شبکه های کریستال. نوع استبداد شش ضلعی نوع کریستال یخ خشک

همانطور که می دانیم، تمام مواد مادی می توانند در سه حالت اساسی باشند: مایع، جامد و گاز. درست است، هنوز وضعیتی از پلاسما وجود دارد، که دانشمندان هر چند کشور چهارم ماده را در نظر می گیرند، اما مقاله ما در مورد پلاسما نیست. حالت جامد بنابراین، بنابراین، جامد، به عنوان یک ساختار کریستال خاص، ذرات آن در یک روش خاص و به وضوح تعریف شده، بنابراین ایجاد یک شبکه کریستال. ساختار شبکه کریستال شامل تکرار سلول های ابتدایی یکسان است: اتم ها، مولکول ها، یون ها، دیگر ذرات ابتداییمتصل شده توسط گره های مختلف.

انواع شبکه های کریستال

بسته به ذرات شبکه کریستال، چهارده نوع ONA وجود دارد، ما محبوب ترین آنها را ارائه می دهیم:

شبکه کریستال یون.
شبکه کریستال اتمی.
شبکه کریستال مولکولی.
سلول کریستال

یون کریستال یونی

یکی از ویژگی های اصلی ساختار شبکه کریستال یون ها، اتهامات الکتریکی متضاد است، در واقع یونها، در نتیجه یک میدان الکترومغناطیسی تشکیل می شود که خواص مواد حاوی یک شبکه کریستال یونی را تعیین می کند. و این یک مقاوم، سختی، تراکم و توانایی انجام است برق. یک نمونه مشخص از یک شبکه کریستال یونی ممکن است یک نمک آشپزی باشد.

مشبک کریستال اتمی

مواد با یک شبکه کریستال اتمی، به عنوان یک قاعده، در گره های خود متشکل از اتم های شدید هستند. پیوند کووالانسی رخ می دهد زمانی که دو اتم یکسان به الکترونهای برادرانه تقسیم می شوند و به همین ترتیب یک جفت الکترون را برای اتم های همسایه تشکیل می دهند. به دلیل این، اوراق قرضه کوانتومی به شدت و به طور مساوی اتم ها را به طور دقیق متصل می کند - شاید این ویژگی مشخصه ساختار شبکه کریستال اتمی باشد. عناصر شیمیایی با اتصالات مشابه می توانند از سختی آنها، درجه حرارت بالا بهره مند شوند. شبکه کریستال اتمی چنین است عناصر شیمیایی هر دو الماس، سیلیکون، ژرمانیوم، بور.

مشبک کریستال مولکولی

نوع مولکولی شبکه کریستال با وجود مولکول های پایدار و بسته بندی شده مشخص می شود. آنها در گره های شبکه کریستال قرار دارند. در این گره ها، آنها توسط نیروهای Vandervalsk خودشان نگهداری می شوند که ده برابر ضعیف تر از نیروهای تعامل یونی هستند. مثال قابل توجهی از شبکه کریستال مولکولی یک جامد است که دارایی برای حرکت به مایع است - رابطه بین مولکول های شبکه کریستال کاملا ضعیف است.

مشبک کریستال فلزی

نوع ارتباط شبکه های کریستال فلزی انعطاف پذیر و پلاستیکی یونیک است، اگر چه آنها بسیار مشابه هستند. یکی از ویژگی های متمایز از آن، حضور کاتیون های مثبت شارژ (یون های فلزی) در گره های شبکه است. الکترون های دخیل در ایجاد یک میدان الکتریکی بین گره ها زندگی می کنند، این الکترون ها نیز گاز الکتریکی نامیده می شوند. حضور چنین ساختاری یک شبکه کریستال فلزی، خواص آن را توضیح می دهد: قدرت مکانیکی، هدایت گرما و الکتریکی، صاف بودن.

شبکه های کریستال، ویدئو

و در پایان توضیحات دقیق ویدئو خواص شبکه های کریستال.

ماده، همانطور که می دانید، می تواند در سه وجود داشته باشد حالت های جمع آوری شده: گاز، مایع و جامد (شکل 70). به عنوان مثال، اکسیژن، که در شرایط عادی، گاز است، در دمای -194 درجه سانتیگراد به یک مایع آبی تبدیل می شود و در دمای -218.8 درجه سانتی گراد، جامدات آن در یک توده برف شکل متشکل از کریستال های آبی است .

شکل. 70
کل حالت های آب

مواد کشویی به بلورین و آمورف تقسیم می شوند.

مواد آمورف هیچ نقطه ذوب روشن ندارند - هنگامی که گرم می شود، آنها به تدریج نرم می شوند و به حالت مایع می روند. مواد آمورف شامل اکثر پلاستیک ها (به عنوان مثال، پلی اتیلن)، موم، شکلات، پلاستیک، رزین های مختلف و آدامس جویدن (شکل 71).

شکل. 71
مواد و مواد آمورف

مواد بلوری با محل صحیح اجزای ذرات خود در نقاط دقیق تعریف شده مشخص می شوند. هنگام اتصال این نقاط، قاب فضایی توسط خطوط مستقیم تشکیل شده است، به نام شبکه کریستال. نقاطی که ذرات کریستال قرار می گیرند، گره های شبکه نامیده می شوند.

در گره های شبکه کریستال خیالی می تواند یون های مناتومی، اتم ها، مولکول ها باشد. این ذرات حرکات نوسان را انجام می دهند. با افزایش دمای دامنه این نوسان ها، به عنوان یک قاعده، به گسترش حرارتی تلفن افزایش می یابد.

بسته به نوع ذرات واقع در مجامع شبکه های کریستال، و ماهیت رابطه بین آنها توسط چهار نوع از شبکه های کریستالی متمایز است: یونی، اتمی، مولکولی و فلز (جدول 6).

جدول 6
موقعیت عناصر در سیستم دوره ای D. I. Mendeleev و انواع تصمیمات بلوری از مواد ساده خود را

مواد ساده ای که توسط عناصر ارائه شده در جدول تشکیل نشده اند، یک شبکه فلزی تشکیل شده است.

جلبک های کریستال یونی، در گره هایی که یون ها هستند. آنها مواد را با پیوند یون شکل می دهند، که می تواند هر دو توسط Na +، CL و یون های پیچیده مرتبط باشد، آن است. در نتیجه، شبکه های کریستال یونیک دارای نمک ها، پایه ها (توده ها)، برخی از اکسید هستند. به عنوان مثال، کریستال کلرید سدیم از یون های متناوب مثبت Na + و CLS منفی ساخته شده است و شکل مکعب را تشکیل می دهد (شکل 72). ارتباطات بین یون ها در چنین کریستال بسیار با دوام هستند. بنابراین، مواد با یک شبکه یونی دارای سفتی نسبتا بالا و دوام هستند، آنها مقاوم و غیر انتفاعی هستند.

شکل. 72
شبکه کریستال یون (کلرید سدیم)

اتمی به نام Gartices بلورین نامیده می شود، در گره هایی که اتم های جداگانه هستند. در چنین شبکه هایی، اتم ها با اوراق قرضه بسیار قوی کوانتومی ارتباط برقرار می کنند.

شکل. 73.
شبکه کریستال اتمی (الماس)

این نوع شبکه کریستال دارای الماس است (شکل 73) یکی از اصلاحات آلوتروپیک کربن است. الماس های دایره ای و جلا به نام الماس هستند. آنها به طور گسترده ای در جواهرات استفاده می شود (شکل 74).

شکل. 74
دو تاج امپراتوری با الماس:
A - تاج امپراتوری بریتانیا؛ ب - تاج بزرگ امپراتوری امپراتوری روسیه

به مواد با یک شبکه کریستال اتمی عبارتند از بور کریستالی، سیلیکون و ژرمانیوم، و همچنین مواد پیشرفتهبه عنوان مثال، مانند سیلیکا، کوارتز، شن و ماسه، کریستال کوه، که شامل اکسید سیلیکون (IV) SiO 2 (شکل 75) است.

شکل. 75
شبکه کریستال اتمی (اکسید سیلیکون (IV))

اکثر مواد با یک شبکه کریستال هسته ای دارای درجه حرارت بسیار بالایی هستند (به عنوان مثال، در الماس، بیش از 3500 درجه سانتیگراد، در سیلیکون - 1415 درجه سانتیگراد، در سیلیکا - 1728 درجه سانتیگراد)، آنها با دوام و پایدار هستند، تقریبا نامحلول هستند.

جلبک های کریستال مولکولی، در گره هایی که مولکول ها هستند. اوراق قرضه شیمیایی در این مولکول ها نیز می تواند قطبی کووالانتی (HCl کلرید، آب H 2 0) و کووالانتی غیر قطبی (N 2 نیتروژن، اوزون 0 3) باشد. با وجود این واقعیت که اتم های داخل مولکول ها با اوراق قرضه بسیار قوی کوانتومی، نیروهای ضعیف جذب بین مولکولی بین مولکول های خود مرتبط هستند. بنابراین، مواد با شبکه های کریستالی مولکولی دارای سختی کم، دمای پایین ذوب، فرار هستند.

نمونه هایی از مواد با شبکه های کریستال مولکولی، آب جامد هستند - یخ، اکسید کربن جامد (IV) C) 2 - "Loda خشک" (شکل 76)، کلرید جامد HCl و سولفید هیدروژن H 2 S، مواد جامد ساده تشکیل شده توسط یک (Nuble Gaza: هلیم، نئون، آرگون، کریپتون)، دو (هیدروژن H 2، اکسیژن O 2، کلر CL 2، نیتروژن N 2، ید 1 2)، سه (ازن O 3)، چهار (فسفر سفید) P 4) مولکول های هشتم (گوگرد S 7). اکثر ترکیبات جامد آلی دارای شبکه های کریستالی مولکولی هستند (نفتالین، گلوکز، قند).

شکل. 76
شبکه کریستال مولکولی (دی اکسید کربن)

گریل های کریستالی فلزی دارای مواد کراوات فلزی هستند (شکل 77). در گره های این شبکه ها اتم ها و یون ها (سپس اتم ها، سپس یون ها، در آن اتم های فلزی به راحتی تبدیل می شوند، الکترون های خارجی خود را به استفاده عمومی تبدیل می کنند). چنین ساختار داخلی فلزات مشخصه آنها را تعیین می کند مشخصات فیزیکی: Purpure، Plasticity، هدایت الکتریکی و حرارتی، درخشش فلزی.

شکل. 77
شبکه کریستال فلزی (آهن)

تجربه آزمایشگاه شماره 13
آشنایی با مجموعه ای از مواد با انواع مختلف شبکه کریستال. ساخت مدل های شبکه های کریستال

جمع آوری مدل یکی از شبکه های کریستال.

برای مواد دارای داشتن ساختار مولکولی، شیمیدان فرانسوی J. L. Proust (1799-189-189)، به طور صحیح باز است. قانون پایداری ترکیب. در حال حاضر این قانون به شرح زیر است:

قانون PRUT یکی از قوانین اصلی شیمی است. با این حال، برای مواد یک ساختار غیر قومیت، به عنوان مثال، یونیک، این قانون همیشه منصفانه نیست.

کلمات کلیدی و عبارات

حالت جامد، مایع و گاز طبیعی.
مواد کشویی: آمورف و بلورین.
شبکه های کریستال: یونیک، اتمی، مولکولی و فلز.
خواص فیزیکی مواد با انواع مختلفی از شبکه های کریستال.
قانون پایداری ترکیب.

کار با کامپیوتر

با برنامه الکترونیکی خود تماس بگیرید مطالب درس را بررسی کنید و وظایف پیشنهادی را اجرا کنید.
پیدا کردن در اینترنت آدرس های الکترونیکیکه می تواند به عنوان منابع اضافی که محتوای کلمات کلیدی و عبارات عبارت را نشان می دهد، خدمت می کنند. درخواست خود را به معلم در آماده سازی یک درس جدید دعوت کنید - یک پیام را با کلمات کلیدی و عبارات پاراگراف بعدی ارسال کنید.

سوالات و وظایف

چه حالت جمع آوری اکسیژن در دمای -205 درجه سانتیگراد خواهد بود؟
به یاد داشته باشید کار A. Belyaeva "Selener of air" و خواص اکسیژن جامد را با استفاده از توصیف آن در کتاب مشخص کنید.
چه نوع مواد (کریستالی یا آمورف) پلاستیک هستند؟ چه خواص پلاستیک استفاده از استفاده صنعتی آنها چیست؟
چه نوع مشبک الماس کریستال چیست؟ خواص فیزیکی مشخصه الماس را فهرست کنید.
چه نوع شیشه ای ید کریستال متعلق به آن است؟ خواص فیزیکی معمولی را برای ید فهرست کنید.
چرا نقطه ذوب فلزات را در حد بسیار گسترده ای تغییر می دهد؟ برای آماده سازی پاسخ به این سوال، از ادبیات اضافی استفاده کنید.
چرا یک محصول سیلیکون در هنگام ضربه زدن به قطعه تقسیم می شود و محصول سرب تنها مسطح است؟ در کدام یک از موارد مشخص شده، تخریب پیوند شیمیایی رخ می دهد، و در چه چیزی - نه؟ چرا؟

آب - ماده آشنا و غیر معمول است. تقریبا 3/4 سطح سیاره ما توسط اقیانوس ها و دریاها اشغال می شود. HARDWATER - برف و یخ - تحت پوشش 20٪ سوشی. آب و هوا سیاره بستگی به آب دارد. ژئوفیزیک استدلال می کند که زمین خنک می شود و اگر آب نیست، به یک قطعه از سنگ بی جان تبدیل شود. او دارای ظرفیت گرمای زیادی است. گرمایش، حرارت را جذب می کند؛ خنک کننده، آن را می دهد. آب های زیرزمینی جذب می شوند و گرمای زیادی را باز می گردانند و به این ترتیب آب و هوای "هماهنگ" را به دست می آورند. و از سرماخوردگی کیهانی، زمین های آن مولکول های آب را که در اتمسفر پراکنده شده اند، محافظت می کند - در ابرها و به شکل بخارات.

آب از ماده اسرار آمیز ترین طبیعت پس از DNA است داشتن خواص منحصر به فرد که نه تنها به طور کامل توضیح داده می شود، بلکه نه همه شناخته شده نیستند. هر چه بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد، ناهنجاری های جدید و معماهای جدید در آن یافت می شود. اکثر این ناهنجاری ها، امکان زندگی در زمین را فراهم می کنند، با وجود وجود بین پیوند های هیدروژنی بین مولکول های آب، که بسیار قوی تر از نیروهای جاذبه وندوالول بین مولکول های مواد دیگر هستند، اما مقدار ضعیف تر از یونی و کووالانتی اوراق قرضه بین اتم ها در مولکول ها. همان پیوند هیدروژنی نیز در مولکول DNA وجود دارد.

مولکول آب (H 2 16 O) شامل دو اتم هیدروژن (H) و یک اتم اکسیژن (16 O) است. به نظر می رسد که تقریبا تنوع خواص آب و غیرعادی از تظاهرات آنها، در نهایت تعیین می شود طبیعت فیزیکی این اتم ها، روش ارتباط آنها در مولکول و گروه بندی مولکول های تشکیل شده است.

شکل. ساختار مولکول آب . طرح هندسی (A)، مدل مسطح (B) و ساختار الکترونیکی فضایی (C) مونومر H2O. دو از چهار الکترون از پوسته بیرونی یک اتم اکسیژن در ایجاد اوراق قرضه کووالانسی با اتم های هیدروژن دخیل هستند و دو فرم دیگر به شدت مدفوع مدار الکترونیکی، هواپیما عمود بر آن است هواپیما n-oh-n.

مولکول آب H 2 O به عنوان یک مثلث ساخته شده است: زاویه بین دو باند اکسیژن هیدروژن 104 درجه است. اما از آنجا که هر دو اتم هیدروژن در یک طرف اکسیژن قرار دارند، اتهامات الکتریکی در آن پراکنده می شوند. مولکول آب قطبی، که علت تعامل ویژه بین مولکول های مختلف است. اتم های هیدروژن در مولکول H 2 O، داشتن یک بار مثبت جزئی، با الکترونهای اتم های اکسیژن مولکول های مجاور ارتباط برقرار می کنند. چنین اتصال شیمیایی هیدروژن نامیده می شود. این ترکیب مولکول های H 2 O را به همکاران عجیب و غریب ساختار فضایی ترکیب می کند؛ هواپیما که در آن پیوند هیدروژن واقع شده است، عمود بر سطح اتم های مشابه مولکول H 2 O است. تعامل بین مولکول های آب به طور عمده توسط دمای غیر قانونی غیرقانونی ذوب و جوش آن توضیح داده شده است. لازم است انرژی اضافی را برای شکستن، و سپس اوراق قرضه هیدروژن را از بین ببرد. و این انرژی بسیار مهم است. به همین دلیل است که ظرفیت حرارت آب خیلی زیاد است.

در مولکول آب، دو اوراق قرضه کوانتومی قطبی وجود دارد. آنها با همپوشانی دو نوع الکترونیک تک الکترونیک از یک اتم اکسیژن و یک ابر الکترونی از دو اتم هیدروژن تشکیل شده اند.

مطابق با ساختار الکترونیکی اتم های هیدروژن و اکسیژن، مولکول آب دارای چهار جفت الکترونیکی است. دو نفر از آنها در شکل گیری پیوندهای کووالانسی با دو اتم هیدروژن دخیل هستند. اتصال دهنده هستند دو جفت الکترونیکی دیگر رایگان هستند - نه اتصال. آنها یک ابر الکترونیکی را تشکیل می دهند. ابر نامنظم است - ممکن است بین افراد ضخیم و پرمرافپینگ متفاوت باشد.

چهار قطب اتهام در مولکول آب وجود دارد: دو مثبت هستند و دو نفر منفی هستند. اتهامات مثبت بر روی اتم های هیدروژن، به عنوان هیدروژن الکترومغناطیسی اکسیژن متمرکز شده است. دو قطب منفی بر دو جفت الکترونیکی غیر الکترونیکی اکسیژن سقوط می کنند.

هسته اکسیژن بیش از تراکم الکترون را ایجاد می کند. جفت الکترون الکترون داخلی اکسیژن به طور مساوی توسط هسته طراحی شده است: این طرح توسط یک دایره با مرکز Si-Sader نشان داده شده است. چهار الکترون خارجی به دو جفت الکترونیکی تقسیم می شوند که بخشی از هسته هستند، اما به طور جزئی جبران نمی شود. به صورت مقدم، کل اوربیتال های الکترونیکی این جفت ها به صورت بیضه ها از آن نشان داده شده است مرکز عمومی - هسته O 2-. هر یک از دو الکترون باقی مانده اکسیژن یک جفت با یک الکترون هیدروژن تشکیل می دهند. این جفت ها نیز به هسته اکسیژن هستند. بنابراین، هسته های هیدروژن - پروتون ها - تا حدودی لخت هستند و کمبود تراکم الکترون وجود دارد.

بنابراین، چهار قطب اتهام در مولکول آب متفاوت است:دو منفی (تراکم الکترونیکی بیش از حد در منطقه هسته اکسیژن) و دو مثبت (عدم تراکم الکترونیکی در دو هسته هیدروژن). برای وضوح بیشتر، ممکن است تصور کنید که قطب ها قله های تتراهید تغییر شکل را اشغال می کنند، در مرکز آن هسته اکسیژن است.

شکل. ساختار مولکول آب: A - گوشه بین اتصالات O-H؛ ب - محل قطب های شارژ؛ که در - ظاهر ابر الکترونیک مولکول آب.

تقریبا یک مولکول آب کروی به طور قابل توجهی قطبیت را نشان می دهد، زیرا اتهامات الکتریکی در آن به طور نامتقارن واقع شده است. هر مولکول آب یک دو قطبی مینیاتوری با یک لحظه دو قطبی بالا - 1.87 دبی است. Deba - یک واحد اتفاقی از دیپول الکتریکی 3،33564 · 10 30 کیلوگرم · متر. تحت تأثیر دیپول های آب، نیروهای متداول یا بین مولکولی بر روی سطح مواد غوطه ور شده در آن 80 برابر تضعیف شده اند. به عبارت دیگر، آب دارای یک ثابت دی الکتریک بالا، بالاترین ارتباطات به ما شناخته شده است.

به طور عمده به این دلیل، آب خود را به عنوان یک حلال جهانی نشان می دهد. اقدام انحلال آن به صورت یک یا چند مورد به بدن، مایعات و گازها جامد است.

ظرفیت حرارتی خاص آب بزرگترین در میان تمام مواد است. علاوه بر این، 2 برابر بیشتر از یخ است، در حالی که در اکثر مواد ساده (به عنوان مثال، فلزات)، در فرآیند ذوب، ظرفیت گرما عملا تغییر نمی کند و در مواد از مولکول های پلی اییدر، معمولا کاهش می یابد هنگام ذوب شدن

ایده مشابهی از ساختار مولکول، امکان توضیح بسیاری از خواص آب، به ویژه ساختار یخ امکان پذیر است. در شبکه کریستال یخ، هر یک از مولکول ها توسط چهار نفر دیگر احاطه شده است. در تصویر هواپیما، این را می توان به عنوان:

اتصال بین مولکول ها توسط اتم هیدروژن انجام می شود. یک اتم هیدروژن به طور مثبت از یک مولکول آب به یک اتم اکسیژن منفی منفی از مولکول آب دیگری جذب می شود. این اتصال هیدروژن نامیده می شود (آن را با نقاط نشان داده شده است). برای قدرت، پیوند هیدروژن تقریبا 15-20 برابر ضعیف تر از ارتباطات کووالانتی است. بنابراین، پیوند هیدروژن به راحتی شکستن است، به عنوان مثال، زمانی که تبخیر آب است.

شکل. چپ - پیوند هیدروژن بین مولکول های آب

ساختار آب مایع شبیه ساختار یخ است. در آب مایع، مولکول ها نیز با پیوند های هیدروژن همراه با یکدیگر هستند، اما ساختار آب کمتر از یخ است. با توجه به حرکت گرما مولکول ها در آب، برخی از پیوندهای هیدروژنی شکسته می شوند، دیگران تشکیل می شوند.

شکل. شبکه یخ کریستال. مولکول های آب H 2 O (توپ سیاه) در گره های آن قرار دارند به طوری که هر کدام دارای چهار "همسایگان" است.

قطبیت مولکول های آب، حضور اتهامات الکتریکی غیرمستقیم در آنها موجب تمایل به مولکول های گروهی به "جوامع" یکپارچه می شود - همکاران. به نظر می رسد که تنها آب در حالت بخار کاملا با فرمول H2O سازگار است. این نتایج تعریف را نشان داد وزن مولکولی بخار آب. در دمای دما از 0 تا 100 درجه سانتیگراد، غلظت فرد (مولکول های مونومر) آب مایع از 1 درصد تجاوز نمی کند. تمام مولکول های آب دیگر به همکاران متفاوتی از پیچیدگی ترکیب می شوند و ترکیب آنها توسط فرمول عمومی (H 2 O) X توصیف می شود.

علت فوری تشکیل همکاران، پیوند هیدروژن بین مولکول های آب است. آنها بین هسته های هیدروژن برخی از مولکول ها و "انسجام های الکترونیکی" در هسته های اکسیژن دیگر مولکول های آب بوجود می آیند. درست است، این ده ها تن از ده ها زمان ضعیف تر از "استاندارد" اوراق قرضه شیمیایی داخل مولکولی، و جنبش های مولکول های کاملا معمولی برای از بین بردن آنها. اما تحت تاثیر نوسانات حرارتی، اتصالات جدید این نوع نیز به راحتی بوجود می آیند. ظهور و فروپاشی همکاران را می توان توسط طرح بیان کرد:

x · h 2 o↔ (h 2 o) x

از آنجایی که اوربیتال های الکترونیکی در هر مولکول آب تشکیل یک ساختار چهار تایی، پیوند های هیدروژنی می توانند محل مولکول های آب را به عنوان همکاران هماهنگ تترالید تشریح کنند.

اکثر محققان مایع ظرفیت حرارتی غیر طبیعی را توضیح می دهند موضوع آباین زمانی که ذوب یخ، ساختار کریستال آن فورا نابود می شود. در آب مایع، پیوند هیدروژن بین مولکول ها حفظ می شود. این باقی می ماند به طوری که اگر خراب شدن یخ - همکاران از تعداد زیادی یا کوچکتر مولکول های آب. با این حال، در مقایسه با یخ، هر یک از همکاران طولانی است. همیشه تخریب برخی از آنها و تشکیل سایر همکاران وجود دارد. هر بار که مقدار درجه حرارت در آب تعادل دینامیکی خود را در این فرایند ایجاد می کند. و هنگامی که آب گرم می شود، بخشی از گرما در شکاف پیوند هیدروژن در همکاران صرف می شود. در همان زمان، 0.26-0.5 EV در فاصله هر اتصال صرف شده است. این نشان دهنده ظرفیت حرارتی غیر طبیعی آب در مقایسه با ذوب مواد دیگر است که پیوند هیدروژن را تشکیل نمی دهند. هنگامی که چنین ذوب ها گرم می شوند، انرژی تنها به پیام حرکات حرارتی اتم ها یا مولکول های آنها صرف می شود. پیوند هیدروژن بین مولکول های آب به طور کامل شکسته می شود تنها زمانی که آب به بخار منتقل می شود. صحت این دیدگاه همچنین به این واقعیت اشاره دارد که ظرفیت حرارتی خاص بخار آب در دمای 100 درجه سانتیگراد عملا با ظرفیت حرارتی خاص در 0 درجه سانتیگراد همخوانی دارد.

شکل زیر:

ابتدایی عنصر ساختاری دانشیار خوشه ای است: شکل. جدا کردن خوشه فرضی آب. خوشه های جداگانه تشکیل همکاران مولکول های آب (H 2 O) X: شکل. خوشه های مولکول های آب، همکاران را تشکیل می دهند.

نقطه نظر دیگر در مورد ماهیت یک ظرفیت گرمای غیرطبیعی آب وجود دارد. پروفسور G. N. Zatsepina اشاره کرد که ظرفیت حرارت مولر آب، که 18 کیلوگرم / (مولگراد) است، دقیقا برابر با ظرفیت حرارتی مولر تئوری جامد با کریستال های تریثایی است. و مطابق با قانون Dullag و PT، ظرفیت گرمای اتمی از تمام اجسام کریستالی ساده (تک نام های تک نام) در دمای کافی بالا و برابر 6 Caldmol O Grad است). و برای trochatomic، در Gramolol، 3 N و گره های شبکه کریستال وجود دارد، - 3 برابر بیشتر. (در اینجا n a تعداد avogadro است).

از اینجا این به این معنی است که آب مانند است بدن کریستالمتشکل از مولکول های Truchatic H 2 0. این به یک نمای کلی از آب به عنوان مخلوطی از همکاران کریستال مانند با ناخالصی های کوچک مولکول های آزاد H 2 O از آب بین آنها، تعداد آنها با افزایش درجه حرارت رشد می کند . از این دیدگاه، تعجب، ظرفیت حرارتی بالایی از آب مایع نیست، اما کم است یخ جامد. کاهش ظرفیت حرارتی خاص آب در طی انجماد ناشی از فقدان نوسانات گرما عرضی اتم ها در یک شبکه یخ کریستالی سفت و سخت است، جایی که هر پروتون باعث ایجاد پیوند هیدروژنی می شود، تنها یک درجه آزادی برای نوسانات حرارتی به جای سه است .

اما در هزینه چه چیزی و چگونه چنین تغییرات بزرگی در ظرفیت حرارت آب بدون تغییرات مناسب فشار می تواند رخ دهد؟ برای پاسخ به این سوال، آشنا شوید با فرضیه کاندیدای علوم زمین شناسی و کانی شناسی یو. A. Kolivnikova در ساختار آب.

این نشان می دهد که حتی کشف پرایمر از روابط هیدروژنی J. Bernal و R. Fowler در سال 1932، ساختار آب مایع را با یک ساختار کوارتز کریستال مقایسه کرد و آن دسته از همکاران ذکر شده به طور عمده 4H 2 0 tetramera هستند که در آن چهار مولکول آب است متصل به یک تتراهید جمع و جور با دوازده پیوند هیدروژنی داخلی. در نتیجه، یک هرم چهارگانه تشکیل شده است - tetrahedron.

در عین حال، پیوندهای هیدروژنی در این tetrameters می توانند به عنوان توالی های قانونی و چپ دست باشند، همانطور که کریستال های کوارتز گسترده (Si0 2)، همچنین دارای یک ساختار چهارگوشه، شکل های کریستالی راست و چپ است. از آنجایی که هر یک از این تترامر آب نیز دارای چهار باند هیدروژنی خارجی استفاده نشده است (همانطور که در یک مولکول آب)، سپس تترامرها را می توان با استفاده از این اتصالات خارجی در یک نوع زنجیره های پلیمری، مانند مولکول DNA متصل کرد. و از آنجا که تنها چهار اتصال خارجی وجود دارد، و داخلی - 3 برابر بیشتر، این اجازه می دهد تا تترامرهای سنگین و با دوام در آب مایع به خم شدن، به نوبه خود پیوندهای هیدروژنی بیرونی تضعیف شده توسط نوسانات حرارتی. این باعث سیالیت آب می شود.

به گفته Kalianikov، چنین ساختاری آب، تنها در حالت مایع است و احتمالا به طور جزئی در تبخیر می شود. اما در یخ، ساختار بلوری، که به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، تتراهیدرولی به وسیله پیوند های هیدروژنی مستقیم قابل انعطاف در فریم های باز غیر قابل انعطاف با حفره های بزرگ در آن، که تراکم یخ کمتر چگالی آب را تشکیل می دهد، متصل می شود.

شکل. ساختار یخ کریستال: مولکول های آب به شش ضلعی راست متصل می شوند

هنگامی که یخ ذوب می شود، برخی از پیوند های هیدروژنی در آن ضعیف می شوند و خم می شوند، که منجر به بازسازی ساختار به تترامرهای مورد نظر در بالا می شود و باعث می شود آب مایع متراکم تر از یخ باشد. در دمای 4 درجه سانتیگراد، زمانی می آید که تمام پیوندهای هیدروژنی بین تترامتر ها تا حد ممکن خم شوند و به علت حداکثر تراکم آب در این دما ایجاد می شود. هیچ جایی در لینک ها خریداری نشده است.

در دمای بالای 4 درجه سانتیگراد، شکستن اوراق قرضه فردی بین tetrameters آغاز می شود و نیمی از پیوند های هیدروژنی خارجی در 36-37 درجه سانتیگراد شکسته می شود. این حداقل بر منحنی ظرفیت حرارتی خاص آب از دما تعیین می کند. در دمای 70 درجه سانتیگراد، تقریبا تمام روابط مقاربت شکسته شده و همراه با ترومتر های آزاد در آب، تنها ضایعات کوتاه از زنجیره های "پلیمر" باقی می ماند. در نهایت، زمانی که آب جوش رخ می دهد، شکاف نهایی در حال حاضر در حال حاضر تک تترامرهای تک در مولکول های فردی H 2 0 است و این واقعیت است که گرمای خاص تبخیر آب دقیقا 3 برابر مقدار حرارت خاص یخ ذوب و حرارت بعدی است آب به 100 درجه سانتیگراد توسط فرض Kalianikov در مورد تایید شده است. این تعداد اتصالات داخلی در tetramer 3 برابر تعداد خارجی است.

چنین ساختار تتراپرال پیچ آب می تواند به دلیل پیوند رئولوژیکی باستانی با کوارتز و سایر مواد معدنی سیلیکونی که در پوسته زمین غلبه داشته باشد، از عمق آن که آب تا کنون در زمین ظاهر شده است، باشد. به عنوان یک نمک کوچک کریستالی، راه حل اطراف آن را به کریستال هایی شبیه به آن تبدیل می کند، و نه به دیگران، بنابراین کوارتز مولکول های آب را در ساختارهای تتراهیم ساخته، که به شدت سودمند هستند، ساخته شده است. و در دوران ما در اتمسفر زمین، بخارات آب به قطره ها تقسیم می شود، چنین ساختاری را تشکیل می دهد، زیرا در اتمسفر همیشه کوچکترین قطرات آب آئروسل وجود دارد که قبلا این ساختار را دارد. آنها مراکز تراکم بخار آب در اتمسفر هستند. در زیر ساختار مبتنی بر سیلیکات سیلیکات سیلیکات ممکن است، که همچنین می تواند از تتراهاد آب نیز تشکیل شود.

شکل. Elementary Elementarial Silicon اکسیژن Tetrahedron SiO 4 4-.

شکل. مقیاس های ابتدایی Siliciac واحد-Orthogroup SiO 4 4- در ساختار Mg-Pyroxene Enstate (A) و Si 2 O 7 6-در Si-pyroxenoid Wollastonite (B).

شکل. ساده ترین انواع گروه های آنیونی آنیونی سیلیکونی جزیره: A-SiO 4، B-Si 2 O 7، B-SI 3 O 9، آقای 4 O 12، D-SI 6 O 18.

شکل. در زیر مهمترین انواع گروه های آنیونیک زنجیره ای در مقیاس سیلیس (در Belov): A-metahagmanate، B - Pyraxena، B Batisitis، M-Vollastonite، D-Vlasitovaya، E-melilite، Rin-Roditite، Z-Pyroxmangitte، و متافسفات، -fluoroberillat، l - barilite.

شکل. در زیر، تراکم آنیون های سیلیکونی پیروکسن به آمفیبول دو ردیف سلولی (A)، سه سطر آمفیب مانند (B)، تالک لایه ای و آنیون نزدیک به آنها (B) است.

شکل. در زیر مهم ترین انواع گروه های سیلیس روبان (Belov): A - Sillimanitic، آمفیبول، Ksonotlite؛ B-epididididimitis؛ in-orthoclasia؛ m-narsarsukitovi؛ D-Fenakite Prismatic؛ E-Euclazing Inlaid.

شکل. در سمت راست - یک قطعه (یک بسته ابتدایی) ساختار کریستال لایه ای از Musobitite Kal 2 (ALSI 3 O 10 XOHOH) 2، نشان دهنده قابلیت انعطاف پذیری شبکه های آلومینیومی اکسیژن با لایه های پلیمری آلومینیوم و پتاسیم بزرگ، شبیه به DNA است زنجیر.

مدل های دیگر ساختار آب امکان پذیر است. مولکول های آب متشکل از تتراهاخه، زنجیرهای عجیب و غریب یک ترکیب نسبتا پایدار را تشکیل می دهند. محققان مکانیسم های فزاینده ای ظریف و پیچیده "سازمان داخلی" جرم آب را افشا می کنند. علاوه بر ساختار یخ مانند، مایع آب مایع و مولکول های مونومر، عنصر سوم ساختار شرح داده شده است - غیر قابل انکار.

بخش خاصی از مولکول های آب به فریم های سه بعدی مرتبط نیست، بلکه در اتحادیه های خطی حلقه ای است. حلقه ها، گروه بندی شده، پیچیده تر مجتمع های پیچیده از همکاران.

بنابراین، آب به لحاظ نظری می تواند زنجیره ها را مانند مولکول DNA تشکیل دهد، که در زیر گفته می شود. در این فرضیه، جالب است که از آن به دنبال برابری وجود حقایق و آب چپ دست است. اما زیست شناسان به مدت طولانی متوجه شده اند که در بافت های بیولوژیکی و ساختارها تنها یا نهادهای حقوقی را مشاهده می کنند. یک نمونه از این مولکول های پروتئینی تنها از اسیدهای آمینه چپ پیچ ساخته شده و تنها در مارپیچ سمت چپ پیچ خورده است. اما شکر در حیات وحش همه حقوق تنها است. هیچ کس هنوز نمیتواند توضیح دهد که چرا این ترجیح به سمت چپ در بعضی موارد در بیابان ها و به سمت راست - در دیگران یافت می شود. در واقع، در طبیعت بی جان، به احتمال زیاد، احتمالا هر دو مولکول راست و چپ را پیدا می کند.

بیش از صد سال پیش، لوئیس پرهای طبیعتگرای معروف فرانسه، کشف کرد که ترکیبات آلی در ترکیب گیاهان و حیوانات به صورت اپتیکی نامتقارن هستند - آنها هواپیما قطبش را به آنها می کشند. تمام اسیدهای آمینه موجود در حیوانات و گیاهان، هواپیما قطبی شدن را به سمت چپ چرخانده می شوند و تمام قندها درست هستند. اگر ما همان را به ترکیب شیمیایی ترکیب ترکیب ترکیب کنیم، سپس در هر یک از آنها یک عدد مساوی از مولکول های چپ دست تا وجود خواهد داشت.

همانطور که می دانید، تمام موجودات زنده شامل پروتئین ها هستند، و به نوبه خود، از اسیدهای آمینه هستند. اتصال با یکدیگر در انواع توالی های مختلف، اسیدهای آمینه، زنجیره های پپتید طولانی را تشکیل می دهند که خود به خود "پیچ و تاب" به مولکول های پروتئینی پیچیده می شود. مانند بسیاری از ترکیبات آلی دیگر، اسیدهای آمینه دارای تقارن کریال (از یونانی است. هیروس دست)، یعنی آنها می توانند در دو شکل متقارن آینه به نام "Enantiomers" وجود داشته باشند. چنین مولکول هایی شبیه به یکدیگر هستند، به عنوان دست چپ و راست، به طوری که آنها D- و L-mollecules نامیده می شوند (از Lat. Dexter، Laevus درست و چپ است).

در حال حاضر تصور کنید که محیط با مولکول های چپ و راست به یک حالت تنها با سمت چپ یا تنها با مولکول های راست منتقل شده است. چنین محیطی، متخصصان Chiral نامیده می شوند (از کلمه یونانی "Heyra" - دست) دستور داده شده است. خود بازتولید زندگی (Biopoheses - بر اساس تعریف D. Bernal) می تواند بوجود آید و تنها در چنین محیطی پشتیبانی می شود.

شکل. تقارن آینه در طبیعت

نام دیگری از مولکول های Enantiomer "خشمگین" و "چپ دست" است - از توانایی آنها برای چرخاندن هواپیما قطبش نور در جهت های مختلف می آید. اگر نور خطی قطبی شده از طریق راه حل این مولکول ها عبور کند، هواپیما قطبی شدن آن را تغییر می دهد: در جهت عقربه های ساعت، اگر مولکول ها در راه حل درست باشند، و در برابر - اگر چپ. و در مخلوطی از همان مقدار D- و L-Forms (آن را "Racemate" نامیده می شود) نور قطبش اولیه اولیه را حفظ خواهد کرد. این ویژگی نوری مولکول های کیروال ابتدا توسط لوئیس پاستور در سال 1848 کشف شد.

این کنجکاو است که تقریبا تمام پروتئین های طبیعی تنها از اسیدهای آمینه چپ تشکیل شده است. این واقعیت، به ویژه شگفت انگیز است که در سنتز اسیدهای آمینه در آزمایشگاه، تقریبا همان تعداد مولکول های راست و چپ تشکیل شده است. به نظر می رسد که نه تنها اسیدهای آمینه دارای این ویژگی هستند، بلکه بسیاری از مواد مهم دیگر برای سیستم های زندگی، و هر کدام دارای نشانه ای دقیق از تقارن آینه در کل بیوسفر است. به عنوان مثال، قندهای موجود در بسیاری از نوکلئوتید ها، همچنین DNA و RNA اسیدهای نوکلئیک، در بدن با مولکول های D-right به طور فوقانی ارائه می شوند. اگر چه خواص فیزیکی و شیمیایی "Antipodes آینه" همزمان است، فعالیت فیزیولوژیکی آنها در ارگانیسم ها متفاوت است: L-caxara جذب نمی کند، L-phenylalanine، در مقایسه با مولکول های بی ضرر D-mollecules، باعث بیماری روانی و غیره می شود

مطابق با ایده های مدرن بر اساس منشاء زندگی بر روی زمین، انتخاب مولکول های آلی از یک نوع خاص از تقارن آینه به عنوان پیش شرط اصلی برای بقای آنها و خود بازتولید پس از آن خدمت می شود. با این حال، سوال این است که چگونه و چرا اتفاق افتاد انتخاب تکاملی یک یا یک دیگر AntiPode آینه هنوز یکی از بزرگترین اسرار علمی است.

دانشمند شوروی L. L. Morozov ثابت کرد که انتقال به سفارش Chiral می تواند به طور تکاملی رخ دهد، اما تنها با برخی از تغییرات فاز تیز تعریف شده است. Academician V. I. Goldadansky به نام این انتقال، به لطف که زندگی در سرزمین فاجعه کیرانه متولد شد.

چگونه شرایط فاجعه فاز بوجود آمد که باعث گذار کیرول شد؟

مهمترین چیز این بود که ترکیبات ارگانیک در پوسته 800-1000 0s در پوسته زمین ذوب شدند و بالا به فضای فضا خنک شد، یعنی صفر مطلق. تفاوت دما به 1000 درجه سانتیگراد رسید. در چنین شرایطی مولکول های آلی تحت عمل دمای بالا ذوب شده و حتی به طور کامل نابود شدند و از آنجا که مولکول های آلی یخ زده بودند، سرد باقی ماندند. گازها و جفت های آب که از آن خارج شد پوسته زمینتغییر کرد ترکیب شیمیایی ترکیبات آلی. غزه با آنها گرما را گرم کرد، به این دلیل که مرز ذوب لایه آلی به بالا و پایین منتقل شد و شیب را ایجاد کرد.

در فشارهای بسیار کم اتمسفر آب بود سطح زمین فقط در قالب بخار و یخ. هنگامی که فشار به نقطه به اصطلاح آب سه گانه (0.006 اتمسفر) رسید، آب برای اولین بار قادر به تشکیل یک مایع بود.

البته، این تنها آزمایشی است که ثابت می کند که انتقال چیرال موجب شد: علل زمین یا کیهانی. اما به هر حال، در یک لحظه، در بعضی موارد، مولکول های دستور داده شده Chiral (یعنی اسیدهای آمینه چپ و قندهای مجلل)، پایدار تر شدند و شروع به افزایش کافی در مقدار خود کردند - یک انتقال کیروال.

کرونیکل سیاره در مورد این واقعیت است که پس از آن هیچ کوهستانی بر روی زمین وجود نداشت، و افسردگی. پوست گرانیت نیمه هواپیما سطح به عنوان سطح به عنوان سطح به عنوان سطح اقیانوس مدرن بود. با این حال، در این دشت، به دلیل توزیع ناهموار توده ها در داخل زمین هنوز کاهش یافته است. این کاهش ها نقش بسیار مهمی ایفا کرد.

واقعیت این است که رسوبات مسطح پایین این اختلال صد و حتی هزاران کیلومتر و عمق بیش از صد متر احتمالا به یک گهواره زندگی تبدیل شده است. پس از همه، آب به آنها منتقل شد، که بر روی سطح سیاره جمع شده بود. ترکیبات آلی رقیق شده در آب در پناهگاه. ترکیب شیمیایی این ترکیب به تدریج تغییر یافت، درجه حرارت تثبیت شد. انتقال از یک زندگی غیر زندگی به زندگی، که در محیط آب غیر آهی آغاز شد، در محیط آب ادامه یافت.

آیا این طرح تولد زندگی است؟ به احتمال زیاد این بله در بخش زمین شناسی Issa (غربی گرینلند)، سن آن 3.8 میلیارد سال سن دارد، ترکیبات بنزینی و روغن با نسبت ایزوتوپ C12 / C13، مشخصه کربن از منشا فتوسنتز یافت شد.

اگر ماهیت بیولوژیکی ترکیبات کربن از PSA تایید شود، معلوم می شود که کل دوره تولد زندگی بر روی زمین - از وقوع آلی Chiral، قبل از وقوع یک سلول که قادر به فتوسنتز و تولید مثل بود، تنها گذشت در صد میلیون سال. و در این فرایند، مولکول های آب و DNA نقش مهمی ایفا کردند.

تعجب آور ترین ساختار آب در این واقعیت است که مولکول های آب در دماهای پایین منفی و فشار بالا در داخل نانولوله ها می توانند به شکل یک DNA شبیه به دو طرفه شبیه سازی شوند. این آزمایش توسط آزمایشات کامپیوتری دانشمندان آمریکایی تحت رهبری Xiao Cheng Jenn در دانشگاه نبراسکا (ایالات متحده آمریکا) اثبات شد.

DNA یک زنجیر دوگانه پیچیده به مارپیچ است.هر موضوع شامل "آجر" است - از نوکلئوتید های متصل به ترتیب. هر دینا نوکلئوتید شامل یکی از چهار پایگاه نیتروژن است - Guanine (G)، آدنین (A) (Purina)، Timin (T) و سیتوزین (C) (پیریمیدین) مرتبط با دگزاسیریبیوز، به نوبه خود، به نوبه خود، به نوبه خود، گروه فسفات به دومی متصل است بین خود، نوکلئوتید های مجاور در زنجیره ای از باند فسفودیفایر متصل می شوند که توسط 3 "هیپروکسیل (3" -On) و 5 "گروه های-فسفات (5" -RO3 تشکیل شده اند. این ویژگی، حضور قطبیت در DNA را تعیین می کند. جهت مخالف، یعنی 5 "- و 3" -Concants: 5 "- بنفش از یک موضوع مربوط به 3" - محتوای موضوع دوم است. توالی نوکلئوتیدی به شما اجازه می دهد تا اطلاعاتی در مورد انواع مختلف RNA ها را رمزگذاری کنید، مهمتر از همه آنها اطلاعاتی یا ماتریس (mRNA)، ریبوزوم (rRNA) و حمل و نقل (tRNA) هستند. تمام این نوع RNA بر روی ماتریس DNA به دلیل کپی از توالی DNA به توالی RNA سنتز شده در طی فرآیند رونویسی سنتز می شود و شرکت در مهمترین فرآیند زندگی - انتقال و کپی اطلاعات (پخش).

ساختار اولیه DNA یک توالی خطی از نوکلئوتید های DNA در زنجیره است. دنباله ای از نوکلئوتید ها در مدار DNA به صورت فرمول الفبن ثبت می شود: به عنوان مثال - Agtcatgcag، ضبط از 5 "- در زنجیره DNA 3" -Conal انجام می شود.

ساختار ثانویه DNA توسط تعاملات نوکلئوتید (بیشتر از پایگاه های نیتروژن) در میان خود، پیوند هیدروژن تشکیل شده است. مثال کلاسیک ساختار ثانویه DNA - DNA دوگانه هلیکس. Helix دوگانه DNA شایع ترین فرم DNA در طبیعت است که شامل دو زنجیره پلیوانوکلئوتید DNA است. ساخت هر مدار جدید DNA جدید بر اساس اصل تکمیلی انجام می شود، I.E. هر پایه نیتروژن یک مدار DNA مربوط به یک پایه کاملا تعریف شده از زنجیره دیگری است: در یک جفت مکمل، در مقابل یک، ارزش T و C و غیره در مقابل G قرار دارد.

به طوری که آب یک مارپیچ تشکیل شده است، مانند، در آزمایش شبیه سازی شده، آن را "قرار داده شد" در نانولوله های فشار بالا، در آزمایش های مختلف از 10 تا 40،000 اتمسفر متفاوت بود. پس از آن، درجه حرارت تنظیم شد، که دارای مقدار -23 درجه سانتیگراد بود. ذخیره در مقایسه با دمای انجماد آب به دلیل این واقعیت است که با افزایش فشار، نقطه ذوب یخ کاهش می یابد. قطر نانولوله ها از 1.35 تا 1.90 نانومتر بود.

شکل. نمای کلی ساختار آب (دانشمند جدید تصویر)

مولکول های آب به وسیله پیوند هیدروژن به یکدیگر متصل می شوند، فاصله بین اتم های اکسیژن و هیدروژن 96 بعد از ظهر و بین دو هیدروژن - 150 بعد از ظهر است. در حالت جامد، اتم اکسیژن در تشکیل دو پیوند هیدروژنی با مولکول های آب مجاور شرکت می کند. در این مورد، مولکول های فردی H 2 O به یکدیگر با قطب های مختلف ارتباط برقرار می کنند. بنابراین، لایه ها تشکیل می شوند که در آن هر مولکول با سه مولکول لایه آن و یکی از همسایه همراه است. در نتیجه، ساختار بلوری یخ شامل لوله های شش ضلعی متصل شده است، مانند سلول های شیک.

شکل. ساختار داخلی داخلی آب (تصویر جدید دانشمند)

دانشمندان انتظار دارند که آب در همه موارد یک ساختار لوله ای نازک را تشکیل دهند. با این حال، مدل نشان داد که با قطر لوله در 1.35 نانومتر و فشار در اتمسفر 40000 اتمسفر اوراق بهادار هیدروژن پیچیده شده است، که منجر به تشکیل یک هلیکس دیواره دوقلو می شود. دیواره داخلی این ساختار در چهار مارپیچ پیچ خورده است و خارجی شامل چهار مارپیچ دوگانه است، شبیه به ساختار مولکول DNA است.

آخرین واقعیت، نه تنها به تکامل ایده های ما در مورد آب، بلکه تکامل را اعمال می کند زندگی زودهنگام و بیشتر مولکول DNA. اگر فرض کنیم که در دوران تولد زندگی، سنگ های خاک رس کریولیت شکل نانولوله ها را داشتند، این سوال مطرح می شود - می تواند آب به آنها برسد تا به عنوان یک ساختار ساختاری (ماتریس) برای سنتز DNA و خواندن خدمت کند اطلاعات؟ ممکن است که ساختار مارپیچی DNA ساختار مارپیچی آب را در نانولوله ها تکرار کند. به گفته مجله جدید دانشمند، در حال حاضر همکاران خارجی ما برای تایید وجود چنین ماکرومولکول های آب در شرایط آزمایشگاهی واقعی با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز و طیف سنجی پراکندگی نوترون تایید خواهند شد.

k.h.n. o.v. موزین

از 14 شکل جامد آب جامد در طبیعت، ما تنها یک یخ را ملاقات می کنیم. بقیه در شرایط شدید شکل می گیرند و مشاهدات خارج از آزمایشگاه های ویژه در دسترس نیستند. منحصر به فرد ترین ویژگی یخ یک منیفور شگفت انگیز از تظاهرات خارجی است. با همان ساختار بلوری، ممکن است به طور کامل متفاوت باشد، به شکل نمرات شفاف و یخچال ها، پوسته های برف کرکی، پوسته پوسته پوسته پوسته پوسته شده بر روی یک میدان برفی یا توده های یخچال غول پیکر.

در شهر کوچک ژاپنی Kaga، واقع در کرانه غربی جزیره Honshu، یک موزه غیر معمول وجود دارد. برف و یخ. او او را توسط Ukihiro Nakhai تاسیس کرد - اولین فردی که آموخته بود که برف های مصنوعی را در آزمایشگاه رشد دهد، به عنوان زیبای کسانی که از آسمان سقوط می کنند. در این موزه بازدید کنندگان، شش ضلعی راست از هر طرف احاطه شده است، زیرا دقیقا چنین است - شش ضلعی - تقارن مشخصه کریستال یخ معمولی است (به هر حال، کلمه یونانی Kristallos، در واقع، و به معنی "یخ") . این ویژگی های بسیاری از ویژگی های منحصر به فرد را تعریف می کند و برف ها را می سازد، با تمام انواع بی نهایت، به شکل spars با شش، کمتر - سه یا دوازده اشعه، اما هرگز - با چهار یا پنج.

مولکول در فضای باز

راه حل ساختار آب جامد در ساختار مولکول آن قرار دارد. H2O را می توان به شکل یک تتراهر (هرم با پایه مثلثی) تصور کرد. این مرکز اکسیژن است، در دو رأس - با توجه به هیدروژن، دقیق تر - پروتون، که الکترون ها در تشکیل اوراق قرضه کوانتومی با اکسیژن دخیل هستند. دو رأس باقی مانده یک جفت الکترون الکترونهای ولنتایز اکسیژن را اشغال می کنند که در شکل گیری اتصالات داخل مولکولی شرکت نمی کنند، به همین دلیل آنها آبیاری نامیده می شوند.

هنگامی که پروتون با یک مولکول تک با یک جفت الکترون الکترونیک اکسیژن ارتباط برقرار می کند، یک مولکول متفاوت، یک پیوند هیدروژنی رخ می دهد، کمتر از اتصال به اتصال داخل مولکولی است، اما به اندازه کافی قدرتمند برای نگه داشتن مولکول های همسایه است. هر مولکول به طور همزمان می تواند به طور همزمان چهار پیوند هیدروژنی را با مولکول های دیگر تحت زاویه های دقیق خاص تشکیل دهد، که اجازه نمی دهد زمانی که انجماد برای ایجاد ساختار متراکم. این لاشه نامرئی از پیوند های هیدروژنی مولکول ها را به صورت مش مش باز با کانال های توخالی دارد. لازم است که یخ را حرارت دهید، به عنوان توری سقوط می کند: مولکول های آب شروع به سقوط به خالی از شبکه می شوند، که منجر به ساختار چگال مایع می شود، به همین دلیل آب سنگین تر از یخ است.

یخ که شکل گرفته است فشار جو و ذوب در 0 درجه سانتیگراد، - آشنا ترین، اما هنوز هم تا پایان ماده نیست. مقدار زیادی در ساختار و خواص آن غیر معمول است. در گره های یخ کریستال یخ، اتم های اکسیژن مرتب شده اند، تشکیل شش ضلعی راست، اما اتم های هیدروژن دارای موقعیت های مختلف در طول رابطه هستند. چنین رفتار اتم ها به طور کلی به طور کلی - به عنوان یک قاعده، در ماده جامد، هر کس یک قانون را مطرح می کند: یا تمام اتم ها مرتب مرتب شده اند، و سپس آن را یک کریستال یا شانس، و سپس یک ماده آمورف است.

یخ دشوار است که ذوب شود، مهم نیست که چقدر آن را صدا کرد. آیا پیوند هیدروژن، مولکول های آب آشامیدنی نیست، آن را در دمای -90 درجه سانتیگراد ذوب می شود. در عین حال، انجماد، آب حجم را کاهش نمی دهد، همانطور که بیشتر از مواد شناخته شده شناخته می شود، اما به دلیل شکل گیری ساختار یخ باز، افزایش می یابد.

"oddities" یخ شامل تولید تابش الکترومغناطیسی توسط کریستال های رشد می کند. مدتها شناخته شده است که اکثر ناخالصی های حل شده در آب به یخ منتقل نمی شوند، زمانی که شروع به رشد می کنند، به سادگی صحبت می کنند، یخ زده است. بنابراین، حتی بر روی کثیف ترین استخر، فیلم یخ تمیز و شفاف است. ناخالصی ها در مرز رسانه های جامد و مایع تجمع می یابند، به شکل دو لایه اتهام الکتریکی از علامت های مختلف، که باعث تفاوت قابل توجهی در پتانسیل می شود. لایه شارژ ناخالصی همراه با مرز پایین حرکت می کند یخ جوان و امواج الکترومغناطیسی را منتشر می کند. با توجه به این، فرآیند کریستالیزاسیون را می توان در جزئیات مشاهده کرد. بنابراین، کریستال، به شکل یک سوزن رشد می کند، در غیر این صورت از فرآیندهای جانبی پوشش داده می شود و تابش دانه های رشد می کند از آنچه که کریستال ها ترک خوردگی می شوند متفاوت است. در فرم، توالی، فرکانس و دامنه پالس های تابش، ممکن است تعیین کنید که چگونه سرعت یخ یخ زده و ساختار یخ به دست می آید.

یخ زده

در شرایط جامد، آب، با توجه به آخرین داده ها، 14 اصلاح ساختاری است. در میان آنها کریستالی وجود دارد (بیشتر آنها)، آمورف وجود دارد، اما همه آنها از یکدیگر متفاوت هستند مکان متقابل مولکول های آب و خواص. درست است، همه چیز، علاوه بر یخ معمولی، تحت شرایط عجیب و غریب - در دمای بسیار پایین و فشارهای بالا تشکیل شده است، زمانی که زاویه های پیوند هیدروژنی در مولکول آب تغییر می کنند و سیستم های غیر از شش ضلعی تغییر می کنند. به عنوان مثال، در دمای زیر -110 درجه سانتیگراد، بخارات آب بر روی یک صفحه فلزی به شکل اکتاندرا و مکعب های اندازه در چندین نانومتر کاهش می یابد - این یخ به اصطلاح مکعب است. اگر درجه حرارت کمی بالاتر از 10 درجه باشد، و غلظت بخار بسیار کوچک است، یک لایه یخ آمورف فوق العاده متراکم بر روی صفحه شکل می گیرد.

آخرین دو اصلاحیه یخ - XIII و XIV - دانشمندان از اخیرا در سال 2006، دانشمندان را از آکسفورد باز کردند. پیش بینی 40 سال پیش که کریستال های یخ باید با شبکه های مونوکلینیک و رومیزی وجود داشته باشند، تأیید شد: ویسکوزیته آب در دمای -160 درجه سانتیگراد بسیار بزرگ است و مولکول های آب فوقانی در چنین مقدار به شکل یک جوانه کریستال، دشوار است. به کاتالیزور کمک کرد - اسید هیدروکلریککه تحرک مولکول های آب را در دمای پایین افزایش داد. در طبیعت زمین، چنین تغییراتی از یخ را نمی توان تشکیل داد، اما آنها را می توان برای ماهواره های یخ زده دیگر سیارات جستجو کرد.

کمیسیون تصمیم گرفت

Snowflake یک کریستال یخ یخ است، تنوع بر روی یک کریستال شش ضلعی، اما به سرعت، تحت شرایط عدم وجود رشد می کند. بیش از رمز و راز زیبایی و تنوع بی پایان خود، ذهن تحصیلکرده بیشتر مبارزه می کنند. ستاره شناس یوهان کپلر در سال 1611 یک رساله کامل "در برف های شش ضلعی" نوشت. در سال 1665، رابرت GUK در یک تام بزرگ از طرح های همه چیز که او را با استفاده از یک میکروسکوپ دید، بسیاری از الگوهای برف ریزه از اشکال مختلف را منتشر کرد. اولین عکس موفقیت آمیز برف ها در زیر میکروسکوپ در سال 1885 کشاورز آمریکایی ویلسون بنتلی بود. از آن به بعد، او دیگر نمی تواند متوقف شود. تا پایان عمر، چهل ساله، بنتلی آنها را عکسبرداری کرد. بیش از پنج هزار کریستال، و نه یکسان.

معروف ترین پیروان بنتلی قبلا ذکر شده است Ukihiro Nakhai و فیزیکدان آمریکایی کنت لیببربشت. Namai ابتدا پیشنهاد کرد که مقدار و شکل برف ها به دمای هوا بستگی دارد و رطوبت در آن بستگی دارد و این فرضیه را به صورت آزمایشی تایید کرد، در آزمایشگاه کریستال های یخ از اشکال مختلف در آزمایشگاه رشد می کرد. و Libbrecht به تنهایی خود را شروع به رشد snowflakes به منظور - یک فرم از پیش تعیین شده.

زندگی برف ریزه با این واقعیت آغاز می شود که در ابر بخار آب، جنین های کریستالی یخ با کاهش درجه حرارت تشکیل می شود. مرکز کریستالیزاسیون می تواند گرد و غبار، هر ذرات جامد یا حتی یونها باشد، اما در هر صورت این فلاش های یخ در اندازه کمتر از لوب دهم میلیمتر، یک شبکه کریستال شش ضلعی دارند.

بخار آب، تراکم بر روی سطح این جنین ها، ابتدا یک منشور شش ضلعی کوچک را تشکیل می دهد، از شش گوشه ای که به طور کامل یک سوزن های یخی کاملا یکپارچه شروع به رشد می کنند. همین سادگی به این دلیل است که درجه حرارت و رطوبت در اطراف جنین نیز یکسان است. آنها، به نوبه خود، مانند درخت، فرآیندهای جانبی - شاخه ها رشد می کنند. چنین کریستال ها DendRites نامیده می شوند، یعنی شبیه به درخت است.

حرکت به بالا و پایین در ابر، برف ریزه به شرایط با دمای مختلف و غلظت بخار آب می افتد. شکل آن تغییر می کند، به دوم، مطابق با قوانین تقارن شش ضلعی است. بنابراین برف های برف متفاوت می شوند. اگر چه به لحاظ نظری در یک ابر در یک ارتفاع، آنها می توانند "منشا" همانند. اما مسیر به زمین هر کدام خود را دارد، به طور متوسط، به طور متوسط، برف ریزه با سرعت 0.9 کیلومتر در ساعت کاهش می یابد. بنابراین، هر یک تاریخ خود و فرم نهایی آن را دارد. تشکیل یخ شفاف است، اما زمانی که بسیاری از آنها وجود دارد، نور خورشید، بازتاب و پراکنده بر روی چهره های متعدد، این باعث ایجاد یک توده مبهم سفید می شود - ما آن را برف می نامیم.

به منظور نه تنوع تنوع برف ها، کمیسیون بین المللی برف و یخ در سال 1951 یک طبقه بندی نسبتا ساده از کریستال های یخ گرفت: صفحات، کریستال های ستاره، ستون ها یا ستون ها، سوزن ها، دندریت های فضایی، ستون ها با راهنمایی ها اشکال اشتباه. و سه نوع دیگر از رسوبات سست: گوشه کوچک برفی، کیت یخی و تانر.

قوانین مشابهی از رشد INEA، HoRofrost و الگوهای عینک استفاده می کنند. این پدیده ها، مانند برف ها، در طول تراکم تشکیل می شوند، یک مولکول برای یک مولکول - روی زمین، چمن، درختان. الگوهای پنجره در یخبندان ظاهر می شود، زمانی که رطوبت اتاق گرم هوا بر روی سطح شیشه قرار می گیرد. اما وقتی که قطرات آب یخ زده یا زمانی که ابرهای یخ اشباع شده در ابرها در جنین های برف از بین می روند، به دست می آید. در نمرات تنها می تواند به تنهایی دیگر، در حال حاضر تشکیل برف ها، ذوب شدن با آنها، به لطف که کدام chadins را به اشکال عجیب ترین.

ما بر روی زمین و یک اصلاح جامد آب - یخ معمولی هستیم. او به معنای واقعی کلمه تمام زیستگاه ها یا اقامت فرد را نفوذ می کند. جمع آوری در مقادیر زیاد، برف و یخ ساختارهای خاصی را با اساسا متفاوت، به جای بلورهای فردی یا برف های برف، خواص. یخچال های کوهی، یخچال های کوهی، پوشش های یخی از مناطق آب، Merzlota ابدی، و فقط پوشش برف فصلی به طور قابل توجهی بر محیط زیست مناطق بزرگ و سیارات به طور کلی تاثیر می گذارد: حتی کسانی که هرگز برف را دیده اند، احساس نفس توده های خود را که در قطب های آن انباشته شده اند، احساس کنید به عنوان مثال، زمین، به شکل نوسانات چند ساله سطح اقیانوس جهان است. و یخ تا به حال پراهمیت برای ظهور سیاره ما و زیستگاه راحت بر روی موجودات زنده، دانشمندان محیط خاصی را برای او سپری کردند - یک فرسایشی که اموال خود را به جو و عمیق به دادگاه زمین گسترش می دهد.

Olga Maksimenko، نامزد علوم شیمیایی

همانطور که قبلا می دانیم، این ماده ممکن است در سه حالت جامد وجود داشته باشد: گازی, جامد و مایع. اکسیژن، که در شرایط عادی در حالت گازی است، در دمای -194 درجه سانتیگراد به یک مایع رنگ آبی رنگ تبدیل می شود و در دمای -218.8 درجه سانتیگراد به یک توده برف شکل با کریستال های آبی تبدیل می شود.

فاصله دما از وجود یک ماده در یک حالت جامد با دمای جوش و ذوب تعیین می شود. جامدات وجود دارد کریستال و بی پروا.

W. مواد آمورف هیچ نقطه ذوب ثابت وجود ندارد - هنگامی که گرم می شود، آنها به تدریج نرم شده و به حالت مایع می روند. به عنوان مثال، در چنین ایالت، رزین های مختلف، پلاستیک وجود دارد.

مواد کریستالی آنها با ترتیب منطقی ذرات، که از آنها تشکیل شده است، متمایز می شود: اتم ها، مولکول ها و یون ها، - در نقاط به شدت تعریف شده از فضا. هنگامی که این نکات توسط خطوط مستقیم متصل می شوند، یک قاب فضایی ایجاد می شود، آن را یک شبکه کریستال نامیده می شود. امتیازاتی که در آن ذرات کریستال وجود دارد نامیده می شود گره های شبکه

در گره های شبکه تخیلی می تواند یون ها، اتم ها و مولکول ها باشد. این ذرات حرکات نوسان را انجام می دهند. هنگامی که درجه حرارت افزایش می یابد، دامنه این نوسانات نیز افزایش می یابد، که منجر به گسترش حرارتی تلفن می شود.

بسته به انواع ذرات موجود در گره های شبکه کریستال، و ماهیت رابطه بین آنها توسط چهار نوع از شبکه های کریستال متمایز است: یونیک, اتمی, مولکولی و فلز.

یونیک آنها چنین شبکه های کریستال را در گره هایی که یون ها در آن قرار دارند تماس می گیرند. آنها مواد را با یک پیوند یونی تشکیل می دهند که می تواند به وسیله Na +، CL- و CLOCT SO24-، OH- مرتبط باشد. بنابراین، شبکه های کریستالی یونیک دارای نمک ها، اکسید ها و هیدروکسیل های فلزی هستند. آن دسته از مواد که در آن یک پیوند شیمیایی یونی وجود دارد. کلرید سدیم کریستال را در نظر بگیرید، آن را شامل یون های متناوب متناوب Na + و CL منفی، با هم آنها یک شبکه را به شکل یک مکعب تشکیل می دهند. ارتباطات بین یون ها در چنین کریستال بسیار مقاوم هستند. به دلیل این ماده با یک شبکه یونی، آنها دارای مقاومت نسبتا بالا و سختی هستند، آنها مقاوم و غیر انتفاعی هستند.

اتمی شبکه های کریستالی چنین شبکه های کریستال نامیده می شوند، در گره هایی که اتم های فردی هستند. در چنین شبکه هایی، اتم ها بین اوراق قرضه کوانتومی بسیار قوی متصل می شوند. به عنوان مثال، الماس یکی از حالت های کربن آلوتروپیک است.

مواد با یک مشبک کریستال اتمی در طبیعت بسیار رایج نیستند. این شامل بور کریستالی، سیلیکون و ژرمانیوم، و همچنین مواد پیچیده، مانند بخشی از آن، به عنوان بخشی از آن اکسید سیلیکون (IV) - SiO 2: سیلیکا، کوارتز، شن و ماسه، سنگ ریزه.

اکثریت قریب به اتفاق مواد با یک شبکه کریستال اتمی دارای درجه حرارت ذوب بسیار بالایی هستند (الماس بیش از 3500 درجه سانتیگراد)، چنین مواد با دوام و جامد، عملا محلول نیست.

مولکولی آنها چنین شبکه های کریستالی را در گره هایی که مولکول ها هستند تماس می گیرند. اوراق قرضه شیمیایی در این مولکول ها نیز می تواند قطبی (HCl، H 2 0) و غیر قطبی (N 2، O 3) باشد. و اگر چه اتم های داخل لایه برداری با اوراق قرضه بسیار قوی کووالانسی مرتبط هستند، نیروهای ضعیف جذب بین مولکولی بین مولکول ها خود عمل می کنند. به همین دلیل است که مواد با شبکه های کریستالی مولکولی با سختی کم، نقطه ذوب پایین، نوسانات مشخص می شوند.

نمونه هایی از این مواد می تواند به عنوان آب جامد - یخ، جامد کربن (IV) - "یخ خشک"، کلرید جامد و سولفید هیدروژن، مواد جامد تشکیل شده توسط یک (گازهای نجیب)، دو - (H 2، O 2، CL 2، N 2، I 2)، سه - (O 3)، چهار - (P 4)، مولکول های اکتومیوم (S 8). اکثریت قریب به اتفاق ترکیبات آلی جامد دارای نقاط کریستالی مولکولی (نفتالین، گلوکز، قند) هستند.

blog.set، با کپی کامل یا جزئی مرجع مواد به منبع اصلی مورد نیاز است.