидкості реакції від часу для різних частинземної кулі абсолютно однакова.

Це означає, що існують якісь таємничі умови, що змінюються одночасно на всій нашій планеті і впливають на властивості води.

Подальша обробка матеріалів привела вчених до ще більш несподіваного слідству. Виявилося, що події, які відбуваються на Сонці, якимось чином відображаються на воді. Характер реакції у воді слід ритму сонячної активності - появи плям і спалахів на Сонці.

Але і цього мало. Було виявлено ще більш неймовірне явище. Вода якимось незбагненним шляхом відгукується на те, що відбувається в космосі. Була встановлена ​​чітка залежність від зміни відносної швидкості Землі в її русі в космічному просторі.

Таємнича зв'язок води і подій, що відбуваються у Всесвіті, поки не піддається поясненню. А яке значення може мати зв'язок між водою і космосом? Ніхто ще не може знати, наскільки воно велике. У нашому тілі близько 75% води; на нашій планеті немає життя без води; в кожному живому організмі, в кожній його клітинці протікають незліченні хімічні реакції. Якщо на прикладі простої і грубої реакції помічено вплив подій в космосі, то поки навіть і уявити собі не можна, як велике може бути значення цього впливу на глобальні процеси розвитку життя на Землі. Напевно, буде дуже важливою і цікавою наука майбутнього - космобіолог. Одним з її головних розділів стане вивчення поведінки і властивостей води в живому організмі.

Чи всі властивості води зрозумілі вченим?

Звичайно, ні! Вода - загадкове речовина. До сих пір вчені не можуть ще зрозуміти і пояснити дуже багато її властивості.

Чи можна сумніватися, що всі подібні загадки будуть успішно вирішені наукою. Але буде відкрито чимало нових, ще більш дивних, загадкових властивостей води - самого незвичайного речовини в світі.

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

Дивовижні речовини з цікавими хімічними і фізичними властивостями, які створені наукою.

Метал, який плавиться в ваших руках.

Існування рідких металів, таких як ртуть, і здатність металів приймати рідкий стан при певній температурі загальновідомі. Але твердий метал, що тане в руках як морозиво - це незвичайне явище. Цей метал називається галієм. Він плавиться при кімнатній температурі і для практичного використання непридатний. Якщо помістити предмет з галію в склянку з гарячою рідиною, він розчиниться прямо на ваших очах. Крім того, галій здатний зробити алюміній дуже крихким - досить просто помістити краплю галію на алюмінієву поверхню.

Газ, здатний утримувати тверді предмети.

Цей газ важчий за повітря, і якщо наповнити їм закритий контейнер, він осяде на дно. Так само, як вода, гексафторид сірки здатний витримати менш щільні об'єкти, наприклад, кораблик з фольги. безбарвний газутримає предмет на своїй поверхні, і створиться враження, що кораблик парить. Гексафторид сірки можна вичерпати з контейнера звичайним склянкою - тоді кораблик плавно опуститься на дно.

Крім того, за рахунок своєї ваги газ знижує частоту будь-якого звуку, що проходить крізь нього, і якщо вдихнути трохи гексафториду сірки, ваш голос буде звучати як зловісний баритон Доктора Зло.

Гідрофобні покриття.

Зелена плитка на фото - зовсім не желе, а підфарбована вода. Вона знаходиться на плоскій пластині, по краях обробленої гідрофобним покриттям. Покриття відштовхує воду, і краплі приймають опуклу форму. В середині білої поверхні є ідеальний необроблений квадрат, і вода накопичується там. Крапля, вміщена на оброблену область, негайно потече до необробленої частини і зіллється з іншою водою. Якщо ви макнёте оброблений гідрофобним покриттям палець в стакан з водою, він залишиться повністю сухим, а навколо нього утворюється "бульбашка" - вода буде відчайдушно намагатися втекти від вас. На основі таких речовин планується створення водовідштовхувальним одягу і стекол для автомобілів.

Спонтанно вибухає порошок.

Нітрид трііода виглядає як клубок бруду, але зовнішність оманлива: цей матеріал настільки нестабільний, що легкого дотику пера досить, щоб стався вибух. Використовується матеріал виключно для експериментів - його небезпечно навіть переміщати з місця на місце. Коли матеріал вибухає, з'являється гарний фіолетовий дим. Аналогічною речовиною є фульминат срібла - він також не застосовується ніде і годиться хіба що для виготовлення бомб.

Гарячий лід.

Гарячий лід, відомий також як ацетат натрію, являє собою рідину, що твердіє при найменшому впливі. Від простого дотику він з рідкого стану миттєво трансформується в твердий як лід кристал. На всій поверхні утворюються візерунки, як на вікнах в мороз, процес триває кілька секунд - поки все речовина не «замерзне». При натисканні утворюється центр кристалізації, від якого молекулам по ланцюжку передається інформація про новий стан. Звичайно, в результаті утворюється зовсім не лід - як випливає з назви, речовина на дотик досить тепле, охолоджується дуже повільно і використовується для виготовлення хімічних грілок.

Метал, що володіє пам'яттю.

Нитинол, сплав нікелю й титану, має вражаючу здатність «запам'ятовувати» свою первісну форму і повертатися до неї після деформації. Все, що для цього потрібно - трохи тепла. Наприклад, можна крапнути на сплав теплою водою, і він прийме первісну форму незалежно від того, наскільки сильно був до цього спотворений. В даний час розробляються способи його практичного застосування. Наприклад, було б розумно робити з такого матеріалу окуляри - якщо вони випадково погнуться, потрібно просто підставити їх під струмінь теплої води. Звичайно, невідомо чи будуть коли-небудь робити з нітінолу автомобілі або ще щось серйозне, але властивості сплаву вражають.

яке з відомих науціречовин найдивніше? Н 2 О! вода, Або оксид водню, - саме незвичайне речовина з усіх відомих сучасній науці. За винятком, мабуть, повітря вона ж - і саме знайоме. Вода покриває 70% площі Землі і становить 70% наших з вами мізків.

Вода - це кисень, пов'язаний з воднем (найпростішим і найпоширенішим елементом у всьому Всесвіті) найпростішим можливим способом. Будь-який інший газ в поєднанні з воднем дає ще один газ; лише кисень і водень разом - рідина.

І рідина ця, треба сказати, поводиться настільки відмінно від всього іншого, що теоретично її не повинно існувати зовсім. Відомо шістдесят шість ознак, за якими вода вважається аномалією, і найсвоєрідніший з них такий: ніщо більше в природі не зустрічається одночасно в трьох станах - газоподібному, рідкому і твердому. Море, повне айсбергів під хмарним небом, може, і виглядає цілком природним, але з точки зору хімії це аж ніяк не так. Більшість речовин стискаються при охолодженні - але не вода: коли температура досягає 4 ° C, вода розширюється і втрачає в щільності. Ось чому лід плаває, а залишена в морозильнику пляшка з вином вибухає.

Кожна з молекул води може утворювати зв'язку з чотирма іншими такими ж молекулами. Через ці міжмолекулярних зв'язківводі для переходу з одного стану в інший потрібно багато енергії. Наприклад, щоб нагріти воду, енергії потрібно в десять разів більше, ніж для нагріву заліза.

Оскільки вода здатна, чи не нагріваючись, поглинати багато тепла, вона допомагає підтримувати стійкий клімат на нашій планеті. Температури в океанах в три рази стабільніше температур на суші, а завдяки прозорості води світло проникає в самі її глибини, забезпечуючи можливість життя в море. Без води життя не було б взагалі. І хоча ви без праці можете опустити в воду руку, стиснути її в три рази важче, ніж стиснути алмаз, а вдаритися на великій швидкості про воду - це все одно що вліпили в бетон.

Незважаючи на міцність зв'язків між молекулами води, зв'язку ці, на жаль, не міцні. Вони безперервно розриваються і створюються знову: за секунду кожна з молекул води стикається з іншими молекулами води 10 000 000 000 000 000 разів.

У воді можна розчинити так багато всього, що її називають «універсальним розчинником». Якщо розчинити метал в кислоті, можна забути про нього назавжди. Але якщо в воді розчинити, скажімо, гіпс, то після випарювання він так і залишиться гіпсом. Настільки дивовижна здатність розчиняти речовини, не знищуючи їх, робить воду, як це не парадоксально звучить, найбільш руйнівною субстанцією на планеті. Рано чи пізно вода роз'їдає все - від залізної водостічної труби до Великого каньйону.

І вона - всюди. На Місяці і Марсі є солідні відкладення льоду; навіть на поверхні Сонця (в більш прохолодних його ділянках) виявлені сліди пара. На Землі лише крихітна частина всієї води знаходиться в атмосфері. Якби вся атмосферна вода рівномірно випала на землю по всьому світу дощового осаду вийшло б не більше 25 мм. Велика частина води на Землі недоступна для людини: вона замкнена глибоко в надрах, віднесена туди при перекритті тектонічних плит або утримувана всередині мінеральної структури самих скельних порід.

Якби прихована водапрорвалася на поверхню Землі, вона ще тридцять разів заповнила б усі наші океани.

Людина завжди прагнув відшукати матеріали, які не залишають жодних шансів своїм конкурентам. З давніх-давен вчені шукали найтвердіші матеріали в світі, найлегші і найважчі. Жага відкриттів призвела до відкриття ідеального газу і ідеально чорного тіла. Представляємо вам найдивніші речовини в світі.

1. Саме чорне речовина

Саме чорна речовина в світі називається Vantablack і складається із сукупності вуглецевих нанотрубок(Див. Вуглець і його аллотропние модифікації). Простіше кажучи, матеріал складається з незліченної безлічі «волосків», потрапивши в які, світло відскакує від однієї трубки до іншого. Таким чином поглинається близько 99,965% світлового потоку і лише незначна частина відбивається назад назовні.
Відкриття Vantablack відкриває широкі перспективи застосування цього матеріалу в астрономії, електроніці та оптиці.

2. Саме горюча речовина

Трифторид хлору є горючою речовиною з коли-небудь відомих людству. Є найсильнішим окислювачем і реагує практично з усіма хімічними елементами. Трифторид хлору здатний пропалити бетон і легко запалює скло! Застосування трифторида хлору практично неможливо через його феноменальною займистості і неможливості забезпечити безпеку використання.

3. Саме отруйна речовина

Найсильніша отрута - це ботулотоксин. Ми знаємо його під назвою ботокс, саме так він називається в косметології, де знайшов своє основне застосування. Ботулотоксин - це хімічна речовина, Яке виділяють бактерії Clostridium botulinum. Крім того, що ботулотоксин - саме отруйна речовина, так він ще й володіє найбільшою молекулярною масою серед білків. Про феноменальну отруйності речовини говорить той факт, що досить всього 0,00002 мг хв / л ботулотоксину, щоб на півдня зробити зону ураження смертельно небезпечною для людини.

4. Саме гаряче речовина

Це, так званий, кварк-глюонна плазма. Речовина була створено за допомогою зіткненням атомів золота при майже світлової швидкості. Кварк-глюонна плазма має температуру 4 трильйони градусів Цельсія. Для порівняння, цей показник вище температури Сонця в 250 000 разів! На жаль, час життя речовини обмежена трильйонної однієї трильйонної секунди.

5. Найбільша їдка кислота

У цій номінації чемпіоном стає фторидно-сурьмяная кислота H. фторидно-сурьмяная кислота в 2 × 10 16 (двісті квінтильйонів) раз більше їдка, ніж сірчана кислота. Це дуже активна речовина, Яке може вибухнути при додаванні невеликої кількості води. Випари цієї кислоти смертельно отруйні.

6. Саме вибухонебезпечну речовину

саме вибухонебезпечну речовину- гептанітрокубан. Він дуже дорогий і застосовується лише для наукових досліджень. А ось трохи менше вибухонебезпечний октоген успішно застосовується у військовій справі і в геології при бурінні свердловин.

7. Саме радіоактивну речовину

«Полоній-210» - ізотоп полонію, який не існує в природі, а виготовляється людиною. Використовується для створення мініатюрних, але в той же час, дуже потужних джерел енергії. Має дуже короткий період напіврозпаду і тому здатний викликати важку променеву хворобу.

8. Найважче речовина

Це, звичайно ж, фуллерит. Його твердість майже в 2 рази вище, ніж у натуральних алмазів. Детальніше про Фуллер можна прочитати в нашій статті Найтвердіші матеріали в світі.

9. Найсильніший магніт

Найсильніша магніт в світі складається з заліза і азоту. В даний час, широкої громадськості недоступні деталі про цю речовину, проте вже зараз відомо, що новий супер-магніт на 18% могутніше найсильніших магнітів застосовуються зараз - неодімових. Неодимові магніти виготовляються з неодиму, заліза і бору.

10. Саме текучого речовина

Надтекучий Гелій II майже не має в'язкості при температурах близьких до абсолютного нуля. Цим властивістю обумовлено його унікальну властивість просочуватися і виливатися з посудини, виготовленого з будь-якого твердого матеріалу. Гелій II має перспективи використання в якості ідеального термопроводніка, в якому не розсіюється тепло.

У світі багато дивних речей і незвичайних матеріалів, але ці цілком можуть претендувати на участь в категорії «найдивовижніші серед придуманих людьми». Безумовно, ці речовини «порушують» правила фізики лише на перший погляд, насправді все давно науково пояснено, хоча від цієї речовини менш дивними не стають.

Речовини, що порушують правила фізики:

1. Феррожідкость- це магнітна рідина, з якої можна утворювати вельми цікаві і витіюваті фігури. Втім, поки магнітне поле відсутнє, феррожідкость - в'язка і ні чим не примітна. Але от чи варто впливати на неї за допомогою магнітного поля, як її частки вишиковуються уздовж силових ліній - і створюють щось невимовне ...

2. Аерогель Frozen Smoke( «Заморожений дим») на 99 відсотків складається з повітря і на 1 - з кремнієвого ангідриду. В результаті виходить дуже вразлива магія: цеглу зависають у повітрі і все таке. Крім того, цей гель ще і вогнетривкий.

Будучи майже непомітним, аерогель при цьому може утримувати практично неймовірні тяжкості, що в 4000 разів перевершують обсяг витраченого речовини, при чому сам він - дуже легкий. Його застосовують в космосі: наприклад, для «виловлювання» пилу від хвостів комет і для «утеплення» костюмів астронавтів. В майбутньому, кажуть вчені, він з'явиться в багатьох будинках: дуже вже зручний материальчик.

3.перфторвуглеців- це рідина, що вміщає велика кількістькисню, і якій, по суті, можна дихати. Речовина тестувалася ще в 60-х роках минулого століття: на мишах, продемонструвавши певну частку ефективності. На жаль, тільки певну: лабораторні миші загинули після декількох годин, проведених в ємностях з рідиною. Вчені прийшли до думки, що всьому виною - домішки ...

Сьогодні перфторуглероди використовуються для ультразвукових дослідження і навіть для створення штучної крові. Безконтрольно використовувати речовину ні в якому разі не можна, бо нічого не найбільш екологічно чисте. Атмосферу, наприклад, «підігріває» в 6500 разів активніше, ніж вуглекислий газ.

4.еластичні провідникивиробляються з «міксу» іонної рідини і вуглецевих нанотрубок. Вчені не натішаться цьому винаходу: адже, по суті, ці провідники можуть розтягуватися, не втрачаючи своїх властивостей, а потім повертатися до початкового розміру, як ніби нічого й не сталося. А це дає привід серйозно задуматися про всілякі еластичних гаджетах.

5. неньютонівська рідина- це рідина по якій можна ходити: від прикладання сили вона твердне. Вчені шукають шлях застосування цієї здатності неньютоновской рідинипри розробці армійського спорядження і форми. Щоб м'яка і зручна тканина під дією кулі ставала твердою - і перетворювалася в бронежилет.

6. Прозорий оксид алюмініюі при цьому міцний метал планують використовувати як для створення більш досконалого армійського спорядження, так і в автопромі і навіть при виробництві вікон. Чому б і ні: видно добре, і при цьому не б'ється.

7.вуглецеві нанотрубкивже були присутні в четвертому пункті статті, і ось - нова зустріч. А все тому, що можливості їх і справді широкі, і говорити про всілякі принади можна годинами. Зокрема, це - найміцніший з усіх винайденим людиною матеріалів.

За допомогою цього матеріалу вже створюють надміцні нитки, надкомпактні комп'ютерні процесори і багато-багато іншого, а в майбутньому темпи будуть тільки нарощуватися: супер-ефективні батареї, ще більш ефективні сонячні панелі і навіть трос для космічного ліфта майбутнього ...

8.гідрофобний пісокі гідрофобність - це фізичне властивістьмолекули, яка «прагне» уникнути контакту з водою. Сама молекула в цьому випадку називається гідрофобною.

Гідрофобні молекули зазвичай неполярних і «віддають» перебувати серед інших нейтральних молекул і неполярних розчинників. Тому вода на гідрофобною поверхні, володіє високим значенням кута змочування, збирається в краплі, а нафта, потрапляючи у водойму, розподіляється по його поверхні.