Toza suv rangsiz shaffof suyuqlikdir. Qattiq holatdan suyuq holatga o'tish paytida suvning zichligi deyarli barcha boshqa moddalardagi kabi kamaymaydi, balki ortadi. Suv 0 dan 4 ° C gacha qizdirilganda uning zichligi ham ortadi. 4 ° C da suv maksimal zichlikka ega va faqat keyingi isitish bilan uning zichligi pasayadi.

Agar haroratning pasayishi va suyuqlikdan qattiq holatga o'tish paytida suvning zichligi moddalarning katta qismi bilan bir xil tarzda o'zgargan bo'lsa, qish yaqinlashganda, sirt qatlamlari. tabiiy suvlar sovutilgan. 0 ° C gacha va pastga cho'kib, issiqroq qatlamlar uchun joy ochadi va bu suv omborining butun massasi 0 ° C haroratga ega bo'lgunga qadar davom etadi. Bundan tashqari, suv muzlay boshlaydi, hosil bo'lgan muz qatlamlari tubiga tushadi va suv ombori butun chuqurligigacha muzlaydi. Shu bilan birga, suvda hayotning ko'p shakllari imkonsiz bo'lar edi. Ammo suv eng katta zichlikka 4 ° C da erishganligi sababli, uning qatlamlarining sovutish natijasida paydo bo'lgan harakati bu haroratga erishilganda tugaydi. Haroratning yanada pasayishi bilan pastroq zichlikka ega bo'lgan sovutilgan qatlam sirtda qoladi, muzlaydi va shu bilan pastki qatlamlarni keyingi sovutish va muzlashdan himoya qiladi.

Tabiat hayotida suv katta ahamiyatga ega. g'ayritabiiy darajada yuqori issiqlik sig'imiga ega, shuning uchun tunda, shuningdek yozdan qishga o'tishda suv sekin soviydi va kunduzi yoki qishdan yozga o'tish paytida u sekin isiydi, shuning uchun yer sharidagi harorat regulyatori.

Muz erishi natijasida suv egallagan hajm kamayadi, bosim muzning erish nuqtasini pasaytiradi. Bu Le Chatelier printsipidan kelib chiqadi. Haqiqatan ham, ruxsat bering. muz va suyuq suv 0°C da muvozanatda. Bosimning oshishi bilan muvozanat, Le Chatelier printsipiga ko'ra, xuddi shu haroratda kichikroq hajmni egallagan fazaning shakllanishi tomon siljiydi. Bu holda bu faza suyuqlikdir. Shunday qilib, 0 ° C da bosimning oshishi muzning suyuqlikka aylanishiga olib keladi, ya'ni muzning erish nuqtasi pasayadi.

Suv molekulasi burchakli tuzilishga ega; uning tarkibiga kiradigan yadrolar teng yonli uchburchakni hosil qiladi, uning asosida ikkita proton va yuqori qismida - kislorod atomining yadrosi, yadrolararo O-N masofalari 0,1 nm ga yaqin, vodorod atomlarining yadrolari orasidagi masofa taxminan 0,15 nm. Suv molekulasidagi kislorod atomining tashqi elektron qatlamini tashkil etuvchi sakkiz elektrondan ikkita elektron jufti kovalent elektron hosil qiladi. O-N ulanishlari, qolgan to'rtta elektron esa ikkita bo'linmagan elektron juftdir.

Suv molekulasidagi kislorod atomi -aea?eaecaoee holatidadir. Shuning uchun HOH bog'lanish burchagi (104,3 °) tetraedralga (109,5 °) yaqin. O-H aloqalarini hosil qiluvchi elektronlar ko'proq elektronegativ kislorod atomiga o'tadi. Natijada, vodorod atomlari samarali bo'ladi ijobiy zaryadlar, shuning uchun bu atomlarda ikkita musbat qutb hosil bo'ladi. Markazlar manfiy zaryadlar gibrid orbitallarda joylashgan kislorod atomining yakka elektron juftlari atom yadrosiga nisbatan siljiydi va ikkita manfiy qutb hosil qiladi.

Bug 'suvining molekulyar og'irligi 18 ga teng va uning eng oddiy formulasiga to'g'ri keladi. Biroq, suyuq suvning boshqa erituvchilardagi eritmalarini o'rganish orqali aniqlangan molekulyar og'irligi yuqoriroq bo'lib chiqadi. Bu shuni ko'rsatadiki, suyuq suvda molekulalarning assotsiatsiyasi, ya'ni ularning yanada murakkab agregatlarga birikmasi mavjud. Bu xulosa suvning erish va qaynash nuqtalarining anomal yuqori qiymatlari bilan ham tasdiqlanadi. Suv molekulalarining assotsiatsiyasi ular orasidagi vodorod aloqalarining paydo bo'lishidan kelib chiqadi.

Qattiq suvda (muz) har bir molekulaning kislorod atomi vodorod aloqalari nuqta chiziq bilan ko'rsatilgan sxema bo'yicha qo'shni suv molekulalari bilan ikkita vodorod bog'ini hosil qilishda ishtirok etadi. Muzning hajmli tuzilishi diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. Vodorod aloqalarining hosil bo'lishi suv molekulalarining shunday joylashishiga olib keladi, bunda ular bir-biriga qarama-qarshi qutblari bilan aloqa qiladilar. Molekulalar qatlamlarni hosil qiladi, ularning har biri bir qatlamga tegishli uchta molekula bilan va qo'shni qatlamdan biri bilan bog'langan. Muzning tuzilishi eng kam zich tuzilmalarga tegishli bo'lib, undagi bo'shliqlar, eng kam zich tuzilmalarning o'lchamlari, undagi bo'shliqlar mavjud bo'lib, ularning o'lchamlari molekula o'lchamlaridan biroz kattaroqdir.

Muz erishi bilan uning tuzilishi buziladi. Ammo suyuq suvda ham molekulalar orasidagi vodorod aloqalari saqlanib qoladi: assotsiatsiyalar hosil bo'ladi - muz tuzilishining bo'laklari kabi - ko'proq yoki kichikroq miqdordagi suv molekulalaridan iborat. Biroq, muzdan farqli o'laroq, har bir assotsiatsiya juda qisqa vaqt davomida mavjud: ba'zilarini yo'q qilish va boshqa agregatlarning shakllanishi doimiy ravishda sodir bo'ladi. Bunday "muz" agregatlarining bo'shliqlarida bitta suv molekulalarini joylashtirish mumkin; bu holda suv molekulalarining qadoqlanishi zichroq bo'ladi. Shuning uchun muz erishi bilan suv egallagan hajm kamayadi va uning zichligi ortadi.

Suv isishi bilan undagi muz strukturasining bo'laklari kamroq va kamroq bo'ladi, bu esa suv zichligining yanada oshishiga olib keladi. 0 dan 4 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida bu ta'sir termal kengayishdan ustun turadi, shuning uchun suvning zichligi o'sishda davom etadi. Biroq, 4 ° C dan yuqori qizdirilganda, molekulalarning issiqlik harakati kuchayishi ta'siri ustunlik qiladi va suvning zichligi pasayadi. Shuning uchun, 4 ° C da suv maksimal zichlikka ega.

Suv qizdirilganda issiqlikning bir qismi vodorod bog'larini uzishga sarflanadi (suvdagi vodorod bog'ini uzish energiyasi taxminan 25 kJ/mol). Bu suvning yuqori issiqlik sig'imini tushuntiradi.

Suv molekulalari orasidagi vodorod aloqalari faqat suv bug'ga o'tgandagina butunlay uziladi.

Suvning agregat holatlari

Suvning fizik xususiyatlari anomaldir, bu suv molekulalari orasidagi o'zaro ta'sir haqidagi yuqoridagi ma'lumotlar bilan izohlanadi. Suv Yerdagi yagona moddadir, u tabiatda uchta agregatsiya holatida - suyuq, qattiq va gazsimon holatda mavjud.

Qattiq va suyuq holatdagi suvning zichligi

Muzning atmosfera bosimida erishi hajmining 9% ga kamayishi bilan birga keladi. Nolga yaqin haroratda suyuq suvning zichligi muznikidan kattaroqdir. 0°C haroratda 1 gramm muz 1,0905 kub santimetr hajmni, 1 gramm suyuq suv esa 1,0001 kub santimetr hajmni egallaydi. Va muz suzadi, shuning uchun suv havzalari odatda muzlamaydi, faqat muz qoplami bilan qoplanadi.

Muz va suyuq suvning hajmli kengayishining harorat koeffitsienti mos ravishda - 2100 C va + 3,980 S dan past haroratlarda manfiy bo'ladi.

Suvning issiqlik sig'imi

Erish paytida issiqlik sig'imi deyarli ikki baravar ko'payadi va 00 C dan 1000 S gacha bo'lgan haroratda deyarli haroratga bog'liq emas.

Davriy sistemaning YI asosiy kichik guruhi elementlarining boshqa vodorod birikmalari bilan solishtirganda suvning erish va qaynash nuqtalari.

Suv davriy sistemaning VI guruhi asosiy kichik guruhi elementlarining boshqa vodorod birikmalari bilan solishtirganda g'ayritabiiy darajada yuqori erish va qaynash nuqtalariga ega.

Suv holati diagrammasi

Holat diagrammasi (yoki faza diagrammasi) hisoblanadi grafik tasvir tizim holatini tavsiflovchi miqdorlar va tizimdagi fazaviy o'zgarishlar o'rtasidagi bog'liqliklar (qattiq holatdan suyuq holatga, suyuqlikdan gazsimon holatga o'tish va boshqalar). Kimyoda holat diagrammalaridan keng foydalaniladi. Bir komponentli tizimlar uchun odatda bog'liqlikni ko'rsatadigan holat diagrammasi qo'llaniladi fazali transformatsiyalar harorat va bosim bo'yicha; ular P-T holat diagrammalari deb ataladi.

Rasmda sxematik shaklda (miqyosga qat'iy rioya qilmasdan) suvning holati diagrammasi ko'rsatilgan. Diagrammadagi har qanday nuqta harorat va bosimning ma'lum qiymatlariga mos keladi.

Diagrammada ma'lum harorat va bosimlarda termodinamik barqaror bo'lgan suvning holati ko'rsatilgan. U barcha mumkin bo'lgan harorat va bosimlarni muz, suyuqlik va bug'ga mos keladigan uchta hududga ajratuvchi uchta egri chiziqdan iborat.

Keling, har bir egri chiziqni batafsil ko'rib chiqaylik. Bug 'hududini suyuqlik holatidan ajratib turadigan OA egri chizig'idan boshlaylik (3-rasm). Tsilindrni tasavvur qiling, undan havo chiqariladi, shundan so'ng unga ma'lum miqdorda toza, erigan moddalar, shu jumladan gazlar, suv kiritiladi; silindr ma'lum bir holatda o'rnatiladigan piston bilan jihozlangan. Biroz vaqt o'tgach, suvning bir qismi bug'lanadi va to'yingan bug' uning yuzasidan yuqorida bo'ladi. Siz uning bosimini o'lchashingiz va vaqt o'tishi bilan o'zgarmasligiga va pistonning holatiga bog'liq emasligiga ishonch hosil qilishingiz mumkin. Agar siz butun tizimning haroratini oshirsangiz va yana bosimni o'lchasangiz to'yingan bug ', ko'payganligi ma'lum bo'ldi. Ushbu o'lchovlarni takrorlash orqali har xil haroratlar, biz to'yingan suv bug'ining bosimining haroratga bog'liqligini topamiz. OA egri chizig'i bu bog'liqlikning grafigi: egri nuqtalar suyuqlik va suv bug'lari bir-biri bilan muvozanatda bo'lgan harorat va bosim juftlarini ko'rsatadi - birga mavjud. OA egri chizig'i suyuqlik-bug' muvozanatining egri chizig'i yoki qaynash egri chizig'i deb ataladi. Jadvalda bir necha haroratlarda to'yingan suv bug'lari bosimining qiymatlari ko'rsatilgan.

rasm 3(yuqori)

Keling, silindrda muvozanatdan farqli bosimni, masalan, muvozanatdan kamroq bosimni amalga oshirishga harakat qilaylik. Buning uchun pistonni bo'shating va uni ko'taring. Birinchi daqiqada silindrdagi bosim haqiqatan ham tushadi, lekin tez orada muvozanat tiklanadi: qo'shimcha miqdorda suv bug'lanadi va bosim yana muvozanat qiymatiga etadi. Faqatgina barcha suv bug'langanda, muvozanatdan kamroq bosim paydo bo'lishi mumkin. Bundan kelib chiqadiki, bug 'hududi OA egri chizig'ining ostidagi yoki o'ng tomonidagi fazalar diagrammasida yotgan nuqtalarga to'g'ri keladi. Agar siz muvozanatdan oshib ketadigan bosim hosil qilmoqchi bo'lsangiz, bunga faqat pistonni suv yuzasiga tushirish orqali erishish mumkin. Boshqacha qilib aytganda, diagrammaning OA egri chizig'ining tepasida yoki chap tomonida joylashgan nuqtalari suyuqlik holati mintaqasiga to'g'ri keladi.

Suyuqlik va bug 'holatining hududlari qancha vaqtgacha chapga cho'ziladi? Keling, ikkala sohada bitta nuqtani belgilaymiz va biz ulardan gorizontal ravishda chapga o'tamiz. Diagrammadagi nuqtalarning bu harakati suyuqlik yoki bug'ning sovishi bilan mos keladi doimiy bosim. Ma'lumki, agar siz suvni normal atmosfera bosimida sovutsangiz, u 0 ° C ga etganida, suv muzlay boshlaydi. Boshqa bosimlarda ham shunga o'xshash tajribalarni o'tkazib, biz suyuq suv hududini muz hududidan ajratib turuvchi OS egri chizig'iga kelamiz. Bu egri chiziq muvozanat egri chizig'idir qattiq holat- suyuqlik yoki erish egri, - muz va suyuq suv muvozanatda bo'lgan harorat va bosim juftliklarini ko'rsatadi.

Bug 'hududida (diagrammaning pastki qismida) gorizontal ravishda chapga harakatlansak, biz ham xuddi shunday 0V egri chizig'iga etib boramiz. Bu qattiq-holat-bug' muvozanatining egri chizig'i yoki sublimatsiya egri chizig'idir. Bu muz va suv bug'lari muvozanatda bo'lgan harorat va bosim juftliklariga mos keladi.

Barcha uch egri chiziq O nuqtada kesishadi. Bu nuqtaning koordinatalari harorat va bosim qiymatlarining yagona juftligidir. Bunda barcha uch faza muvozanatda bo'lishi mumkin: muz, suyuq suv va bug'. Bu uch nuqta deb ataladi.

Erish egri chizig'i juda yuqori bosimgacha o'rganilgan.Bu mintaqada muzning bir qancha modifikatsiyalari topilgan (diagrammada ko'rsatilmagan).

O'ng tomonda qaynash egri chizig'i tugaydi tanqidiy nuqta. Bu nuqtaga mos keladigan haroratda kritik harorat, xarakterlovchi miqdorlar jismoniy xususiyatlar suyuqlik va bug 'bir xil bo'ladi, shuning uchun suyuqlik va bug' o'rtasidagi farq yo'qoladi.

Kritik haroratning mavjudligi 1860 yilda D. I. Mendeleyev tomonidan suyuqliklarning xossalarini o'rgangan holda o'rnatildi. U kritik haroratdan yuqori haroratlarda modda suyuq holatda bo'lolmasligini ko'rsatdi. 1869 yilda Endryu gazlarning xususiyatlarini o'rganib, xuddi shunday xulosaga keldi.

uchun kritik harorat va bosim turli moddalar boshqacha. Shunday qilib, vodorod uchun = -239,9 ° N, = 1,30 MPa, xlor uchun = 144 ° C, = 7,71 MPa, suv uchun = 374,2 ° C, = 22,12 MPa.

Suvni boshqa moddalardan ajratib turadigan xususiyatlaridan biri bosim ortishi bilan muzning erish nuqtasining pasayishi hisoblanadi. Ushbu holat diagrammada aks ettirilgan. Suvning holat diagrammasidagi OC erish egri chizig'i chapga, deyarli barcha boshqa moddalar uchun esa o'ngga ko'tariladi.

Atmosfera bosimida suv bilan sodir bo'ladigan o'zgarishlar diagrammada 101,3 kPa (760 mm Hg) ga mos keladigan gorizontalda joylashgan nuqtalar yoki segmentlar bo'yicha aks ettirilgan. Demak, muzning erishi yoki suvning kristallanishi D nuqtaga, suvning qaynashi E nuqtasiga, suvning qizishi yoki sovishi DE segmentiga to`g`ri keladi va hokazo.

Ilmiy yoki amaliy ahamiyatga ega bo'lgan bir qator moddalar uchun holat diagrammalari o'rganilgan. Aslida, ular suv holatining ko'rib chiqilgan diagrammasiga o'xshaydi. Shu bilan birga, turli moddalarning holat diagrammalari o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin. Shunday qilib, moddalar ma'lum uch nuqta atmosfera bosimidan kattaroq bosim ostida yotadi. Bunday holda, kristallarni atmosfera bosimida isitish bu moddaning erishiga emas, balki uning sublimatsiyasiga - qattiq fazaning to'g'ridan-to'g'ri gazsimon holatga aylanishiga olib keladi.

Og'ir suv

Tarkibida H2O molekulalari bilan bir qatorda vodorodning ogʻir izotopidan hosil boʻlgan arzimas miqdordagi DO molekulalari ham boʻlgan oddiy suv elektrolizida H2O molekulalari asosan parchalanadi.Shuning uchun suvning uzoq muddatli elektrolizida qoldiq asta-sekinlik bilan parchalanadi. DO molekulalari bilan boyitilgan.1933-yilda elektrolizning qayta-qayta takrorlanganidan keyin bunday qoldiqdan birinchi marta deyarli 100% D O molekulalaridan tashkil topgan va og`ir suv deb ataladigan oz miqdordagi suvni ajratib olish mumkin bo`ldi.

Uning xususiyatlariga ko'ra, og'ir suv oddiy suvdan (stol) sezilarli darajada farq qiladi. Og'ir suv bilan reaktsiyalar oddiy suvga qaraganda sekinroq boradi. Og'ir suv yadro reaktorlarida neytron moderatori sifatida ishlatiladi.

Izotopik tarkibi

Suvning to'qqizta barqaror izotopik navlari mavjud. Ularning toza suvdagi o'rtacha miqdori quyidagicha:

1H216O - 99,73%, 1H218O - 0,2%,

1H217O - 0,04%, 1H2H16O - 0,03%. Qolgan beshta izotopik tur suvda arzimas miqdorda mavjud.

"Suvdan yumshoqroq va zaifroq narsa yo'q, lekin qattiq va kuchli narsalarni ishlash uchun hali ham yaxshiroq narsa yo'q."

Ushbu paradoks xitoylik donishmand Lao Tzu tomonidan "Tao-Te-King" yoki "Axloq to'g'risida" gi qadimgi matnda shakllantirilgan. Darhaqiqat, suvning yuvish, tinchlantirish va oziqlantirish qobiliyati Niagara sharsharasi, Katta Kanyon (asrlar davomida Kolorado daryosi tomonidan o'yilgan) va tsunami misolida to'xtovsiz kuch bilan farq qiladi.

Xuddi shunday paradoksal bo'lib, suv ham juda tanish - u bizning tanamizning uchdan ikki qismini tashkil qiladi va sayyoramizning to'rtdan uch qismini qoplaydi - va mutlaqo sirli. Garchi siz uni juda yaxshi bilasiz deb o'ylasangiz ham, ko'pchilik suv xususiyatlari juda hayron qolasiz. Ulardan ba'zilari esa shu qadar g'alatiki, ularni hali ham fan to'liq tushunib yetmagan.

Pastga tushish poygasi

Mantiqiy odam issiq suvning sovuq suvga qaraganda 0 gradusgacha sovishini va muzlashini ko'proq vaqt talab qiladi deb taxmin qiladi. Ammo g'alati tomoni shundaki, bu har doim ham to'g'ri emas. 1963 yilda Erasto Mpemba ismli tanzaniyalik talaba buni haqiqatda payqadi issiq suv ikki suv havzasi bir xil noldan past sharoitlarga ta'sir qilganda sovuq suvdan tezroq muzlaydi.

Va nima uchun hech kim bilmaydi.

Bitta taxmin shuki, Mpemba effekti konveksiya deb ataladigan issiqlik aylanish jarayonidan kelib chiqadi. Idishda iliq suv ko'tarilib, sovuq suvni almashtiradi va "izolyatsiya qilingan tepa" hosil qiladi. Olimlarning fikricha, konvektsiya qandaydir tarzda sovutish jarayonini tezlashtirishi mumkin, bu esa muzlash nuqtasiga erishish uchun qancha simob ketishidan qat'i nazar, iliqroq suvning sovuq suvga qaraganda tezroq muzlashiga imkon beradi.

sirpanchiq modda

bir yarim asr ilmiy tadqiqot Nima uchun muzga tushishingiz mumkinligi haqida hech qachon javob bermagan. Olimlar yuqorida suyuq suvning yupqa qatlami borligiga rozi bo'lishadi qattiq muz silliqlikning sababiga aylanadi va suyuqlikning harakatchanligi, hatto yillar nozik bo'lsa ham, harakat qilishni qiyinlashtiradi. Ammo ko'pchilikdan farqli o'laroq, nima uchun muz bo'lishi haqida konsensus yo'q qattiq moddalar shunday qatlamga ega.

Nazariychilarning fikriga ko'ra, aynan sirpanish jarayoni, ya'ni muz bilan aloqa qilish uning yuzasi erishiga olib keladi. Boshqalar esa, suyuqlik qatlami sirg'aluvchi jism paydo bo'lishidan oldin ham mavjud deb hisoblashadi va u sirt molekulalarining ichki harakati tufayli hosil bo'ladi.

Shubhasiz, siz chalqancha yotib, g'azabdan qaynagan holda aybdorni qidiryapsiz, lekin, afsuski, u hali topilmadi.

Aquanaut

Yerda qaynoq suv minglab mayda pufakchalarni hosil qiladi. Kosmosda bitta ulkan tebranuvchi pufak hosil bo'ladi.

Suyuqlik dinamikasi shunchalik murakkabki, fiziklar 1992 yilda bortda tajriba o'tkazilgunga qadar, nol tortishish kuchida qaynoq suv bilan nima sodir bo'lishini tasavvur qila olmadilar. kosmik kema. Shundan so'ng, fiziklar kosmosda qaynatishning soddalashtirilgan shakli aniq konvektsiyaning yo'qligi bilan bog'liq degan qarorga kelishdi. ko'tarish kuchi Bu ikkala hodisa ham tortishish kuchi. Yerda bu ta'sirlar choynakda ko'rgan ko'pikni keltirib chiqaradi.

suzuvchi suyuqlik

Bir tomchi suv qaynash nuqtasidan ancha issiqroq sirtga tegsa, u siz kutgandan ko'ra uzoqroq vaqt davomida suzishi mumkin. Bu Leidenfrost effekti va u tomchining pastki qatlami bug'langanda, gazsimon molekulalar bu qatlamdagi suvning boradigan joyi yo'q va ularning mavjudligi tomchining qolgan qismini izolyatsiya qiladi va uning issiq yuzaga tegishiga yo'l qo'ymaydi. Shunday qilib, tomchi butunlay bug'lanishidan oldin bir necha soniya davomida mavjud.

Favqulodda Shell

Ba'zida suv fizika qonunlariga ziddek tuyuladi, garchi tortishish kuchi yoki hatto og'ir jismlarning bosimi uni parchalashga harakat qilsa ham, parchalanishdan o'zini ushlab turadi.

Bu sirt tarangligi, suv havzasining (va ba'zi boshqa suyuqliklarning) tashqi qatlamini egiluvchan qobiq kabi harakatga keltiradigan xususiyat. Yuzaki taranglik suv molekulalari bir-biri bilan kuchsiz bog'langanligi sababli yuzaga keladi. Shu tufayli sirt molekulalari tajribaga ega ichki harakat ularning ostidagi molekulalardan. Suv, uni parchalab tashlaydigan kuch ushbu zaif bog'lanishlar kuchini yengib, sirtni yorib o'tmaguncha, buzilmagan holda qoladi.

Misol uchun, yuqoridagi fotosuratda qog'oz qisqich suv yuzasida joylashgan. Metall suvdan zichroq bo'lsa-da va shuning uchun cho'kishi kerak bo'lsa-da, sirt tarangligi qog'oz qisqichining suv yuzasidan sinishiga yo'l qo'ymaydi.

qaynoq qor

Suv va tashqi havo o'rtasida katta harorat farqi mavjud bo'lganda, hayratlanarli ta'sir paydo bo'ladi - aytaylik, agar siz minus 34 daraja haroratli havoga qaynoq suv (100 daraja) quysangiz, qaynab ketadi. suv bir zumda qorga aylanadi va tarqaladi.

Izoh: Haddan tashqari sovuq havo juda zich, uning molekulalari orasidagi masofa shunchalik kichikki, suv bug'ini tashish uchun etarli joy qolmaydi. Qaynayotgan suv, bir tomondan, bug'ni juda faol chiqaradi. Havoga tashlanganda, u tomchilarga bo'linadi, bu esa bug'ning tarqalishi uchun yanada ko'proq joy yaratadi. Bu muammoni keltirib chiqaradi. chiqarilgan ko'proq bug ' havoni ushlab turadigandan ko'ra, u tarqaladi va havodagi soda yoki kaltsiy kabi mikroskopik zarrachalarga yopishadi va kristallar hosil qiladi. Qor parchalari shunday hosil bo'ladi.

Bo'sh joy

Garchi deyarli har qanday moddaning qattiq holati suyuq holatdan zichroq bo'lsa-da, qattiq moddalardagi atomlar odatda bir-biriga mahkam o'ralganligi sababli, bu H2O uchun to'g'ri kelmaydi. Suv muzlaganda uning hajmi deyarli 8 foizga oshadi. Bu muz kublari va hatto ulkan aysberglarning suzishiga imkon beruvchi g'alati xususiyatdir.

Suv muzlash nuqtasiga soviganida, molekulalarning bir-biriga yopishishi uchun energiya kamroq bo'ladi va shuning uchun ular qo'shnilari bilan kuchliroq vodorod aloqalarini hosil qilishlari va asta-sekin qo'zg'alishlari mumkin. Xuddi shu jarayon barcha suyuqliklarning qattiqlashishiga olib keladi. Va, boshqa qattiq jismlarda bo'lgani kabi, muz molekulalari orasidagi aloqalar haqiqatan ham suyuq suvga qaraganda qisqaroq va kuchliroqdir; farq olti burchakli tuzilishda muz kristallari ko'p bo'sh joy qoldiradi, bu esa muzni odatda suvdan kamroq zichroq qiladi.

Haddan tashqari hajmni ba'zan muzlatgichingizdagi muz kublari ustidagi tizmalar shaklida ko'rish mumkin. Bu o'simtalar muzning muzlashi (va kengayishi) natijasida kubdan siqib chiqarilgan ortiqcha suvdan iborat. Idishda suv yon va pastdan markazga va tepaga muzlaydi, muz esa markazga qarab kengayadi.

O'ziga yarasha yagona

Aytishlaricha, ikkita qor parchasi bir xil emas. Darhaqiqat, qorni o'rganish tarixi davomida har bir go'zal tuzilma mutlaqo noyob bo'lgan. Va buning sababi: qor parchasi oddiy olti burchakli prizma shaklida tug'iladi. U yiqilganda, u o'z shakllarini o'zgartiradigan, shu jumladan, takrorlanmaydigan holatlarga duch keladi turli haroratlar, namlik darajasi va Atmosfera bosimi. Ushbu o'zgaruvchan omillar kristal shakllanishi hech qachon bir xil sxemada ikki marta sodir bo'lmasligini ta'minlash uchun etarli.

Qor parchalari haqida eng qiziq narsa shundaki, ularning barcha oltita shoxlari mukammal sinxron ravishda o'sib, olti burchakli simmetriya hosil qiladi, chunki har bir novda boshqalar kabi bir xil sharoitlarni boshdan kechiradi.

U qayerdan?

Yer yuzasining qariyb 70 foizini egallagan sayyoramizdagi suvning aniq kelib chiqishi hali ham olimlar uchun sir bo‘lib qolmoqda. Ular sayyora yuzasida 4,5 milliard yil davomida hosil bo'lganida to'plangan har qanday suv yosh Quyoshning kuchli isishi tufayli bug'langan bo'lishi mumkin deb taxmin qilishmoqda. Bu shuni anglatadiki, bizdagi suv keyinroq kelgan bo'lishi kerak.

Qanday? Taxminan 4 milliard yil oldin kech bo'lgan og'ir bombardimon deb ataladigan davrda Yerga va sayyoralarga, ehtimol, boshqa tizimlardan bo'lgan ulkan ob'ektlar tushib ketgan. quyosh sistemasi. Ehtimol, bunday ob'ektlar suv bilan to'ldirilgan bo'lishi mumkin va bu to'qnashuvlar sayyoramizga ushbu moddaning katta hajmlarini etkazib berishi mumkin.

Kometalar - bug'lanadigan muz dumlari bo'lgan muz va tosh bo'laklari, Quyosh atrofida uzoq orbitalarda aylanib yuradigan - sayyoraga tushgan narsaning qoldiqlari bo'lishi mumkin. Biroq, muammo bor: bir nechta yirik kometalardan bug'langan suvni masofadan o'rganish shuni ko'rsatdiki, ular Yernikiga qaraganda boshqa turdagi H2O (tarkibida og'irroq vodorod izotopi bo'lgan) suvdan iborat, shuning uchun bunday kometalar suvning manbai bo'la olmaydi. barcha ajoyib suvlarimiz.

Suvning g'ayritabiiy jismoniy xususiyatlari shunchalik kundalik va tabiiyki, biz odatda ularning mavjudligiga shubha qilmaymiz, bu xususiyatlar tabiatning Yerdagi barcha hayotga sovg'asi ekanligini unutamiz.

Suv haqida ko'p yozilgan. Turli ixtisoslikdagi olimlarni yozing - fiziklar, kimyogarlar, geologlar, biologlar, astronomlar. Hikoyani ushbu suyuqlikning g'ayrioddiy, anomal xususiyatlarini tavsiflash bilan boshlash uchun suv haqida haykal yozishda ma'lum bir an'ana mavjud.

Suvning erish va qaynash nuqtasi

Tirik tabiat uchun suvning eng hayratlanarli va baxtiyor xususiyati uning "normal" sharoitda suyuqlik bo'lish qobiliyatidir. Suvga juda o'xshash birikmalarning molekulalari (masalan, H 2 S yoki H 2 Se molekulalari) ancha og'irroq, lekin bir xil sharoitlarda gaz hosil qiladi. Shunday qilib, suv davriy jadval qonunlariga ziddek tuyuladi, siz bilganingizdek, moddalarning qachon, qaerda va qanday xususiyatlari yaqin bo'lishini bashorat qiladi.

Bizning holatda, jadvaldan kelib chiqadiki, xususiyatlar vodorod birikmalari bir xil vertikal ustunlarda joylashgan elementlar (gidridlar deb ataladi) atomlar massasining ortishi bilan monoton ravishda o'zgarishi kerak. Kislorod ushbu jadvalning oltinchi guruhining elementidir. Xuddi shu guruhga oltingugurt S (atom og'irligi 32), selen Se (atom og'irligi 79), tellur Te (atom og'irligi 128) va polloniy Po (atom og'irligi 209) kiradi. Binobarin, bu elementlarning gidridlarining xossalari og'ir elementlardan engilroqlarga o'tishda monoton tarzda o'zgarishi kerak, ya'ni. ketma-ketlikda H 2 Po → H 2 Te → H 2 Se → H 2 S → H 2 O. Bu nima sodir bo'ladi, lekin faqat birinchi to'rtta gidrid bilan. Masalan, elementlarning atom og'irligi ortishi bilan qaynash va erish nuqtalari ko'tariladi. Rasmda xochlar bu gidridlarning qaynash nuqtalarini, aylanalar esa erish nuqtalarini belgilaydi.

Atom og'irligi pasayganda, haroratlar mukammal chiziqli tarzda kamayadi. Gidridlarning suyuq fazasining mavjud bo'lgan hududi tobora "sovuq" bo'lib bormoqda va agar H 2 O kislorod gidridi oltinchi guruhdagi qo'shnilariga o'xshash oddiy birikma bo'lsa, suyuq suv - 80 ° C dan -95 ° C gacha. Yuqori haroratlarda H 2 O har doim gaz bo'ladi. Yaxshiyamki, biz va er yuzidagi barcha hayot uchun suv anomaldir, u davriy naqshni tan olmaydi, lekin o'z qonunlariga amal qiladi.

Bu juda oddiy tushuntirilgan - suv molekulalarining aksariyati vodorod aloqalari bilan bog'langan. Aynan shu bog'lanishlar suvni H 2 S, H 2 Se va H 2 Te suyuq gidridlaridan ajratib turadi. Agar ular bo'lmasa, suv allaqachon minus 95 ° C da qaynaydi. Vodorod aloqalarining energiyasi ancha yuqori va ular faqat ancha yuqori haroratda uzilishi mumkin. Hatto ichida gazsimon holat katta raqam H 2 O molekulalari o'zlarining vodorod aloqalarini saqlab, dimerlarga (H 2 O) 2 birlashadilar. To'liq vodorod aloqalari faqat 600 ° C suv bug'ining haroratida yo'qoladi.

Eslatib o'tamiz, qaynash qaynayotgan suyuqlik ichida bug 'pufakchalari paydo bo'lishidan iborat. Oddiy bosimda toza suv 100 "S haroratda qaynaydi. Agar issiqlik erkin sirt orqali berilsa, sirt bug'lanish jarayoni tezlashadi, lekin qaynash uchun xarakterli hajmli bug'lanish sodir bo'lmaydi. Qaynatish tashqi bosimni pasaytirish orqali ham amalga oshirilishi mumkin. bosim, chunki bu holda tashqi bosimga teng bosim bug'iga pastroq haroratda erishiladi.Ustki qismida juda baland tog' bosim va shunga mos ravishda qaynash nuqtasi shunchalik pastki, suv ovqat pishirish uchun yaroqsiz bo'lib qoladi - kerakli suv haroratiga erishilmaydi. Etarlicha yuqori bosim bilan suvni qo'rg'oshin (327 ° C) eritish uchun etarli darajada isitish mumkin va hali ham qaynamaydi.

Juda katta erish nuqtalariga qo'shimcha ravishda (va oxirgi jarayon bunday oddiy suyuqlik uchun juda ko'p termoyadroviy issiqlikni talab qiladi), suvning mavjudligi anomaldir - bu haroratlar bir-biridan yuz daraja farq qiladi - juda katta diapazon. suv kabi past molekulyar suyuqlik uchun. Gipotermiya va suvning haddan tashqari qizib ketishining ruxsat etilgan qiymatlari chegaralari juda katta - ehtiyotkorlik bilan isitish yoki sovutish bilan suv -40 ° C dan +200 ° C gacha suyuqlik bo'lib qoladi. Bu suvning suyuq holatda qolishi mumkin bo'lgan harorat oralig'ini 240 ° C gacha kengaytiradi.

Muz qizdirilganda birinchi navbatda uning harorati ko'tariladi, lekin suv va muz aralashmasi hosil bo'lgan paytdan boshlab, barcha muz eriguncha harorat o'zgarmaydi. Bu erish muzga beriladigan issiqlik birinchi navbatda faqat kristallarni yo'q qilishga sarflanishi bilan izohlanadi. Muzning erish harorati barcha kristallar vayron bo'lgunga qadar o'zgarishsiz qoladi (qarang. Yashirin sintez issiqligi).

Suv va muzning zichligi

Butun biosfera uchun muhim narsa suv muzlaganda uning zichligini oshirishdan ko'ra pasayish qobiliyatidir (deyarli barcha boshqa moddalarda bo'lgani kabi). Vismut bu borada o'zini suv kabi tutadi, ammo bu juda kamdan-kam istisnolardan biridir umumiy qoida. Suvning bu noodatiy xususiyatiga birinchi bo'lib G.Galiley e'tibor qaratgan. Aslida, suyuqlik qattiq holatga o'tganda, moddaning molekulalari bir-biriga yaqinroq bo'lib tuyuladi va moddaning o'zi zichroq bo'lishi kerak. Odatda narsalar shunday yo'l tutadi. Ammo suv bundan mustasno. Agar siz oddiy suvni olib, uni asta-sekin sovutib, zichlikning o'zgarishiga rioya qilsangiz, boshida mutlaqo normal va tabiiy jarayon sodir bo'lishini sezasiz - suv sovishi bilan zichroq va zichroq bo'ladi va biz hech qanday og'ishlarni ko'rmaymiz. me'yordan suv 4 ° C gacha sovib ketguncha. Bu harorat ostida, qaramay umumiy fikrlar suv birdan engilroq bo'ladi va muzlaganda u yanada engilroq bo'ladi va suv yuzasida suzuvchi muz hosil qiladi. Muzlash, suv avvalgi hajmga nisbatan 9% ga kengayadi. Bu kengayish kutilmagan sovuqlarda suv ta'minoti uchun halokatli bo'lishi mumkin. Quvurlardagi suvning muzlashi ularni buzadi.

Ma'lumki, suvning bu xususiyati qattiq qishda ko'llar va hovuzlarni doimiy muzlashdan himoya qiladi va shu bilan bu suv omborlarida hayotni saqlab qoladi. Kuzgi havo ko'lning sirt qatlamlarini sovutadi, ular og'irlashadi va tubiga cho'kadi. Ko‘l soviydi. Lekin bu jarayon faqat suv harorati 4 °C ga yetguncha davom etadi. Agar endi sirt qatlamlari yanada sovuqroq bo'lsa, ular endi tubiga tushmaydi, chunki bu qatlamlarning zichligi 4 ° C harorat saqlanadigan chuqur suvning zichligidan kamroq. Zichlikdagi farqlar unchalik katta emas - bu farqlar faqat to'rtinchi kasrda paydo bo'ladi - ammo bu farqlar 0 ° C ga yaqin haroratli suv ko'lning chuqurligiga kira olmasligi uchun etarli. Sovutish jarayoni sirt qatlamlari u endi tezroq ketadi va tez orada ko'lning qo'rg'oshin yuzasi birinchi mo'rt muz bilan qoplanadi. Muz issiqlikni yomon o'tkazuvchidir, u ko'lning hayotini dahshatli qishki sovuqlardan ishonchli tarzda yashiradi. Ushbu aylanish nima uchun muzning ko'lning sayoz qismlarida avvalroq paydo bo'lishini va keyinroq qalinroq ekanligini tushuntiradi.

Suvning yuqori va pastki qatlamlari haroratining farqi qishki sharoitda dredgerlar ishlaganda ishlatiladi. Suv omborining chuqur qismidan nasoslar yordamida sirt qatlamlariga suv quyiladi, bu esa operatsion blokda muzning shakllanishiga to'sqinlik qiladi.

Lekin dengiz suvi(siz bilganingizdek, sho'r suv bo'lib, har bir litrida taxminan 35 gramm tuz mavjud) sovutilganda butunlay boshqacha harakat qiladi: eng yuqori zichlik toza suvga qaraganda past haroratlarda, ya'ni -3,5 ° C da kuzatiladi. Ammo dengiz suvi -1,9 ° C da muzlaydi, ya'ni. maksimal zichligiga yetmasdan oldin muzga aylanadi.

Agar muzning erishi paytida olingan suyuqlik hajmi olingan muz hajmidan kam bo'lsa, unda muzning muzga o'tishini taxmin qilish mumkin. suyuqlik holati muz bosimga duchor bo'lsa, engillashadi, ya'ni. kristallarni bir-biriga yaqinlashtiradi. Aslida, agar muzga yuqori bosim qo'llanilsa, uning erish nuqtasi pasayadi. Shunday qilib, 2045 atm bosim ostida (1 sm 2 uchun) muz -22 ° C haroratda eriydi. Bosimning yanada oshishi erish nuqtasini endi kamaytirmaydi, chunki yangi xususiyatlarga ega muzning yangi shakllari hosil bo'ladi. Muzning pastroq haroratda erishi qobiliyati katta bosim shuningdek, qalinligi juda katta bo'lgan muzliklarda poydevorda erish yer yuzasiga qaraganda ertaroq boshlanishini tushuntiradi.

suvning issiqlik sig'imi

1 g suvni 1 ° ga qizdirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori 9,25 g temirni, 10,3 g misni 1 ° ga qizdirish uchun etarli. Suvning g'ayritabiiy darajada yuqori issiqlik sig'imi dengiz va okeanlarni ulkan termostatga aylantirib, havo haroratining kunlik tebranishlarini yumshatadi. Bundan tashqari, dengizlar kabi nafaqat katta suv massalari, balki atmosferaning odatiy suv bug'lari ham bu tebranishlarni yumshatish usullaridir. Katta cho'llar mintaqalarida haroratning kunlik keskin o'zgarishi havoda suv bug'ining yo'qligi bilan bog'liq. Cho'lning quruq havosi deyarli suv bug'idan mahrum bo'lib, u kun davomida qizib ketgan qumning tunda tez sovishini o'z ichiga olishi mumkin, shuning uchun havo harorati 5 ° C dan oshmasligi mumkin.

Suvning issiqlik sig'imi suv va erning har xil isishi hodisasini tushuntiradi: quruqlik yuzasini tashkil etuvchi qattiq jinslarning issiqlik sig'imi va suvning issiqlik sig'imi keskin farq qilganligi sababli, suvni isitish va suvni isitish uchun har xil miqdorda issiqlik talab qilinadi. bir xil haroratgacha qum, shuning uchun kun davomida qumning harorati suvdan yuqori. Suv qattiq toshga qaraganda sekinroq soviydi, shuning uchun tunda qum suvdan sovuqroq bo'ladi. Ma'lumki, havo to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari bilan emas, balki quruqlik va suvning qizigan yuzasidan issiqlik uzatish orqali isitiladi. DA yoz vaqti quruqlik va suv yuzasi o'rtasida sezilarli harorat farqi hosil bo'ladi, buning natijasida havo dengiz va okeanlar suvlari va ularga tutash quruqlik o'rtasidagi harorat farqi bilan belgilanadigan yo'nalishda harakat qiladi.

Aytgancha, suvning issiqlik sig'imi (1 kal), muzning issiqlik sig'imidan (0,5 kal) 2 baravar ko'p va boshqa barcha moddalar uchun erish bu qiymatga deyarli ta'sir qilmaydi.

Nima uchun bu qiymat suv holatida bunday katta qiymatni ko'rsatadi? Maxsus issiqlik sig'imi - bu moddaning haroratini Selsiy bo'yicha bir darajaga oshirish uchun uning bir grammiga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori. Binobarin, suv isitish uchun g'ayritabiiy darajada katta miqdorda issiqlik talab qiladi. Haroratning oshishi molekulalarning o'rtacha harakat tezligining oshishini bildirganligi sababli, molekulyar tilda suvning yuqori issiqlik sig'imi uning molekulalarining juda inert ekanligini bildiradi. Kattalashtirish uchun o'rtacha tezlik H 2 O molekulalari, ba'zi sabablarga ko'ra ular juda ko'p energiya berishlari kerak, garchi molekulalarning o'zlari molekulyar miqyosda nisbatan kichikdir. Hamma narsa vodorod aloqalarining mavjudligi bilan izohlanadi. Ko'pgina molekulalar juda katta komplekslarga bog'langanligi sababli, alohida "o'rtacha" H 2 O molekulasi uning miqdorini oshirishi mumkin. kinetik energiya ikki usuldan birida. U, birinchidan, barcha vodorod aloqalaridan xalos bo'lib, mustaqil ravishda harakatlana boshlaydi. Ikkinchidan, molekulalarning butun majmuasining tezlashishi, albatta, ushbu kompleksga kiritilgan har bir H 2 O molekulasining tezligini oshirishga olib keladi. Shubhasiz, bu usullarning ikkalasi ham katta energiya xarajatlarini talab qiladi, bu esa olib keladi katta ahamiyatga ega o'ziga xos issiqlik suv.

· Yashirin issiqlik suvning erishi va bug'lanishi

Agar qattiq jismning harorati erish nuqtasiga ko'tarilgan bo'lsa yoki suyuqlik qaynash nuqtasiga yetgan bo'lsa, u holda bir vaqtning o'zida ikki faza (qattiq va suyuq yoki suyuq va gazsimon) mavjud bo'lgan pauza kabi o'tish fazasi boshlanadi. Qattiq jism to'liq suyultirilguncha yoki bug 'hosil bo'lgunga qadar davom etadigan bu vaqt davomida so'rilgan issiqlik tananing haroratida hech qanday o'zgarishga olib kelmaydi. Bu issiqlik yashirin issiqlik deb ataladi va uning miqdori moddadan moddaga farq qiladi. Erishishning yashirin issiqligi, shuningdek, bug'lanish suvda juda yuqori; bu holat er yuzasining harorati uchun katta ahamiyatga ega. Biz ishlatadigan "yashirin" so'zi allaqachon ta'kidlanishi kerak bo'lgan bitta jismoniy qonunga ishorani o'z ichiga oladi: suv tomonidan so'rilgan issiqlik hech qanday joyda yo'qolmaydi. Ma'lumki, tabiatning asosiy qonunlaridan biri energiyaning saqlanish va o'zgarishi qonunidir. Eng ichida umumiy ko'rinish bu qonun quyidagicha ifodalangan: energiya bir shakldan boshqasiga o'tadi (masalan, issiqlik energiyasi mexanikaga aylanishi mumkin) vayron bo'lmasdan; ichida yopiq tizim energiyaning umumiy miqdori doimiy bo'lib qoladi. Bu qonunni biz keltirgan holat ham tasdiqlaydi. Suvning ajoyib issiqlik sig'imi bor deganda, biz oddiygina aytamizki, suv modda sifatida atomlar va molekulalarning kamroq harakati bilan ko'proq issiqlik energiyasini saqlashi mumkin (va bu harorat bilan o'lchanadigan narsa) boshqa keng tarqalgan moddalarga qaraganda. Energiya joyida, suvda qoladi; atrof-muhit harorati tushganda issiqlik sifatida chiqariladi; natijada haroratning pasayishi unchalik keskin bo'lmaydi. Suv muzlaganda, muz erishi bilan yutgan issiqlik miqdorini chiqaradi. Biz bilamizki, issiq, ammo nam havo harorati taxminan 30 ° bo'lgan quruq va toza ob-havoga qaraganda ancha qiyinroq. yuqori harorat. Buning sababi ikki xil: birinchidan, bizning terimiz bug'lanib, bizni sovutadi, terining sirtidan va atrofdagi havodan issiqlikni olib tashlaydi, lekin u suv bug'lari bilan to'yingan nam kunning atmosferasida bug'lanib keta olmaydi; ikkinchidan, suv bug'i kondensatsiyalanib, suvga aylanganda, bug'lanishga qancha issiqlik sarflangan bo'lsa, shuncha issiqlik chiqariladi.

Suv minerallar dunyosida bug'lanishning eng yuqori yashirin issiqligi va sintezning yashirin issiqligiga ega. Choynakdagi suvni qaynatish uchun uni qaynatishdan ko'ra besh yarim baravar ko'proq issiqlik kerak bo'ladi. Agar bu xususiyat bo'lmaganida - issiqda ham asta-sekin bug'langanda, yozda ko'plab ko'llar va daryolar tubiga qadar quriydi. Muzni eritish uchun juda ko'p issiqlik kerak bo'ladi. Eritishning yashirin issiqligi (0°C da 1 g muzni eritish uchun zarur boʻlgan issiqlik miqdori) 79,4 kal. Shuning uchun muzning bahorgi erishi sekin kechadi va bizni katta toshqinlardan qutqaradi (har doim bo'lmasa ham).

Suvning dielektrik o'tkazuvchanligi

Asosiy elektr xarakteristikasi har qanday muhitning - dielektrik o'tkazuvchanligi - suv holatida suyuqlik uchun odatiy bo'lmagan xususiyatlarni namoyish etadi. Birinchidan, u juda katta, statik elektr maydonlar uchun u 81, boshqa moddalarning ko'pchiligi uchun esa 10 dan oshmaydi. Agar biron bir moddaga o'zgaruvchan elektr maydoni ta'sir qilsa, u holda dielektrik o'tkazuvchanlik to'xtaydi. doimiy qiymat, lekin qo'llaniladigan maydonning chastotasiga bog'liq bo'lib, yuqori chastotali maydonlar uchun kuchli kamayadi. Ammo suvning o'tkazuvchanligi nafaqat vaqt o'zgaruvchan maydonlarda, balki kosmosda ham kamayadi. o'zgaruvchan maydonlar, ya'ni. suv mahalliy bo'lmagan qutblanish muhitidir.

Katta ahamiyatga ega o'tkazuvchanlik H 2 O molekulasining o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq.Suvning statik o'tkazuvchanligining katta qiymati e = 81 suv yuqori qutbli suyuqlik bo'lganligi va shuning uchun yumshoq orientatsion erkinlik darajasiga ega (ya'ni molekulyar dipollarning aylanishi) bilan bog'liq. ). Har bir suv molekulasi muhim dipol momentga ega. Elektr maydoni yo'q bo'lganda, dipollar tasodifiy yo'naltirilgan va ular tomonidan yaratilgan umumiy elektr maydoni nolga teng. Agar suv elektr maydoniga joylashtirilsa, u holda dipollar qo'llaniladigan maydonni zaiflashtirish uchun yo'nalishni o'zgartira boshlaydi. Bunday rasm boshqa har qanday qutbli suyuqlikda ham kuzatiladi, ammo suv H 2 O molekulalarining dipol momentining katta qiymati tufayli tashqi maydonni juda kuchli (80 marta) zaiflashtirishga qodir. Agar qo'llaniladigan maydon vaqt bo'yicha doimiy bo'lsa va suv bilan to'ldirilgan bo'shliqda ozgina o'zgarsa (yoki umuman o'zgarmasa) suv tashqi elektr maydoniga shunday ta'sir qiladi. O'zgaruvchilarda elektr maydonlari suvning dielektrik o'tkazuvchanligi qo'llaniladigan maydon chastotasining ortishi bilan kamayadi, 10 12 Hz dan ortiq chastotalar uchun 4-5 qiymatiga etadi. 1929 yilda P.Debay suvning tashqi elektr maydonga bo‘lgan reaksiyasini kompleks o‘tkazuvchanlik yordamida tasvirlashni taklif qildi:

e(ō) = e ∞ + (e o - e ∞)/(1 + i ō t)

bu yerda ō - tashqi elektr maydonning chastotasi, i - xayoliy birlik, t - xarakterli bo'shashish vaqti, e ∞ ≈ 4÷5 - tashqi maydonning eng yuqori chastotasidagi suv o'tkazuvchanligi.

Garchi Debay o'z formulasini olishda suv tuzilishining ancha sun'iy modelidan foydalangan bo'lsa-da, bu ifoda eksperimental ma'lumotlarga yaxshi mos keladi. Ko'rib turganimizdek, tashqi maydonning chastotasi ortishi bilan dielektrik o'tkazuvchanlik keskin pasayadi. Ushbu hodisaning molekulyar izohi juda oddiy. H 2 O molekulasining har qanday individual harakati vodorod aloqalari bilan kuchli cheklangan. O'zgaruvchan elektr maydonlarida molekulyar dipollar o'zgaruvchan maydonni kuzatib boradi. Past chastotalarda ular muvaffaqiyatga erishadilar. Biroq, chastota oshgani sayin, navigatsiya qilish tobora qiyinlashadi. Oxir-oqibat, dipollar tashqi maydonga umuman javob berishni to'xtatadi. O'tkazuvchanlik endi faqat tez atom-molekulyar qayta taqsimlanish mexanizmi bilan aniqlanadi elektr zaryadi, bu barcha moddalarga xosdir. Bunday mexanizmlar doimiy dalalarda ham suvda ishlaydi, lekin ularning hissasi umumiy qiymat dielektrik doimiy kichik, faqat 4-5 birlik.

Suvning sirt tarangligi

Krandan asta-sekin oqib chiqayotgan suvni ko'rsangiz, uning namoyon bo'lishini ko'rasiz. Krandan suv plyonkasi paydo bo'ladi va uning tarkibidagi suyuqlikning og'irligi ostida nozik kauchuk qobiq kabi cho'zila boshlaydi. Kran teshigiga biriktirilgan bu film, uning og'irligi to'satdan juda katta bo'lgunga qadar asta-sekin uzayadi. Biroq, plyonka buzilmaydi, chunki agar ortiqcha yuk bo'lsa, to'sar buziladi. Buning o'rniga, u kranning koksiksidan "sirg'aydi" va go'yo oz miqdordagi suvni quchoqlab, erkin tushadigan tomchi hosil qiladi. Shubhasiz, siz tushayotgan tomchilarning deyarli sharsimon shaklga ega bo'lishini bir necha bor kuzatgansiz. Agar tashqi kuchlar bo'lmasa, ular qat'iy sharsimon bo'lar edi. Siz kuzatayotgan narsa suvning g'ayrioddiy "shartlanish", "o'z-o'zini ixchamlash" qobiliyati yoki boshqacha qilib aytganda, birlashish (birlashish) qobiliyatining ko'rinishlaridan biridir. Jo‘mrakdan oqib chiqayotgan bir tomchi suv mayda to‘pga aylanadi va to‘p ham mumkin. geometrik jismlar berilgan hajm uchun eng kichik sirt maydoniga ega.

Yopishqoqlik tufayli suv yuzasida kuchlanish hosil bo'ladi va suv yuzasini buzish uchun u jismoniy kuch, va, g'alati, juda muhim. Bezovta qilinmagan suv yuzasi suvdan ancha “og‘irroq” narsalarni, masalan, po‘lat igna yoki ustara tig‘ini yoki suvda suyuqlik emas, balki qattiq jismdek sirpanib yuradigan ba’zi hasharotlarni ushlab turishi mumkin.

Simobdan tashqari barcha suyuqliklar ichida suv eng yuqori sirt tarangligiga ega.

Suyuqlikning ichida molekulalarning bir-biriga tortilishi muvozanatlangan. Lekin yuzada emas. Chuqurroq joylashgan suv molekulalari eng yuqori molekulalarni pastga tortadi. Shuning uchun, bir tomchi suv, go'yo, iloji boricha qisqarishga intiladi. U sirt taranglik kuchlari bilan birga tortiladi.

Fiziklar uch santimetr qalinlikdagi suv ustunini sindirish uchun unga qaysi og'irlikni osib qo'yish kerakligini aniq hisoblab chiqdi. Og'irligi juda katta bo'ladi - yuz tonnadan ortiq! Ammo bu suv juda toza bo'lganda. Tabiatda bunday suv yo'q. Unda har doim nimadir bor. Hech bo'lmaganda ozgina bo'lsin, lekin begona moddalar suv molekulalarining kuchli zanjiridagi aloqalarni buzadi va ular orasidagi biriktiruvchi kuchlar kamayadi.

Agar shisha plastinkaga simob tomchilari, kerosinga suv tomchilari qo'llanilsa, u holda juda kichik tomchilar to'p shaklida bo'ladi, kattaroqlari esa tortishish ta'sirida biroz tekislanadi.

Bu hodisa simob va shisha o'rtasida, shuningdek, kerosin va suv o'rtasida molekulalarning o'zlari (birikma) o'rtasidagidan kichikroq bo'lgan jozibali kuchlar (yopishish) paydo bo'lishi bilan izohlanadi. Suv toza shisha bilan, simob esa bilan aloqa qilganda metall plastinka ikkala moddaning plitalar ustida deyarli bir xil taqsimlanishini kuzatamiz, chunki shisha va suv molekulalari, metall va simob molekulalari o'rtasidagi tortishish kuchlari suv va simobning alohida molekulalari orasidagi tortishishdan kattaroqdir. Bu hodisa, suyuqlik yuzaga teng taqsimlanganda qattiq tana, namlash deyiladi. Bu shuni anglatadiki, suv toza oynani namlaydi, lekin kerosinni namlamaydi. Muayyan holatda namlanish sirtning ifloslanish darajasini ko'rsatishi mumkin. Masalan, toza yuvilgan plastinkada (chinni, fayans) suv tekis qatlamda tarqaladi, toza yuvilgan kolbada devorlari bir tekisda suv bilan qoplanadi, lekin agar sirtdagi suv tomchilar shaklida bo'lsa, bu shuni ko'rsatadiki, idishning yuzasi nam bo'lmagan moddaning nozik bir qatlami bilan qoplangan suv , ko'pincha yog'.

Suv tuzilishiga misollar:

1. Distillangan suv kristali, ta'sirlanmagan.

2. Buloq suvi.

3. Antarktida muzligi.

4. Betxovenning “Pastoral” asarini tinglagandan keyin suv kristali shunday ko‘rinishga ega bo‘ladi.

5. Og'ir metal toshini tinglagandan keyin hosil bo'lgan kristall.

6. "Sen ahmoqsan" degan so'zlarga ta'sir qilgandan keyin kristal "hard rock" musiqasi ta'siridan keyingi kristalga juda o'xshaydi.

7. "Farishta" so'zi.

8. "Iblis" so'zi.

9. Suvga "Buni qiling" so'rovi keldi.

10. Suv "Buni qiling" buyrug'ini oldi.

11. “Siz meni zeriktirdingiz. Men seni o'ldiraman".

12. Qabul qilingan suv elektromagnit nurlanish sevgi va minnatdorchilik

17. Ingliz tilida aytiladigan "Sevgi va minnatdorchilik" so'zlari.

18. Yapon tilida aytiladigan "Sevgi va minnatdorchilik" so'zlari.

19. "Sevgi va minnatdorchilik" so'zlari aytilgan nemis

Amfifil moddalar:

Hamma biladiki, baliqlar faqat suvda o'zlarini qulay his qilishadi va ko'pchilik mushuklar suv protseduralariga aniq norozilik bilan munosabatda bo'lishadi, ammo qurbaqa yoki triton kabi hayvonlar daryoda yoki ko'lmakda suzishga va erda erkin harakatlanishga qodir! Bu hayvonlar amfibiyalar yoki amfibiyalar deb ataladi. Ularning amfifillari ham gidrofil, ham hidrofobik holda eriydi, amfifil birikmalar molekulalarining o'zlari tadpolga o'xshaydi: ular uzun uglevodorod dumidan iborat (odatda o'ndan ortiq CH 2 guruhidan qurilgan), bu qutbsiz eruvchanlikni ta'minlaydi. media va gidrofilik xususiyatlar uchun mas'ul bo'lgan qutb boshi. Shunday qilib, amfifil birikmalar bir vaqtning o'zida suvni (ya'ni ular hidrofilik) va qutbsiz erituvchilarni (hidrofobik xususiyatlarni ko'rsatadi) "sevadi".

Hidrofil guruhining turiga qarab, zaryadlangan kationik yoki anion funktsional guruhga ega amfifil birikmalar va zaryadsiz funktsional guruhga ega amfifil birikmalar ajratiladi. Ma'lum bo'lgan organik birikmalarning aksariyati bir nechta zaryadlangan funktsional guruhlarga ega. Bunday moddalarga makromolekulyar birikmalar - oqsillar, lipoproteinlar, blok-sopolimerlar va boshqalar misol bo'la oladi. Oqsil molekulalarida funktsional guruhlarning (qutbli yoki qutbsiz) bir-biri bilan molekula ichidagi o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'lgan uchinchi darajali strukturaning mavjudligi o'z-o'zidan bu birikmalarning amfifilligini ko'rsatadi.

Amfifil birikmalarning yana bir misoli ko'pchilik dorilar bo'lib, ularning molekulalari maqsadli retseptor bilan samarali bog'lanish uchun zarur bo'lgan ma'lum funktsional guruhlar to'plamini birlashtiradi.

Amfifil birikmalarning nanomateriallar va nanotexnologik mahsulotlarni olishdagi rolini ortiqcha baholash qiyin. Ko'pincha amfifil birikmalar mavjud sirt faol moddalar. Ularning molekulalari turli xil interfeyslarda "o'z-o'zidan yig'iladi" (o'z-o'zidan yig'iladi), qalinligi faqat bitta molekula bo'lgan o'z-o'zidan yig'iladigan monoqatlamlarning yupqa plyonkalarini hosil qiladi, "mitselyar" tizimlarni hosil qiladi.

Amfifil birikmalar o'ynaydi alohida rol tirik tabiatda. Ularsiz hech bir hayvon yoki o'simlik mavjud bo'lolmaydi! Hujayra membranasi amfifil molekulalardan iborat bo'lib, u tirik organizmni dushmandan ajratib turadi. tashqi muhit. Aynan shu molekulalar hujayraning ichki organellalarini tashkil qiladi, uning bo'linish jarayonida ishtirok etadi, metabolizmda ishtirok etadi. muhit. Amfifil molekulalar biz uchun oziq-ovqat bo'lib xizmat qiladi va tanamizda hosil bo'ladi, o't kislotalarining ichki regulyatsiyasi va aylanishida ishtirok etadi. Bizning tanamizda 10% dan ortiq amfifil molekulalar mavjud. Shuning uchun sintetik sirt faol moddalar tirik organizmlar uchun xavfli bo'lishi mumkin va, masalan, hujayra membranasini eritib, uning o'limiga olib kelishi mumkin.