Kryształowe kraty. Sześciokątny tyrania typ suchej kryształu lodu

Jak wiemy, wszystkie materialne substancje mogą być w trzech podstawowych stanach: ciekłym, stałym i gazowym. To prawda, że \u200b\u200bnadal istnieje stan plazmy, który naukowcy uważają niewiele czwartego stanu materii, ale nasz artykuł nie dotyczy plazmy. Stan stały Dlatego też, stałe, ponieważ ma specjalną strukturę krystaliczną, których cząstki są w pewnym i jasno określonym sposobie, tworząc krystalicznie krystalicznie. Struktura krystalicznie krystalicznie składa się z powtarzających się identycznych komórek elementarnych: atomów, cząsteczek, jonów, innych cząstki podstawowepołączone przez różne węzły.

Rodzaje kryształów

W zależności od cząstek kraty krystalicznej, istnieje czternaście typów ona, dajemy najpopularniejsze z nich:

Kryształę jonową.
Krystaliczna kryształów atomowych.
Kryształowa krata molekularna.
kryształowa komórka.

Jon Crystal Grille.

Główną cechą struktury krystalicznej sieci jonów są przeciwne ładunki elektryczne, w rzeczywistości jony, w wyniku czego powstaje pole elektromagnetyczne, co określa właściwości substancji mającego kryształę jonową. I to jest ogniotrwała, twardość, gęstość i zdolność do prowadzenia elektryczność. Charakterystycznym przykładem jonowej kraty krystalicznej może być sól kucharska.

Atomic Crystal Grille.

Substancje z kryształu atomowego, z reguły mają w ich węzłach składających się z ciężkich atomów. Obligacja kowalencyjne występuje, gdy dwa identyczne atomy są podzielone na siebie elektrony, tworząc w ten sposób całkowitą parę elektronów do atomów sąsiednich. Z tego powodu, kowalencyjne obligacje silnie i równomiernie wiążące atomy w ścisłej kolejności - być może jest to najbardziej charakterystyczna cecha struktury kryształu atomowego. Elementy chemiczne o podobnych połączeniach mogą pochwalić się ich twardością, wysoką temperaturą. Mają atomowe kryształowe kryształ pierwiastki chemiczne Jak diament, krzem, germanie, bor.

Kryształowa kryształowa kryształę

Rodzaj cząsteczkowy krystalicznie charakteryzuje się obecnością stabilnych i szczelnych cząsteczek. Znajdują się w węzłach krystalicznie. W tych węzłach są one trzymane przez siły Vandervalsk, które są dziesięć razy słabsze niż siły interakcji jonowej. Uderzający przykład kryształu cząsteczkowego jest stała, która ma właściwość do przeniesienia do płynu - relacja między cząsteczkami krystalicznie krystalicznie jest całkowicie słaba.

Kryształowa kryształę

Rodzaj komunikacji kryształu metalowego jest elastyczne i plastikowe jonik, chociaż są bardzo podobne. Charakterystyczną cechą jest obecność pozytywnie naładowanych kationów (jonów metali) w węzłach kratowych. Elektrony zaangażowane w tworzenie pola elektrycznego na żywo między węzłami, te elektrony są również nazywane gazem elektrycznym. Obecność takiej struktury kryształu metalicznego wyjaśnia swoje właściwości: wytrzymałość mechaniczna, ciepła i przewodność elektryczna, gładkość.

Kryształowe kraty, wideo

I na końcu szczegółowego wyjaśnień widzenia właściwości krystalicznych kratników.

Substancja, jak wiesz, może istnieć w trzech stany agregujące: Gaseous, ciecz i stały (rys. 70). Na przykład, tlen, który, w normalnych warunkach, jest gazem, w temperaturze -194 ° C włącza się w niebieską ciecz, a w temperaturze -218,8 ° C, ciał stałe w masie w kształcie śniegu składające się z niebieskich kryształów .

Figa. 70.
Łączne stany wodne

Substancje przesuwne są podzielone na krystaliczny i amorficzny.

Substancje amorficzne nie mają wyraźnej temperatury topnienia - po podgrzaniu, stopniowo zmiękczają i przechodzą w stan płynu. Substancje amorficzne obejmują większość tworzyw sztucznych (na przykład, polietylen), wosku, czekolady, plasteliny, różnych żywic i gumy do żucia (rys. 71).

Figa. 71.
Amorficzne substancje i materiały

Substancje krystaliczne charakteryzują się poprawną lokalizacją składników ich cząstek w ściśle określonych punktach przestrzeni. Po podłączeniu tych punktów rama przestrzenna jest utworzona przez linie proste, zwane krystalicznie kratownicy. Punkty, w których umieszczone są cząstki kryształowe, nazywane są węzły siatki.

W węzłach wyimaginowanej krystalicznie krystalicznie mogą być monatomiczne jony, atomy, cząsteczki. Te cząstki wykonują ruchy oscylacyjne. Wraz ze wzrostem temperatury zakresu tych oscylacji wzrasta, z reguły, do rozszerzenia termicznego Tel.

W zależności od rodzaju cząstek znajdujących się w zespołach krystalicznie krystalicznie, a charakter relacji między nimi wyróżnia się cztery rodzaje krystalicznych kratownic: jonowe, atomowe, molekularne i metalowe (tabela 6).

Tabela 6.
Pozycja elementów w układzie okresowym D. I. Mendeleev i rodzaje krystalicznych decyzji ich prostych substancji

Proste substancje utworzone przez elementy nie przedstawione w tabeli mają sieć metalową.

Kryształowe kryształę jonów, w węzłach, które są jonami. Tworzą substancje wiążą jonową, które mogą być związane z jonami Na +, CL - i złożonymi. W konsekwencji kryształów jonowych mają sole, bazy (grudki), niektóre tlenki. Na przykład kryształ chlorku sodu jest zbudowany z przemiennych dodatnich jonów Na + i ujemnych CLS, tworząc kształt sześcianu (rys. 72). Linki między jonami w takim krysztale są bardzo trwałe. Dlatego też substancje z kratą jonową mają stosunkowo wysoką jędrność i trwałość, są one ogniotrwałe i nielotne.

Figa. 72.
Kryształę jonową (chlorek sodu)

Atomika nazywana jest krystalicznie kratownicy, w węzłach, które są oddzielne atomy. W takich kratkach atomy są połączone przez bardzo silne wiązania kowalencyjne.

Figa. 73.
Kryształowa kryształów atomowych (diament)

Ten typ krystalicznej kraty ma diament (rys. 73) jest jednym z alotropowych modyfikacji węgla. Krążone i polerowane diamenty nazywane są diamentami. Są one szeroko stosowane w biżuterii (rys. 74).

Figa. 74.
Dwie korony imperialne z diamentami:
A - Korona Imperium Brytyjskiego; B - Duża cesarska korona imperium rosyjskiego

Do substancji z kryształami atomowymi obejmują borę krystaliczną, krzem i germanie, a także wyrafinowane substancjeNa przykład, takich jak krzemionka, kwarcowy, piasek, kryształ górski, który obejmuje tlenek krzemu (IV) SiO2 (rys. 75).

Figa. 75.
Kryształ atomowy (tlenek krzemu (IV))

Większość substancji z kryształu jądrowego ma bardzo wysokie temperatury topnienia (na przykład, w diamentu, jest ponad 3500 ° C, w krzemie - 1415 ° C, w krzemionce - 1728 ° C), są trwałe i twarde, prawie nierozpuszczalne.

Molekularne kryształowe kryształy kryształowe w węzłach są cząsteczki. Obligacje chemiczne w tych cząsteczkach mogą być również polarnym kowalencyjnym (chlorek HCl, woda H2 0) i kowalencyjny nie-polarny (N 2 azot, ozon 0 3). Pomimo faktu, że atomy wewnątrz cząsteczek są związane z bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, słabe siły związane z zaczątkową atrakcją działają między samymi cząsteczkami. Dlatego też substancje z krystalicznie krystalicznie mają niską twardość, niskie temperatury topnienia, lotne.

Przykłady substancji z kryształami cząsteczkowymi są wodą solidną - lód, stały tlenek węgla (IV) C) 2 - "sucha loda" (fig. 76), chlorku stałych HCl i wodór siarczkowy H 2S, stałe proste substancje utworzone przez jedno- (Noble Gaza: Hel, Neon, Argon, Krypton), Dwa- (wodór H2, tlen O2, chlor Cl2, azot N2, jod 1 2), trzy- (ozon o 3), cztery (białe fosfor P 4), cząsteczki oktate (siarka s 7). Najbardziej stałe związki organiczne mają krystaliczne krystaliczne kraty (naftalen, glukoza, cukier).

Figa. 76.
Kryształowa krata molekularna (dwutlenek węgla)

Krystaliczne krystaliczne krystalicznie mają metaliczne substancje krawatowe (rys. 77). W węzłach takich kratników znajdują się atomy i jony (a następnie atomy, następnie jony, w których łatwo konwertujemy metalowe atomy, podając ich zewnętrzne elektrony do ogólnego użytku). Taka wewnętrzna struktura metali określa ich charakterystykę właściwości fizyczne: Purpure, plastyczność, przewodność elektryczna i termiczna, metalowy połysk.

Figa. 77.
Metalowa kryształowa krata (żelazo)

Doświadczenie laboratoryjne Numer 13
Znajomość z kolekcji substancji z różnymi typami krystalicznie krystalicznie. Wytwarzanie modeli kryształów

Zbierz model jednej z krystalicznie krystalicznie.

Dla substancji posiadających struktura molekularna, Dość otwarte przez francuskiego chemika J. L. Prousta (1799-1803) Prawo stałości kompozycji. Obecnie to prawo jest następujące:

Prawo Prut jest jednym z głównych praw chemii. Jednak w przypadku substancji struktury nieorganicznej, na przykład jonik, to prawo nie zawsze jest sprawiedliwe.

Słowa kluczowe i zwroty

Stały, ciekły i gazowy stan substancji.
Substancje przesuwne: amorficzne i krystaliczne.
Kryształowe kraty: jonowe, atomowe, molekularne i metalowe.
Właściwości fizyczne substancji o różnych rodzajach krystalicznie krystalicznie.
Prawo stałości kompozycji.

Pracuj z komputerem

Skontaktuj się z aplikacją elektroniczną. Sprawdź materiał lekcji i wykonaj proponowane zadania.
Znajdź w Internecie adresy elektroniczne.które mogą służyć jako dodatkowe źródła, które ujawniają treść słów kluczowych i zwrotów zwrotów. Zaproś swoją pomoc nauczycielowi w przygotowywaniu nowej lekcji - złożyć komunikat według słów kluczowych i zwrotów następnego akapitu.

Pytania i zadania

Jaki stan agregatu będzie tlenem w -205 ° C?
Pamiętaj o pracę A. Belyaeva "Selenera powietrza" i charakteryzuje właściwości stałego tlenu przy użyciu jej opisu w książce.
Jaki rodzaj substancji (krystalicznych lub amorficznych) są tworzyw sztucznych? Jakie właściwości tworzyw sztucznych podkładają swoje użycie przemysłowe?
Jakiego rodzaju krystalicznie diamentowej grille? Wymień właściwości fizyczne charakterystyczne dla diamentu.
Do jakiego rodzaju kryształowej kraty jodowej należy do? Wymień właściwości fizyczne typowe dla jodu.
Dlaczego zmienia stopień topnienia metali w bardzo szerokich granicach? Aby przygotować odpowiedź na to pytanie, użyj dodatkowej literatury.
Dlaczego produkt krzemu podzielony na kawałki podczas uderzenia, a produkt ołowiowy jest tylko spłaszczony? W którym z określonych przypadków występuje zniszczenie wiązania chemicznego, a co - nie? Dlaczego?

Woda - substancja jest znana i niezwykła. Prawie 3/4 powierzchni naszej planety jest zajmowane przez oceany i mórz. Hodowlane - śnieg i lód - pokryte 20% sushi. Klimat planety zależy od wody. Geofizyka twierdzi Ziemia ochłodziłaby się i zamieniłaby się w martwiony kawałek kamienia, jeśli nie woda. Ma bardzo dużą zdolność cieplnej. Ogrzewanie, absorbuje ciepło; Chłodzenie, daje go. Woda gruntowa pochłania i zwraca dużo ciepła, a tym samym "wyrównuje" klimat. A z kosmicznego zimna chroni ziemię te cząsteczki wody, które rozrzucone w atmosferze - w chmurach i w postaci oparów.

Woda jest najbardziej tajemniczą substancją w przyrodzie po DNA, Posiadanie unikalnych właściwości, które nie są całkowicie wyjaśnione, ale nie wszyscy są znani. Im dłużej występuje, tym więcej nowych anomalii i zagadek w nim znajdują się. Większość z tych anomalii, zapewniająca możliwość życia na Ziemi, wyjaśniono obecnością między wiązaniami wodorowymi między cząsteczkami wody, które są znacznie silniejsze niż siły przyciągania Vanderwalval między cząsteczkami innych substancji, ale wielkości słabszych niż jonowe i kowalencyjne Obligacje między atomami w cząsteczkach. Te same wiązania wodoru są również obecne w cząsteczce DNA.

Cząsteczka wody (H 2 16 o) składa się z dwóch atomów wodoru (H) i jednego atomu tlenu (16 o). Okazuje się, że prawie różnorodność właściwości wody i niezwykła ich manifestacji jest ostatecznie ustalona, fizyczna natura Te atomy, metoda ich stowarzyszenia w cząsteczce i grupowanie uformowanych cząsteczek.

Figa. Struktura cząsteczki wody . Schemat geometryczny (A), płaski model (b) i struktura elektroniczna przestrzenna (C) monomer H2O. Dwa z czterech elektronów zewnętrznej powłoki tlenowej atomu są zaangażowane w tworzenie wiązań kowalencyjnych z atomami wodoru, a pozostałe dwie postacie mocno wydłużone elektroniczne orbity, której płaszczyzna jest prostopadła do samolot N-OH-N.

Cząsteczka wody H2O jest skonstruowana jako trójkąt: Kąt między dwoma wiązaniami tlenu jest wodorem 104 stopni. Ale ponieważ zarówno atomy wodoru znajdują się po jednej stronie tlenu, ładunki elektryczne są w niej rozproszone. Cząsteczka wody polarnej, która jest przyczyną specjalnej interakcji między różnymi cząsteczkami. Atomy wodoru w cząsteczce H2O, mające częściowe ładunek dodatni, współdziała z elektronami atomów tlenu sąsiednich cząsteczek. Takie połączenie chemiczne nazywa się wodorem. Łączy cząsteczki H2 o w osobliwych współpracowników struktury przestrzennej; Samolot, w którym znajdują się wiązania wodorowe są prostopadłe do płaszczyzny atomów tej samej cząsteczki H2O. Interakcja między cząsteczkami wody jest wyjaśniona głównie przez nielegalne wysokie temperatury topnienia i gotowania. Konieczne jest przerwanie dodatkowej energii, a następnie zniszczyć wiązania wodorowe. A ta energia jest bardzo istotna. Dlatego pojemność cieplna wody jest tak świetna.

W cząsteczce wodnej znajdują się dwa polarne wiązania kowalencyjne. Są one utworzone przez nakładanie dwóch pojedynczych elektronicznych PS - chmury atomu tlenu i jedno-elektron-s - chmury dwóch atomów wodoru.

Zgodnie z elektroniczną strukturą atomów wodoru i tlenu, cząsteczka wody ma cztery pary elektroniczne. Dwa z nich biorą udział w tworzeniu wiązań kowalencyjnych z dwoma atomami wodoru, tj. są wiążące. Dwie inne pary elektroniczne są bezpłatne - nie wiążące. Tworzą chmurę elektroniczną. Chmura jest niejednorodna - możliwe jest rozróżnienie indywidualnych pogrubarek a permafrigeration.

W cząsteczce wody są cztery biegunów ładunków: dwa są dodatnie, a dwa są negatywne. Opłaty dodatnie koncentrują się na atomach wodoru, jako wodór elektroodporny tlenowy. Dwóch ujemnych słupów spadają na dwie niewiążące pary elektroniczne tlenu.

Rdzeń tlenu tworzy nadmiar gęstości elektronów. Wewnętrzna para elektronów tlenu jest równomiernie oprawiona jądra: jest schematycznie reprezentowany przez okrąg z centrum Si-seter. Cztery zewnętrzne elektrony są pogrupowane na dwie pary elektroniczne, które są częścią jądra, ale częściowo nie skompensowane. Schematycznie, całkowite elektroniczne orbitale tych par przedstawiono w postaci elipsów wydłużonych ogólne centrum - Jądro o 2-. Każda z pozostałych dwóch elektronów tlenu tworzy parę jednym wodorem elektronem. Pary te są również rdzeń tlenowego. Dlatego jądro wodorowe - protony - są nieco nagich, a brakuje gęstości elektronów.

Zatem cztery słupy ładunków różnią się w cząsteczce wody:dwa ujemne (nadmiar gęstości elektronicznej w obszarze rdzenia tlenu) i dwa dodatnie (brak gęstości elektronicznej w dwóch juklei wodorowych). Dla większej jasności możliwe jest wyobrazić sobie, że Polacy zajmują szczyty zdeformowanego tetrahedrona, w środku, którego rdzeń tlenu.

Figa. Struktura cząsteczki wody: A - róg między połączenia O-H; b - położenie biegunów ładunkowych; w - wygląd Elektroniczna chmura cząsteczki wody.

Prawie kulistą cząsteczkę wody ma znacznie wyraźną polaryzację, ponieważ ładunki elektryczne w nim znajdują się asymetrycznie. Każda cząsteczka wody jest miniaturowym dipolem o wysokim momencie dipolowym - 1,87 Debye. Deba - przypadkowa jednostka dipolu elektrycznego 3,33564 · 10 30 KL · m. Pod wpływem dipoli z wodą, międzyatomowymi lub zaczątkowymi siłami na powierzchni substancji zanurzonych w nim 80 razy osłabił. Innymi słowy, woda ma wysoką stałą dielektryczną, najwyższą ze wszystkich połączeń znanych nam.

W dużej mierze z tego powodu woda pokazuje się jako uniwersalny rozpuszczalnik. Jego działanie rozpuszczające w taki czy inny sposób podlega ciałom, cieczom i gazom.

Specyficzna zdolność cieplna wody jest największa wśród wszystkich substancji. Ponadto jest 2 razy wyższe niż lód, podczas gdy w większości prostych substancjach (na przykład metale), w procesie topnienia, pojemność ciepła praktycznie nie została zmieniona, aw substancjach z cząsteczek polihydrycznych jest zwykle zmniejszona podczas topnienia.

Podobny pomysł konstrukcji cząsteczki umożliwia wyjaśnienie wielu właściwości wody, w szczególności struktury lodu. W krystalicznej kratownicy lodu każda z cząsteczek jest otoczona czterema innymi. W obrazie samolotu może być reprezentowany jako:

Połączenie między cząsteczkami przeprowadza się przez atom wodoru. Pozytywnie naładowany atom wodoru jednej cząsteczki wody jest przyciągany do naładowanego atomu tlenu innej cząsteczki wody. Połączenie to zostało nazwane wodorem (jest oznaczony punktami). W celu siły wiązanie wodoru wynosi około 15-20 razy słabsze niż komunikacja kowalencyjne. Dlatego wiązanie wodoru łatwo się łamie, które obserwuje się, na przykład, gdy odparowuje wodę.

Figa. W lewo - wiązania wodoru między cząsteczkami wody

Struktura płynnej wody przypomina strukturę lodu. W płynnej wodzie cząsteczki są również związane ze sobą za pomocą wiązań wodorowych, ale struktura wody jest mniej "twarda" niż na lodzie. Ze względu na ruch ciepła cząsteczek w wodzie, niektóre wiązania wodorowe są uszkodzone, powstają inne.

Figa. Crystal Ice Siatka. Cząsteczki wody H2O (czarne kulki) w węzłach znajdują się tak, że każdy ma czterech "sąsiadów".

Polaryzacja cząsteczek wody, obecność częściowo niekompensowanych ładunków elektrycznych w nich generuje tendencję do grup grupowych do integracji "Wspólnot" - Associates. Okazuje się, że tylko woda w stanie para jest w pełni zgodna z formułą H2O. To pokazało wyniki definicji waga molekularna para wodna. W zakresie temperatur od 0 do 100 ° C stężenie poszczególnych (cząsteczek monomerycznych) płynnej wody nie przekracza 1%. Wszystkie inne cząsteczki wody są łączone w stowarzyszeniu o różnym stopniu złożoności, a ich kompozycja jest opisana przez o ogólnym wzorze (H2O) x.

Natychmiastową przyczyną tworzenia się stowarzyszeń jest wiązania wodorowe między cząsteczkami wody. Powstają między jądrami wodorowymi niektórych cząsteczek i elektronicznych "spójnych" w jądrach tlenowych innych cząsteczek wody. To prawda, że \u200b\u200bte dziesiątki dziesiątki czasów słabszych niż "standardowe" wiązania chemiczne i dość zwykłe ruchy cząsteczek, aby je zniszczyć. Ale pod wpływem wahań termicznych łatwo pojawiają się nowe połączenia tego typu. Pojawienie się i rozpadu stowarzyszeń można wyrazić przez program:

x · h 2 o↔ (h 2 o) x

Ponieważ elektroniczne orbitale w każdej cząsteczce wody tworzą strukturę tetraedryczną, wiązania wodorowe mogą argumentować lokalizację cząsteczek wody jako współrzędnych współrzędnych tetraedrycznych.

Większość badaczy wyjaśnia nienormalnie wysoką ciecz cieplnej temat wodyże podczas topnienia lodu struktura jego krystalicznie jest zniszczona niezwłocznie. W wodzie ciekłej, wiązania wodorowe są konserwowane między cząsteczkami. Pozostaje tak, jakby wrak z lodu - współpracownicy z dużej lub mniejszej liczby cząsteczek wody. Jednak w przeciwieństwie do lodu każdy współpracownik istnieje długo. Zawsze istnieje zniszczenie niektórych i tworzenia innych współpracowników. Za każdym razem, gdy wartość temperatury w wodzie ustanawia swoją dynamiczną równowagę w tym procesie. A gdy podgrzewana woda część ciepła wydano na szczelinę wiązań wodorowych w stowarzyszonych. W tym samym czasie, 0,26-0,5 EV jest wydawana na szczelinę każdego połączenia. Wyjaśnia to nienormalnie wysoką pojemność cieplnej wody w porównaniu z topikami innych substancji, które nie tworzą wiązań wodorowych. Gdy takie stopy są ogrzewane, energia jest wydawana tylko na przesłaniu ruchów termicznych ich atomów lub cząsteczek. Wiązania wodorowe między cząsteczkami wody są całkowicie zepsute tylko wtedy, gdy woda porusza się do pary. Poprawność tego punktu widzenia wskazuje również na fakt, że specyficzna pojemność ciepła pary wodnej w 100 ° C praktycznie zbiega się ze specyficzną pojemnością cieplną w 0 ° C.

Niżej wymienione:

Podstawowy element strukturalny Associate to klaster: Figa. Oddzielny hipotetyczny klaster wody. Oddzielne klastry tworzą współpracowników cząsteczek wody (H2O) X: Figa. Klastry cząsteczek wody tworzą współpracownicy.

Istnieje inny punkt widzenia na temat natury nienormalnie wysokiej pojemności cieplnej wody. Profesor G. N. Zatspina zauważyła, że \u200b\u200bmolowa pojemność cieplna wody, która wynosi 18 KAL / (MOLGORRAD), jest dokładnie równa teoretycznej molowej pojemności stałej z kryształami trihatycznymi. Zgodnie z prawem Duldag i PT, atomowa pojemność ciepła całej chemicznie prostej (pojedynczą nazwę) korpusów krystalicznych w wystarczająco wysokiej temperaturze są takie same i równe 6 Caldmol o Grad). Oraz do krętych kręconych, w Gramololu, jest 3 N, a węzły kryształowej kraty, - 3 razy więcej. (Tutaj n ma liczbę avogadro).

Stąd podąża, że \u200b\u200bwoda jest jak woda korpus kryształowyskładający się z cząsteczek Trucha H2 0. Odpowiada sobie wspólną reprezentację wody jako mieszaninę krystalicznie podobnych do współpracowników z małym zanieczyszczeniem wolnych cząsteczek H2O wody między nimi, której liczba rośnie ze wzrostem temperatury . Z tego punktu widzenia zaskoczenie nie jest wysoką pojemnością cieplną płynną wodą, ale nisko solidny lód. Zmniejszenie specyficznej zdolności cieplnej wody podczas zamrożenia jest spowodowane brakiem poprzecznych oscylacji ciepła atomów w sztywnej krystalicznej sieci lodowej, gdzie każdy proton, powodujący wiązanie wodorowe, pozostaje tylko jednym stopniem swobody dla oscylacji termicznych zamiast trzech .

Ale kosztem tego, co i jak takie duże zmiany w pojemności ciepła wodą występują bez odpowiednich zmian ciśnienia? Odpowiedzieć na to pytanie, zapoznaj się z hipotezą kandydata nauk geologicznych i mineralogicznych Yu. A. Kolivnikova na strukturze wody.

Wskazuje, że nawet podkład odkrywa więzi wodorowe z J. Bernal i R. Fowler w 1932 r. Porównali strukturę ciekłej wody z strukturą kwartu krystalicznie, a wspomniane powyżej wspomniane powyżej są głównie 4H 2 0 tetramera, w których cztery cząsteczki woda jest podłączony do kompaktowego tetrahedrona z dwunastoma wewnętrznymi wiązaniami wodorowymi. W rezultacie powstaje piramida czteroosobowa - tetrahedron.

Jednocześnie wiązania wodorowe w tych tetrameterach mogą tworzyć się jako sekwencje prawne i leworęczne, podobnie jak kryształy szerokiego kwarcu (SI0 2), mają również strukturę tetraedralną, są właściwe i leworęczne krystaliczne formy. Ponieważ każdy taki tetramer wody ma również cztery niewykorzystane zewnętrzne wiązania wodorowe (jak w jednej cząsteczce wody), następnie tetramery można podłączyć przez te zewnętrzne połączenia w rodzaju łańcuchów polimerowych, takich jak cząsteczka DNA. A ponieważ istnieją tylko cztery zewnętrzne połączenia i wewnętrzne - 3 razy więcej, umożliwia ciężkie i trwałe tetramery w ciekłej wodzie, aby zgiąć, obróć zewnętrzne wiązania wodorowe osłabione przez wahania termiczne. Powoduje to płynność wody.

Taka struktura wody, według Kalickova, ma tylko w stanie ciekłym, a prawdopodobnie częściowo w parowniku. Ale w lodzie struktura kryształowa, która jest dobrze badana, tetrahydroli jest połączone przez nieelastyczne równe bezpośrednie wiązania wodorowe w ramach ażurowych z dużymi pustymi w nim, co sprawia, że \u200b\u200bgęstość lodu mniejsza gęstość wody.

Figa. Kryształowa struktura lodu: cząsteczki wody są podłączone do prawego sześciokątów

Gdy lód topi się, niektóre wiązania wodorowe osłabają się w nim i zamieszane, co prowadzi do restrukturyzacji struktury do tetramerów opisanych powyżej i sprawia, że \u200b\u200bpłynna woda jest bardziej gęste niż lód. W 4 ° C przychodzi, gdy wszystkie wiązania wodorowe między tetrameterami są wygięte jak największą liczbę niż i są spowodowane przez maksymalną gęstość wody w tej temperaturze. Nie ma nigdzie do kupowania linków.

W temperaturze powyżej 4 ° C rozpoczyna się łamanie poszczególnych wiązań między tetrameterami, a połowa zewnętrznych wiązań wodorowych jest uszkodzona w temperaturze 36-37 ° C. Określa to minimum na krzywej specyficznej pojemności cieplnej wody z temperatury. W temperaturze 70 ° C prawie wszystkie stosunki stosunkowe są uszkodzone, a wraz z bezpłatnymi tetrameterami w wodzie, pozostają tylko krótkie skrawki "polimer" łańcuchy ". Wreszcie, gdy pojawia się wrząca wodę, końcowa luka jest obecnie już pojedynczych tetramerami na poszczególnych cząsteczkach H 2 0. i fakt, że specyficzne ciepło odparowania wody jest dokładnie 3-krotnie ilościowego ciepła topnienia lodu i kolejnego ogrzewania wody do 100 ° C potwierdza założenie Kalialiakova. że liczba wewnętrznych połączeń w TETRAMER ma 3-krotną liczbę zewnętrznych.

Taka struktura śruba tetrahedrycznego wody może być ze względu na starożytną więź reologiczną z kwarcem i innymi minerałami silnikowymi, które przeważają w skorupie Ziemi, od głębokości, z których woda kiedykolwiek pojawiła się na Ziemi. Jako mała krystaliczna sól sprawia, że \u200b\u200botaczający roztwór krystalizuje się w kryształach podobny do niego, a nie dla innych, więc kwarc wykonał cząsteczki wody w strukturach czworościowych, które są energetycznie najbardziej korzystne. W naszej epoce w atmosferze Ziemi, opary wodne skondensowane w krople, tworzą taką strukturę, ponieważ w atmosferze znajdują się zawsze najmniejsze kropelki wody aerozolowej, które ma już tę strukturę. Są ośrodkami kondensacji pary wodnej w atmosferze. Poniżej znajduje się możliwa struktura oparta na łańcuszkowej strukturze opartej na Tetrahedra, która może być również składa się z tetrahedry wodnej.

Figa. Podstawowy prawidłowy silikonowy tlen Tetrahedron SiO 4 4-.

Figa. Podstawowe jednostki skali krzemu - ortogrupy SiO 4 4- W strukturze MG-Pyrokxenu enstate (A) i Si 2 o 7 6-w Si-Pyroksenoidu Wollastonit (B).

Figa. Najprostsze typy ajskich grup anionicznych grup alionowych: A-SiO 4, B-Si 2 O 7, B-SI 3 O 9, Pan 4 O 12, D-SI 6 O 18.

Figa. Poniżej znajdują się najważniejsze rodzaje grup ajonicznych w skali silityjskich (w Belov): A-Metahagmannate, B - Pyroxena, B - Batisitis, M-Vollastonit, D-VLASiTovaya, e-Melilit, Rin-Roditite, Z-Pyroxmangitte, oraz-metafosforan, -Fluoroberillat, L - Barilite.

Figa. Poniżej znajduje się kondensacja pyroksen anionów łączników w komórkowej podwójnej płaszczyźnie (A), trzyrzędowe amfibe-podobne (b), warstwowe talk i aniony blisko nich (b).

Figa. Poniżej znajdują się najważniejsze rodzaje wstążki grup otylowych (Belov): A - SILLIMANITITITITITITITITE, KSONOTLITE; zapalenie b-epidididimi; w ortoklazie; M-NARSARSUKITOVI; D-Fenakite Prismatic; E-euklazing inkrustowany.

Figa. Po prawej stronie fragmentu (elementarna opakowanie) warstwowej struktury krystalicznej Kal 2 Muzeitite (Alsi 3 O 10 XOH) 2, ilustrując wszechstronność sieci aluminiowo-tlenowych z warstwami polihedrycznymi dużymi kationami aluminiowymi i potasowymi, przypomina DNA DNA łańcuch.

Możliwe są inne modele struktury wody. Częstoczerwałe cząsteczki wody tworzą swoistą łańcuchy raczej stabilnej kompozycji. Naukowcy ujawniają coraz bardziej subtelne i złożone mechanizmy "wewnętrznej organizacji" masy wody. Oprócz struktury podobnej do lodu, ciekłej wody i cząsteczek monomerycznych, opisano trzeci element struktury - nie-Redemnic.

Pewna część cząsteczek wody wiąże się z trójwymiarowymi ramami, ale w liniowych związkach dzwonkowych. Pierścienie, zgrupowane, tworzą jeszcze bardziej złożone kompleksy współpracowników.

Tak więc, woda teoretycznie może tworzyć łańcuchy, jak cząsteczka DNA, która zostanie powiedziana poniżej. W tej hipotezie jest również interesujące, że z nim podąża za równością istnienia prawa - i wody leworęcznej. Ale biolodzy od dawna zauważyli, że w tkankach biologicznych i strukturach obserwuje się tylko podmioty pozostawione lub prawne. Przykładem tego jest cząsteczki białka skonstruowane tylko z aminokwasów lewego ślimaków i skręcone tylko na spirali lewej ręki. Ale cukier w dzikiej przyrodzie jest jedynymi prawami. Nikt jeszcze nie był w stanie wyjaśnić, dlaczego takie preferencje w lewo w niektórych przypadkach znajduje się na pustyni i na prawo - w innych. Rzeczywiście, w charakterze nieożywionym, jest równie prawdopodobne, że występują zarówno cząsteczki prawe, jak i lewostronne.

Ponad sto lat temu słynny francuski Naturalist Louis Paster odkrył, że związki organiczne w składzie roślin i zwierząt są optycznie asymetryczne - obracają płaszczyznę polaryzacji spadającej na nich. Wszystkie aminokwasy zawarte w zwierzętach i roślinach obracają samolot polaryzacji w lewo, a wszystkie cukry są odpowiednie. Jeśli syntetyzujemy to samo do składu chemicznego związku, w każdym z nich nastąpi równa liczba cząsteczek lewicowo-wykopujących.

Jak wiesz, wszystkie żywe organizmy składają się z białek, i z kolei pochodzą z aminokwasów. Podłączanie ze sobą w różnych sekwencjach, aminokwasy tworzą długie łańcuchy peptydowe, które spontanicznie "skręcają" w złożone cząsteczki białka. Podobnie jak wiele innych związków organicznych, aminokwasy mają symetrię chiralną (z greckiego. Hiros - ręka), czyli one mogą istnieć w dwóch lustrzanych formach symetrycznych zwanych "enancjomerami". Takie cząsteczki są podobne do siebie, jako lewą i prawą ręką, więc nazywane są D- i L-cząsteczki (z Lat. Dexter, Laevus ma rację i pozostawiony).

Teraz wyobraź sobie, że medium z lewą i prawą cząsteczkami przeszedł do stanu tylko po lewej lub tylko z prawymi cząsteczkami. Takie środowisko, specjaliści nazywani są chiralami (z greckiego słowa "Heira" - ręka) zamówiona. Samoosobowa reprodukcja życia (biopohese - z definicji D. Bernal) mogłaby powstać i wspierać tylko w takim środowisku.

Figa. Symetria lustrzana w przyrodzie

Inną nazwą cząsteczek enancjomerów jest "reger" i "lewy" - pochodzi z ich zdolności do obracania płaszczyzny polaryzacji światła w różnych kierunkach. Jeśli liniowo spolaryzowane światło przechodzi przez roztwór takich cząsteczek, zamienia płaszczyznę swojej polaryzacji: zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jeśli cząsteczki w roztworze jest właściwe, a przeciwko - jeśli lewo. Iw mieszaninie tego samego ilość D-i Formularze L (nazywane jest "RaceMate") Lampka zachowa początkową liniową polaryzację. Ta właściwość optyczna cząsteczek chiralnych została po raz pierwszy odkryta przez Louis Pasteur w 1848 roku.

Jest ciekawy, że prawie wszystkie naturalne białka składają się tylko z lewego aminokwasy. Fakt ten, szczególnie zaskakuje, że w syntezie aminokwasów w laboratorium powstaje w przybliżeniu tej samej liczby odpowiednich i lewej cząsteczek. Okazuje się, że nie tylko aminokwasy posiadają tę funkcję, ale wiele innych ważnych substancji do systemów żywych, a każdy ma ściśle określony znak symetrii lustrzanej w całej biosferze. Na przykład cukry zawarte w wielu nukleotydach, jak również kwasy nukleinowe DNA i RNA, są prezentowane w organizmie z wyjątkowo odpowiednimi cząsteczkami D. Chociaż właściwości fizyczne i chemiczne "Mirror Antipodes" zbiegają się, ich aktywność fizjologiczną w organizmach jest inna: L-Caxara nie wchłaniają, L-fenyloalaniny, w przeciwieństwie do nieszkodliwych cząsteczek D, powoduje chorobę psychiczną itp.

Według nowoczesne pomysły W sprawie pochodzenia życia na Ziemi wybór cząsteczek organicznych pewnego rodzaju symetrii lustrzanej służył jako główny warunek przetrwania i późniejszej samodzielnej reprodukcji. Jednak pytanie brzmi i dlaczego się wydarzyło wybór ewolucyjny Jeden lub inny lustro antipode jest nadal jednym z największych tajemnic naukowych.

Radziecki naukowiec L. L. Morozov udowodnił, że przejście do zamawiania chiralnego może wystąpić niewolniowo, ale tylko z pewną określoną zmianą ostrej fazy. Akademik V. I. Goldadansky o nazwie to przejście, dzięki którym życie urodziło się na krainie chiralnej katastrofy.

Jak powstały warunki dla katastrofy fazy, co spowodowało przejście chiralne?

Najważniejszą rzeczą było to, że związki organiczne stopiły się w temperaturze 800-1000 0 w skorupie Ziemi, a górna chłodzona do przestrzeni przestrzeni, czyli absolutna zero. Różnica temperatur osiągnęła 1000 ° C. W takich warunkach cząsteczki organiczne stopiły się pod działaniem wysokich temperatur, a nawet całkowicie zniszczonych, a górna pozostała zimna, ponieważ cząsteczki organiczne były zamrożone. Gazy i pary wody, które wycieczały skorupa ziemskazmieniony skład chemiczny związki organiczne. Gaza nosiła z nimi ciepło, dzięki czemu granica topnienia warstwy organicznej została przesunięta w górę iw dół, tworząc gradient.

W bardzo niskich naciskach atmosfery Woda powierzchnia ziemi Tylko w formie pary i lodu. Gdy ciśnienie osiągnęło tak zwaną potrójną temperaturę wody (0,006 atmosfery), woda była pierwsza, która może być w postaci płynu.

Oczywiście tylko eksperymentalnie udowodnić, że chiralne przejście spowodowało: przyczyny ziemi lub kosmiczne. Ale w pewnym momencie, w pewnym momencie, chiralne zamawiane cząsteczki (mianowicie, lewe aminokwasy i cukry rzędowe) okazały się bardziej stabilne i rozpoczęto nieustannie wzrost ich ilości - przejście chiralne.

Kronika planety opowiada o tym, że nie było gór na ziemi ani depresji. Kora granitowa półpłaszczyzn była powierzchnia jako poziom jako poziom, co poziom nowoczesnego oceanu. Jednakże w tej równinie nadal spadają z powodu nierównego rozkładu mas wewnątrz Ziemi. Te zmniejszenie odgrywają niezwykle ważną rolę.

Faktem jest, że depozyty z płaskim dnem zaburzenia sto, a nawet tysiące kilometrów i głębokości nie więcej niż sto metrów prawdopodobnie stały się kladą życia. W końcu woda płynęła do nich, która została zebrana na powierzchni planety. Woda rozcieńczona chiralne związki organiczne w schronisku. Skład chemiczny związku był stopniowo zmieniony, temperatura ustabilizowana. Przejście z życia nie życie do życia, które rozpoczęło się w środowisku bezwodnym, kontynuował w środowisku wodnym.

Czy to fabuła narodzin życia? Najprawdopodobniej tak. W sekcji geologicznej ISSA (zachodniej Grenlandii), którego wiek wynosi 3,8 miliarda lat, stwierdzono związki benzynowe i łożyskowe o stosunku izotopowym C12 / C13, charakterystyczne dla węgla pochodzenia fotosyntetycznego.

Jeśli potwierdzono biologiczny charakter związków węglowych z PSA, okazuje się, że cały okres narodzin życia na ziemi - od występowania chiralnego organicznego, przed wystąpieniem komórki zdolnej do fotosyntezy i reprodukcji, został przekazany tylko w stu milionach lat. W tym procesie cząsteczki wody i DNA odegrały ogromną rolę.

Najbardziej zaskakujące w strukturze wody leży w fakcie, że cząsteczki wody w niskich temperaturach ujemnych i wysokich ciśnieniach wewnątrz nanorurków mogą krystalizować w postaci podwójnej helisy przypominającej DNA. Udowodniono to dzięki eksperymentom komputerowym amerykańskich naukowców pod kierownictwem Xiao Cheng Jenn na Uniwersytecie w Nebrasce (USA).

DNA jest podwójną łańcuchem skręconym w spirali.Każda nić składa się z "cegieł" - od sekwencyjnie podłączonych nukleotydów. Każdy nukleotyd DNA zawiera jeden z czterech baz azotu - Guanine (G), Adenina (A) (Purina), Timina (T) i Cytosina (C) (pirymidyny) związane z deoksyrybozą, z kolei, z kolei, grupa fosforanowa jest przymocowany do tego ostatniego. Między samym sobą sąsiednie nukleotydy są połączone w łańcuchu wiązania fosfodiesfire, utworzone przez 3 "Hyproxyl (3" -ON) i 5 "grup -fosforan (5" -RO3). Ta właściwość określa obecność polaryzacji w DNA, tj. W przeciwnym kierunku, a mianowicie, 5 "- i 3" -Concants: 5 "- Konstytucja jednego wątku odpowiada 3" - zawartości drugiego wątku. Sekwencja nukleotydowa umożliwia "kodowanie" informacji o różnych rodzajach RNA, z których najważniejsze są informacyjne lub matryca (mRNA), rybosomalny (RRNA) i transport (TRNA). Wszystkie te typy RNA są syntetyzowane na matrycy DNA ze względu na kopię sekwencji DNA do sekwencji RNA syntetyzowanej podczas procesu transkrypcji i weź udział w najważniejszym procesie życia - transmisja i kopiowanie informacji (transmisji).

Podstawową strukturą DNA jest liniową sekwencją nukleotydów DNA w łańcuchu. Sekwencja nukleotydów w obwodzie DNA jest rejestrowana w postaci formuły alfabenu: na przykład - agtcatgcag, nagrywanie prowadzi się z 5 "- na 3" -Conal DNA łańcucha.

Wtórna struktura DNA jest utworzona przez interakcje nukleotydów (więcej niż bazy azotowe), wiązania wodorowe. Klasyczny przykład struktura wtórna DNA - DNA podwójna helisa. DNA podwójna helisa jest najczęstszą formą DNA w naturze składającej się z dwóch łańcuchów poliunukleotydowych DNA. Konstrukcja każdego nowego obwodu DNA prowadzona jest na zasadę komplementarności, tj. Każda podstawa azotu jednego obwodu DNA odpowiada ściśle określonej podstawie innego łańcucha: w para komplementarnej, przed a, jest to wartość t, i itd. Znajdują się naprzeciwko g.

Aby woda utworzyła spirala, jak w symulowanym eksperymencie, to umieszczono "w nanorurkach wysokociśnieniowych, różniących się w różnych eksperymentach od 10 do 40 000 atmosfer. Następnie ustawiono temperaturę, która miała wartość -23 ° C. Rezerwa w porównaniu z temperaturą zamrażania wody została wykonana ze względu na fakt, że ze wzrostem ciśnienia, stopienie topnienia lodu wody maleje. Średnica nanorurków wynosiła od 1,35 do 1,90 nm.

Figa. Widok ogólny struktury wody (obraz Nowy naukowiec)

Cząsteczki wodne są wiążące się ze sobą za pomocą wiązań wodorowych, odległość między atomami tlenu i atomów wodoru wynosi 96 μm, a między dwoma wodór - 150 pm. W stanie stałym atom tlenu uczestniczy w tworzeniu dwóch wiązań wodorowych z sąsiednimi cząsteczkami wody. W tym przypadku, indywidualne cząsteczki H2O zetknęły się ze sobą z innymi Polakami. W ten sposób powstają warstwy, w którym każda cząsteczka jest związana z trzema cząsteczkami jego warstwy i jeden z sąsiednich. W rezultacie, krystaliczna struktura lodu składa się z połączonych ze sobą sześciokątnych "rur", takich jak komórki beesh.

Figa. Wewnętrzna struktura ścienna wody (nowy naukowiec)

Naukowcy spodziewali się, że we wszystkich przypadkach pojawia się wodę we wszystkich przypadkach tworzy cienką strukturę rurową. Jednakże model wykazał, że o średnicy rury w 1,35 nm i ciśnienie w 40000 atmosferach wiązań wodorowych skręconych, co prowadzi do tworzenia dwupoziomowej helix ściany. Wewnętrzna ściana tej struktury jest skręcona w czterech spirali, a zewnętrzna składa się z czterech podwójnych spirali, podobnych do struktury cząsteczki DNA.

Ostatni fakt nakłada nadruk nie tylko do ewolucji naszych pomysłów na temat wody, ale także ewolucji wczesne życie i najbardziej cząsteczka DNA. Jeśli zakładamy, że w erze narodzin życia, kriolityczne skały gliny miały kształt nanorurtubów, pojawia się pytanie - czy woda mogłaby w nich służyć jako podstawa strukturalna (matryca) do syntezy DNA i czytania Informacja? Jest możliwe, dlaczego struktura spiralna DNA powtarza spiralną strukturę wody w nanorurkach. Według nowego magazynu naukowca, teraz potwierdzono nasze koledzy zagranicznych, aby potwierdzić istnienie takich makrocząsteczek wody w prawdziwych warunkach eksperymentalnych przy użyciu spektroskopii na podczerwień i spektroskopii rozpraszania neutronów.

K.H.N. O.V. Mosin.

Ze 14 znanych stałych form wodnych w naturze spotykamy tylko jeden - lód. Reszta powstaje w ekstremalnych warunkach i obserwacji poza specjalnymi laboratoriami nie są dostępne. Najbardziej intrygująca własność lodu jest niesamowitym kolektorem zewnętrznych manifestacji. Dzięki tej samej strukturze krystalicznej może wyglądać zupełnie inaczej, biorąc formę przezroczystych ocen i soplowych, puszyste płatki śniegowe, gęstą błyszczącej skorupę zwolotną na śnieżnym polu lub gigantyczne masy lodowcowe.

W małym japońskim mieście Kagi, położony na zachodnim brzegu wyspy Honshu, jest niezwykłe muzeum. Śnieg i lód. Założył go przez Ukihiro Nakhai - pierwsza osoba, która nauczyła się rosnąć sztuczne płatki śniegu w laboratorium, tak piękne jak te, które spadają z nieba. W tym Muzeum odwiedzających odpowiednie sześciokąty otacza ze wszystkich stron, ponieważ jest to dokładnie taki - sześciokątny - symetria jest charakterystyczny dla kryształów zwykłego lodu (na ten sposób, greckie słowo Kristallos, w rzeczywistości i oznacza "Ice") . Określa wiele unikalnych właściwości i sprawia, że \u200b\u200bpłatki śniegu, ze wszystkimi nieskończoną różnorodnością, rosną w postaci sparów z sześcioma, rzadziej - trzy lub dwanaście promieni, ale nigdy - z czterema lub pięciu.

Cząsteczki w na świeżym powietrzu

Roztwór struktury stałej wody leży w strukturze jego cząsteczki. H2O można uprościć, aby wyobrazić sobie w postaci tetrahedronu (piramidy z podstawą trójkątną). Centrum jest tlen, w dwóch wierzchołkach - zgodnie z wodorem, dokładniej - proton, którego elektrony biorą udział w tworzeniu wiązań kowalencyjnych z tlenem. Dwa pozostałe wierzchołki zajmują parę elektronów walencji tlenu, które nie uczestniczą w tworzeniu połączeń intramolekularnych, dlatego nazywają się wodą.

Gdy proton współdziała z pojedynczą cząsteczką z parami elektronów pary tlenu, inna cząsteczka występuje wiązanie wodoru, mniej silne niż połączenie jest wewnątrzcząsteczkowe, ale wystarczająco silny, aby utrzymać sąsiednie cząsteczki. Każda cząsteczka może jednocześnie utworzyć cztery wiązania wodorowe z innymi cząsteczkami pod ściśle określonymi kątami, które nie pozwalają na zamrażanie w celu utworzenia gęstej struktury. Ta niewidzialna tusza wiązań wodorowych ma cząsteczki w postaci ażurowej siatki z pustymi kanałami. Konieczne jest ogrzewanie lodu, gdy koronki zapadają: cząsteczki wody zaczynają się spadać do pustki siatki, prowadząc do gęstszej struktury płynu, dlatego woda jest cięższa niż lód.

Lód, który jest utworzony, gdy ciśnienie atmosferyczne I topi się w 0 ° C, - najbardziej znane, ale wciąż nie do końca substancji. Wiele w jego strukturze i nieruchomości wyglądają niezwykły. W węzłach kryształowej sieci lodowej, atomy tlenu są zbudowane, tworząc odpowiednie sześciokąty, ale atomy wodoru zajmują różne pozycje wzdłuż relacji. Takie zachowanie atomów jest ogólnie nietypowo - z reguły, w solidnej materii, wszyscy słucha jednego prawa: wszystkie atomy są zamówione zamówione, a następnie jest to kryształ, a przez przypadek, a następnie jest to substancja amorficzna.

Lód jest trudny do topnienia, bez względu na to, jak wystarczy. Nie bądź wiązaniami wodorowymi, ściskającymi cząsteczki wody, topi się w -90 ° C. Jednocześnie zamrażanie, woda nie zmniejsza się objętości, ponieważ występuje wraz z większością znanych substancji, ale wzrasta z powodu tworzenia się ażurowej struktury lodu.

"Dziwacy" lodu obejmuje pokolenie promieniowania elektromagnetycznego przez rosnące kryształy. Od dawna wiadomo, że większość zanieczyszczeń rozpuszczonych w wodzie nie jest przekazywana do lodu, gdy zaczyna rosnąć, po prostu mówiąc, jest zamrożona. Dlatego nawet na najbrudniejszym basenie, film lodowy jest czysty i przezroczysty. Zanieczyszczenia gromadzą się na granicy mediów stałych i ciekłych, w postaci dwóch warstw ładunków elektrycznych innego znaku, co powoduje znaczącą różnicę w potencjale. Naładowana warstwa zanieczyszczeń porusza się wraz z dolną granicą młody lód i emituje fale elektromagnetyczne. W związku z tym proces krystalizacji można zaobserwować szczegółowo. Tak więc kryształ, rosnący w postaci w postaci igły, promieniuje inaczej niż powłoki procesy boczne, a promieniowanie rosnącego ziarna różni się od tego, co występuje, gdy kryształy pękają. W postaci, sekwencji, częstotliwości i amplitudy impulsów promieniowania, możliwe jest określenie, w jaki sposób prędkość zamarza lód i co uzyskuje się strukturę lodu.

Zły lód

W stałym stanie woda ma, zgodnie z najnowszymi danymi, 14 modyfikacjami strukturalnymi. Wśród nich znajdują się krystaliczne (większość z nich), są amorficzne, ale wszyscy się różnią wzajemna lokalizacja Cząsteczki wody i właściwości. Prawda, wszystko, oprócz zwykłego lodu, powstaje w warunkach egzotycznych - w bardzo niskich temperaturach i wysokich ciśnieniach, gdy kąty wiązań wodorowych w cząsteczce wody są zmieniane i systemy inne niż sześciokątne. Na przykład, w temperaturze poniżej -110 ° C, opary wodne spadają na metalową płytkę w postaci oktahedry i kostek w wielkości w kilku nanometrach - jest tak zwany lód sześcienny. Jeśli temperatura jest nieco powyżej -110 °, a stężenie pary jest bardzo mała, warstwa wyjątkowo gęstego amorficznego lodu powstaje na płycie.

Ostatnie dwa modyfikacje lodu - XIII i XIV - otworzyły się ostatnio naukowców z Oxford, w 2006 roku. Predykcja 40 lat temu, że kryształy lodu muszą istnieć z monoklinowymi i rombowymi kratami, trudno było potwierdzić: lepkość wody w temperaturze -160 ° C jest bardzo duża i razem cząsteczki wody supercilarnej w takiej ilości do utworzenia Kryształowy zarodek, trudny. Pomógł katalizatorowi - kwas chlorowodorowyco zwiększyło mobilność cząsteczek wody w niskich temperaturach. W ziemskiej naturze, takie modyfikacje lodu nie można utworzyć, ale można je przeszukiwać na zamarznięte satelity innych planet.

Komisja postanowiła

Płatek śniegu jest pojedynczym kryształem lodowym, zmiennością na sześciokątnym krysztale, ale wzrosła szybko, w warunkach niequilibrium. Nad tajemnicą ich piękna i niekończącej się różnorodności najbardziej wykształcone umysły walczą. Astronomer Johann Kepler w 1611 roku napisał cały traktat "na sześciokątnych płatkach śniegu". W 1665 r. Robert Guku w ogromnym tomie szkiców wszystkiego, co widział za pomocą mikroskopu, opublikował wiele wzorów śniegu najbardziej różnych kształtów. Pierwsze udane zdjęcie płatków śniegu pod mikroskopem zrobił w 1885 r. Amerykański rolnik Wilson Bentley. Od tego czasu nie mógł się już zatrzymać. Do końca życia, czterdzieści lat, Bentley sfotografował ich. Ponad pięć tysięcy kryształów, a nie ten sam.

Najsłynniejsi zwolennicy Bentleya są już wspomniane już Ukihiro Nakhai i amerykański fizyk Kenneth Libbbrecht. Namai najpierw zasugerował, że wielkość i forma płatków śniegu zależą od temperatury powietrza i wilgoci w nim, a genialnie potwierdził tę hipotezę eksperymentalnie, rosnące w laboratorium kryształów lodu o różnych kształtach w laboratorium. A Libbrecht w ogóle zaczął rosnąć płatki śniegu na zamówienie - z góry określona forma.

Życie płatka śniegu zaczyna się od faktu, że w chmurze pary wodnej powstaje krystaliczne zarodki lodu ze zmniejszenia temperatury. Środek krystalizacji może być pył, dowolne cząstki stałe, a nawet jony, ale w każdym przypadku te krzesły w rozmiarze mniejszym niż dziesiąty płat milimetra ma już sześciokątną krystalicznie kraty.

Para wodna, kondensacja na powierzchni tych embrionów, tworzy małym sześciokątnym pryzmatem najpierw, z sześciu narożników, których całkowicie identyczne icejskie igły zaczynają rosnąć - procesy boczne. To samo, ponieważ temperatura i wilgotność wokół zarodka jest również taka sama. Z kolei rosną jak na drzewie, procesy boczne - gałązki. Takie kryształy nazywane są dendryckim, czyli podobne do drzewa.

Poruszanie się w górę iw dół w chmurze, płatek śniegu spada w warunki z różnymi temperaturami i stężeniem pary wodnej. Jego formularz zmienia się do tego ostatniego, przestrzegając praw sześciokątnych symetrii. Więc płatki śniegu stają się inne. Chociaż teoretycznie w jednej obłoku na jednej wysokości, mogą "pochodzić" tak samo. Ale droga do ziemi każdy ma własną, raczej długą średnią, śnieżynka pada z prędkością 0,9 km na godzinę. Każdy ma własną historię i ostateczną formę. Tworząc lód jest przezroczysty, ale kiedy jest ich wiele, światło słoneczne, odzwierciedlając i rozproszone na licznych twarzach, tworzy wrażenie białej nieprzezroczystej masy - nazywamy to śniegiem.

Aby nie mylić różnorodności płatków śniegu, międzynarodowa prowizja na śniegu i lodzie wzięła w 1951 r. Dość prosta klasyfikacja kryształów lodowych: płytki, kryształy gwiazdowe, kolumny lub kolumny, igły, dendryty przestrzenne, kolumny z wskazówkami złe formy. I trzy więcej rodzajów luźnych osadów: mały śnieżny narożnik, lodowaty zestaw i grad.

Te same prawa rozwój wzrostu inia, szron i wzorców na okularach. Zjawiska, takie jak płatki śniegu, powstają podczas kondensacji, cząsteczki dla cząsteczki - na ziemi, trawy, drzewa. Wzory na oknie pojawiają się w mrozie, gdy wilgotność ciepłego powietrza pomieszczenia jest skondensowana na powierzchni szyby. Ale stopniach uzyskuje się, gdy kropelki wodne są zamrożone lub gdy lodowato nasycone chmury w chmurach są gęstymi warstwami w zarodkach płatków śniegu. Na klasach można sam inny, już utworzone płatki śniegu, topniejąc się z nimi, dzięki czemu stopniacy biorą najbardziej dziwacznych formularzy.

Jesteśmy na ziemi raczej i jedną solidną modyfikację wody - zwykłego lodu. Dosłownie przenika wszystkie siedliska lub pobyt danej osoby. Zbieranie w ogromnych ilościach, śniegu i lodu tworzą specjalne struktury z zasadniczo różnymi, a nie w poszczególnych kryształach lub płatkach śniegu, właściwości. Lodowce górskie, lodowe okładki obszarów wodnych, Eternal Merzlota, a po prostu sezonowa pokrywa śniegu znacząco wpływają na klimat dużych regionów i planet jako całości: nawet tych, którzy nigdy nie widzieli śniegu, czuć oddech jego mas zgromadzonych na słupach Ziemia, na przykład, w formie wieloletnich oscylacji poziomu światowego oceanu. A lód ma tak bardzo ważne W przypadku pojawienia się naszej planety i wygodnego siedliska na niej żywych istot, że naukowcy zajęli dla niego specjalne środowisko - kriosfera, która rozszerza jego dobytek do atmosfery i głęboko w ziemskim kursie.

Olga Maksimenko, kandydat nauk chemicznych

Jak już wiemy, substancja może istnieć w trzech stanach kruszywa: gazowy, solidny i ciekły. Tlen, który w normalnych warunkach znajduje się w stanie gazowym, w temperaturze -194 ° C przekształca się w niebieskawo kolorowe ciecz, a w temperaturze -218,8 ° C zamienia się w masę w kształcie śniegu z niebieskimi kryształami.

Przedział temperaturowy istnienia substancji w stanie stałym jest określony przez temperatury wrzenia i topnienia. Substancje stałe są tam kryształ i amorficzny.

W. substancje amorficzne Nie ma stałej temperatury topnienia - po podgrzaniu stopniowo zmiękczają i idą w stan płynu. W takim stanie, na przykład, istnieją różne żywice, plastelina.

Substancje krystaliczne Wyróżniają się logicznym układem cząstek, z których składają się z: atomów, cząsteczek i jonów, - w ściśle określonych punktach przestrzeni. Gdy te punkty są połączone liniami prostymi, tworzona jest rama przestrzenna, nazywa się, nazywa się krystalicznie kratownicy. Punkty, w których nazywane są cząstki kryształowe węzły siatki.

W węzłach wyimaginowanej kraty mogą być jony, atomy i cząsteczki. Te cząstki wykonują ruchy oscylacyjne. Gdy temperatura wzrasta, zakres tych oscylacji również zwiększa się, co prowadzi do rozszerzalności termicznej Tel.

W zależności od różnych cząstek znajdujących się w węzłach kraty krystalicznej, a charakter relacji między nimi wyróżnia się czterema typami krystalicznych kratek: joński, atomowy, molekularny i metal.

joński Wzywają takie kryształowe kraty, w węzłach, które jony są zlokalizowane. Tworzą substancje z wiązaniem jonowym, które mogą być związane zarówno przez NA +, CL-, jak i złożone SO24-, OH-. Tak więc, jonowe krystaliczne krążki mają sole, niektóre tlenki i metalowe hydroksylowie, tj. Substancje te, w których istnieje jonowa wiązanie chemiczne. Rozważmy krystalicznie chlorku sodu, składa się z pozytywnie naprzemiennych jonów Na + i ujemnych CL-, razem tworzą sieć w postaci kostki. Linki między jonami w takim krysztale są niezwykle odporne. Ze względu na tę substancję z kratą jonową mają stosunkowo wysoką wytrzymałość i twardość, są one ogniotrwałe i nielotne.

Atomowy Krystaliczne kraty nazywane są taką kryształami, w węzłach, które są indywidualne atomy. W takich miejscach atomy są połączone między sobą bardzo silne wiązania kowalencyjne. Na przykład diament jest jednym z allotropowych trybów węgla.

Substancje z atomową kryształową kryształą nie są zbyt częste w naturze. Należą do nich bor krystaliczny, krzem i germanie, a także złożone substancje, takie jak takie, w jakiej części, które mają tlenek krzemu (IV) - SiO 2: krzemionka, kwarc, piasek, rhinestone.

Przytłaczająca większość substancji z kryształu atomowego ma bardzo wysokie temperatury topnienia (diament przekracza 3500 ° C), takie substancje są trwałe i stałe, praktycznie nie rozpuszczalne.

Molekularny Wzywają takie kraty kryształowe, w węzłach, które są cząsteczkami. Obligacje chemiczne w tych cząsteczkach mogą być również polarnym (HCl, H2 0) i nie-polar (N2, O 3). I chociaż atomy wewnątrz obierania są powiązane z bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, słabe siły związane z zaczątkową atrakcją działają między samymi cząsteczkami. Dlatego substancje z krystalicznych krystalicznych krystalicznych charakteryzują się niską twardością, niską temperaturą topnienia, zmiennością.

Przykłady takich substancji mogą służyć jako solidna woda - lód, stały węgiel (IV) - "suchym lodem", chlorek stałym i siarczkiem wodorem, substancje stałe utworzone przez jeden - (szlachetne gazy), dwa - (H 2, O2, Cl 2, N2, I 2), trzy - (O 3), cztery - (p 4), cząsteczki oktomyomiczne (S 8). Przytłaczająca większość stałych związków organicznych ma molekularne krystaliczne kraty (naftalen, glukoza, cukier).

blog. Wymagany jest pełny lub częściowy kopiowanie odniesienia materiału do oryginalnego źródła.