L'acqua è una sostanza insolita che merita uno studio dettagliato. L'accademico sovietico I. V. Petryanov ha scritto un libro su questa sostanza stupefacente, La sostanza più insolita del mondo. Quali anomalie nelle proprietà fisiche dell'acqua sono di particolare interesse? Insieme cercheremo la risposta a questa domanda.
Fatti interessanti
Raramente pensiamo al significato della parola "acqua". Sul nostro pianeta, oltre il 70% dell'area totale è occupata da fiumi e laghi, mari e oceani, iceberg, ghiacciai, paludi, neve sulle cime delle montagne e permafrost. Nonostante una tale quantità di acqua, solo l'1% è potabile.
Significato biologico
Il corpo umano è composto per il 70-80% da acqua. Questa sostanza garantisce il flusso di tutti i processi vitali, in particolare, grazie ad essa, le tossine vengono rimosse da essa, le cellule vengono ripristinate. La funzione principale dell'acqua in una cellula viventeè strutturale ed energetico, con una diminuzione del suo contenuto quantitativo nel corpo umano, si “rimpicciolisce”.
Non esiste un sistema del genere in un organismo vivente che potrebbe funzionare senza H2O. Nonostante le anomalie dell'acqua, è uno standard per determinare la quantità di calore, massa, temperatura, altitudine.
Concetti di base
H2O - ossido di idrogeno, che contiene l'11,19% di idrogeno, l'88,81% di ossigeno in massa. È un liquido incolore che non ha né odore né sapore. L'acqua è una componente essenziale dei processi industriali.
Per la prima volta questa sostanza fu sintetizzata alla fine del 18° secolo da G. Cavendish. Lo scienziato ha fatto esplodere una miscela di ossigeno e idrogeno con un arco elettrico. G. Galileo analizzò per la prima volta la differenza nella densità del ghiaccio e dell'acqua nel 1612.
Nel 1830, un motore a vapore fu creato dagli scienziati francesi P. Dulong e D. Arago. Questa scoperta ha permesso di studiare la relazione tra la pressione del vapore di saturazione e la temperatura. Nel 1910, lo scienziato americano P. Bridgman e il tedesco G. Tamman scoprirono diverse modificazioni polimorfiche nel ghiaccio ad alta pressione.
Nel 1932, gli scienziati americani G. Urey ed E. Washburn scoprirono l'acqua pesante. Sono state scoperte anomalie nelle proprietà fisiche di questa sostanza a causa del miglioramento delle apparecchiature e dei metodi di ricerca.
Alcune contraddizioni nelle proprietà fisiche
L'acqua pura è un liquido limpido e incolore. La sua densità quando si trasforma in un liquido dala materia solida aumenta, questo manifesta un'anomalia nelle proprietà dell'acqua. Riscaldarlo da 0 a 40 gradi porta ad un aumento della densità. L'elevata capacità termica è da segnalare come anomalia dell'acqua. La temperatura di cristallizzazione è di 0 gradi Celsius e il punto di ebollizione è di 100 gradi.
La molecola di questo composto inorganico ha una struttura angolare. I suoi nuclei formano un triangolo isoscele con due protoni alla base e un atomo di ossigeno al vertice.
Anomalie di densità
Gli scienziati sono stati in grado di identificare una quarantina di caratteristiche caratteristiche dell'H2O. Le anomalie dell'acqua meritano un'attenta considerazione e studio. Gli scienziati stanno cercando di spiegare le cause di ogni fattore, per dargli una spiegazione scientifica.
L'anomalia della densità dell'acqua sta nel fatto che questa sostanza ha il suo valore di densità massima a partire da +3,98°C. Con il successivo raffreddamento, passando da uno stato liquido a uno solido, si osserva una diminuzione della densità.
Per altri composti, la densità dei liquidi diminuisce al diminuire della temperatura, poiché un aumento della temperatura contribuisce ad aumentare l'energia cinetica delle molecole (la loro velocità di movimento aumenta), che porta ad una maggiore friabilità della sostanza.
Considerando tali anomalie dell'acqua, va notato che tende anche ad aumentare di velocità con l'aumentare della temperatura, ma la densità diminuisce solo a temperature elevate.
Dopo aver ridotto la densità del ghiaccio, sarà sulla superficie dell'acqua. Questo fenomeno può essere spiegato dal fatto che le molecole nel cristallo hanno una struttura regolare, che ha una periodicità spaziale.
Se i composti ordinari hanno molecole strettamente impacchettate in cristalli, dopo che la sostanza si scioglie, la regolarità scompare. Un fenomeno simile si osserva solo quando le molecole si trovano a distanze considerevoli. La diminuzione della densità durante la fusione dei metalli è un valore trascurabile, stimato al 2-4%. La densità dell'acqua supera quella del ghiaccio del 10 per cento. Quindi, questa è una manifestazione dell'anomalia dell'acqua. La chimica spiega questo fenomeno con una struttura dipolo e un legame polare covalente.
Anomalie di comprimibilità
Continuiamo a parlare delle caratteristiche dell'acqua. È caratterizzato da un comportamento insolito della temperatura. La sua comprimibilità, cioè la diminuzione di volume, all'aumentare della pressione, può ben essere considerata un esempio di anomalia nelle proprietà fisiche dell'acqua. Quali caratteristiche specifiche dovrebbero essere annotate qui? Altri liquidi sono molto più facili da comprimere sotto pressione e l'acqua assume tali caratteristiche solo a temperature elevate.
Comportamento termico della capacità termica
Questa anomalia è una delle più forti per l'acqua. La capacità termica indica la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di 1 grado. Per molte sostanze, dopo la fusione, la capacità termica del liquido aumenta di non più del 10 percento. E per l'acqua dopo lo scioglimento del ghiaccio, questa quantità fisica raddoppia. Nessuna delle sostanzenon è stato registrato un tale aumento della capacità termica.
Nel ghiaccio, l'energia che gli viene fornita per il riscaldamento viene spesa principalmente per aumentare la velocità di movimento delle molecole (energia cinetica). Un aumento significativo della capacità termica dopo la fusione indica che nell'acqua si verificano altri processi ad alta intensità energetica, che richiedono un apporto di calore. Sono la ragione della maggiore capacità termica. Questo fenomeno è tipico per l'intero intervallo di temperatura in cui l'acqua ha uno stato liquido di aggregazione.
Non appena si trasforma in vapore, l'anomalia scompare. Attualmente, molti scienziati sono impegnati nell'analisi delle proprietà dell'acqua superraffreddata. Sta nella sua capacità di rimanere liquido al di sotto del punto di cristallizzazione di 0°C.
È del tutto possibile raffreddare l'acqua in capillari sottili, così come in un mezzo non polare come minuscole goccioline. Sorge spontanea una domanda su cosa si osserva con l'anomalia della densità in una situazione del genere. Quando l'acqua diventa superraffreddata, la densità dell'acqua diminuisce in modo significativo, tende alla densità del ghiaccio al diminuire della temperatura.
Motivi dell'apparizione
Alla domanda: "Nomina le anomalie idriche e descrivi le loro cause", è necessario associarle alla ristrutturazione della struttura. La disposizione delle particelle nella struttura di qualsiasi sostanza è determinata dalle caratteristiche della disposizione reciproca delle particelle (atomi, ioni, molecole) al suo interno. Le forze dell'idrogeno agiscono tra le molecole d'acqua, che rimuovono questo liquido dalla dipendenza tra i punti di ebollizione e di fusione,caratteristico di altre sostanze che si trovano allo stato liquido di aggregazione.
Appaiono tra le molecole di un dato composto inorganico a causa delle peculiarità della distribuzione della densità elettronica. Gli atomi di idrogeno hanno una certa carica positiva, mentre gli atomi di ossigeno ne hanno una negativa. Di conseguenza, la molecola d'acqua ha la forma di un tetraedro regolare. Una struttura simile è caratterizzata da un angolo di legame di 109,5°. La disposizione più favorevole è il posizionamento di ossigeno e idrogeno nella stessa linea, con cariche diverse, quindi il legame idrogeno è caratterizzato da una natura elettrostatica.
Quindi, le proprietà insolite (anomale) dell'acqua sono una conseguenza della speciale struttura elettronica della sua molecola.
Memoria d'acqua
C'è un'opinione secondo cui l'acqua ha una memoria, può accumulare e trasferire energia, nutrendo il corpo con informazioni virtuali. Per molto tempo lo scienziato giapponese Masaru Emoto ha affrontato questo problema. Il Dr. Emoto ha pubblicato i risultati della sua ricerca nel libro Messaggi dall'acqua. Gli scienziati hanno condotto esperimenti in cui prima ha congelato una goccia d'acqua a 5 gradi, quindi ha analizzato la struttura dei cristalli al microscopio. Per registrare i risultati, ha utilizzato un microscopio in cui è stata costruita una fotocamera.
Come parte dell'esperimento, Masau Emoto ha influenzato l'acqua in vari modi, poi l'ha ricongelata e ha scattato fotografie. Riuscì ad ottenere il rapporto tra la forma dei cristalli di ghiaccio e la musica,che l'acqua ascoltava. Sorprendentemente, lo scienziato ha registrato i fiocchi di neve più armoniosi usando musica classica e folk.
L'uso della musica moderna, secondo Masau, "inquina" l'acqua, quindi erano fissati cristalli di forma irregolare. Un fatto interessante è l'identificazione da parte di uno scienziato giapponese della relazione tra la forma dei cristalli e l'energia umana.
L'acqua è la sostanza più sorprendente che si trova in grandi quantità sul nostro pianeta. È difficile immaginare una sfera di attività di una persona moderna in cui non prenderebbe parte attiva. La versatilità di questa sostanza è determinata dalle anomalie causate dalla struttura tetraedrica dell'acqua.
