מים הם חומר יוצא דופן שראוי למחקר מפורט. האקדמאי הסובייטי I. V. Petryanov כתב ספר על החומר המדהים הזה, החומר הכי חריג בעולם. אילו חריגות בתכונות הפיזיקליות של מים מעניינים במיוחד? יחד נחפש את התשובה לשאלה זו.
עובדות מעניינות
אנחנו רק לעתים רחוקות חושבים על משמעות המילה "מים". על הפלנטה שלנו, יותר מ-70% מכלל השטח תפוס על ידי נהרות ואגמים, ימים ואוקיינוסים, קרחונים, קרחונים, ביצות, שלג על ראשי הרים, כמו גם קרח. למרות כמות כה עצומה של מים, רק 1% ראוי לשתייה.
משמעות ביולוגית
גוף האדם הוא 70-80% מים. חומר זה מבטיח את זרימת כל התהליכים החיוניים, בפרט, הודות לו, רעלים מוסרים ממנו, תאים משוחזרים. תפקידם העיקרי של המים בתא חיהוא מבני ואנרגטי, עם ירידה בתכולתו הכמותית בגוף האדם, הוא "מתכווץ".
אין מערכת כזו באורגניזם חי שיכול לתפקד ללא H2O. למרות החריגות של מים, זה תקן לקביעת כמות החום, המסה, הטמפרטורה, הגובה.
מושגים בסיסיים
H2O - תחמוצת מימן, המכיל 11.19% מימן, 88.81% חמצן במסה. זהו נוזל חסר צבע שאין לו לא ריח ולא טעם. מים הם מרכיב חיוני בתהליכים תעשייתיים.
לראשונה חומר זה סונתז בסוף המאה ה-18 על ידי G. Cavendish. המדען פוצץ תערובת של חמצן ומימן עם קשת חשמלית. ג' גלילאו ניתח לראשונה את ההבדל בצפיפות הקרח והמים בשנת 1612.
בשנת 1830, מנוע קיטור נוצר על ידי המדענים הצרפתים פ. דולונג וד. אראגו. תגלית זו אפשרה לחקור את הקשר בין לחץ אדי הרוויה לטמפרטורה. בשנת 1910, המדען האמריקני פ' ברידג'מן וג'י טמאן הגרמני גילו כמה שינויים פולימורפיים בקרח בלחץ גבוה.
בשנת 1932 גילו המדענים האמריקאים ג'י אורי וא' וושבורן מים כבדים. חריגות בתכונות הפיזיקליות של חומר זה התגלו עקב שיפור הציוד ושיטות המחקר.
כמה סתירות במאפיינים פיזיים
מים טהורים הם נוזל צלול וחסר צבע. צפיפותו כאשר הופך לנוזל מחומר מוצק גדל, זה מתבטא אנומליה בתכונות המים. חימום זה מ-0 ל-40 מעלות מוביל לעלייה בצפיפות. יש לציין קיבולת חום גבוהה כאנומליה של מים. טמפרטורת ההתגבשות היא 0 מעלות צלזיוס ונקודת הרתיחה היא 100 מעלות.
למולקולה של תרכובת אנאורגנית זו יש מבנה זוויתי. הגרעינים שלו יוצרים משולש שווה שוקיים עם שני פרוטונים בבסיסו ואטום חמצן בקודקודו.
חריגות בצפיפות
מדענים הצליחו לזהות כארבעים מאפיינים האופייניים ל-H2O. חריגות מים ראויות להתייחסות מדוקדקת וללימוד. מדענים מנסים להסביר את הגורמים לכל גורם, לתת לו הסבר מדעי.
האנומליה של צפיפות המים נעוצה בעובדה שלחומר זה ערך הצפיפות המקסימלי שלו מתחיל ב-+3, 98°C. עם הקירור הבא, העברה ממצב נוזלי למצב מוצק, נצפית ירידה בצפיפות.
עבור תרכובות אחרות, הצפיפות בנוזלים יורדת עם ירידה בטמפרטורה, שכן עלייה בטמפרטורה תורמת לעלייה באנרגיה הקינטית של מולקולות (מהירות התנועה שלהן עולה), מה שמוביל לשבירות מוגברת של החומר.
בהתחשב בחריגות כאלה של מים, יש לציין שהם גם נוטים לעלות במהירות עם עליית הטמפרטורה, אך הצפיפות יורדת רק בטמפרטורות גבוהות.
לאחר הפחתת צפיפות הקרח, הוא יהיה על פני המים.ניתן להסביר תופעה זו בכך שלמולקולות בגביש יש מבנה רגיל, בעל מחזוריות מרחבית.
אם לתרכובות רגילות יש מולקולות ארוזות היטב בגבישים, אז לאחר שהחומר נמס, הסדירות נעלמת. תופעה דומה נצפית רק כאשר המולקולות ממוקמות במרחק ניכר. הירידה בצפיפות במהלך התכת המתכות היא ערך זניח, המוערך ב-2-4%. צפיפות המים עולה על זו של קרח ב-10 אחוזים. לפיכך, זהו ביטוי לאנומליה של המים. הכימיה מסבירה תופעה זו עם מבנה דיפול, כמו גם קשר קוטבי קוולנטי.
חריגות דחיסה
בוא נמשיך לדבר על תכונות המים. זה מאופיין בהתנהגות טמפרטורה יוצאת דופן. כושר הדחיסה שלו, כלומר הירידה בנפח, ככל שהלחץ עולה, עשוי להיחשב כדוגמה לאנומליה בתכונות הפיזיקליות של מים. אילו תכונות ספציפיות יש לציין כאן? הרבה יותר קל לדחוס נוזלים אחרים בלחץ, ומים מקבלים מאפיינים כאלה רק בטמפרטורות גבוהות.
התנהגות הטמפרטורה של קיבולת החום
האנומליה הזו היא אחת החזקות למים. קיבולת החום אומרת לך כמה חום צריך כדי להעלות את הטמפרטורה במעלה אחת. עבור חומרים רבים, לאחר ההמסה, קיבולת החום של הנוזל עולה בלא יותר מ-10 אחוזים. ולגבי מים לאחר הפשרת הקרח, הכמות הפיזית הזו מוכפלת. אף אחד מהחומריםלא נרשמה עלייה כזו בקיבולת החום.
בקרח, האנרגיה שמסופקת לו לחימום מושקעת בעיקר על הגברת מהירות התנועה של מולקולות (אנרגיה קינטית). עלייה משמעותית בקיבולת החום לאחר ההמסה מצביעה על כך שמתרחשים במים תהליכים עתירי אנרגיה אחרים, הדורשים הכנסת חום. הם הסיבה לקיבולת החום המוגברת. תופעה זו אופיינית לכל טווח הטמפרטורות שבו למים יש מצב צבירה נוזלי.
ברגע שזה הופך לקיטור, האנומליה נעלמת. נכון לעכשיו, מדענים רבים עוסקים בניתוח המאפיינים של מים מקוררים. זה טמון ביכולת שלו להישאר נוזלי מתחת לנקודת ההתגבשות של 0°C.
בהחלט אפשרי לקרר מים בנימים דקים, כמו גם במדיום לא קוטבי כמו טיפות זעירות. מתעוררת שאלה טבעית מה נצפה עם חריגת הצפיפות במצב כזה. כשהמים מתקררים-על, צפיפות המים יורדת באופן משמעותי, הם נוטים לצפיפות הקרח ככל שהטמפרטורה יורדת.
סיבות להופעה
כשנשאל: "שמות חריגות המים ותאר את הסיבות שלהן", יש צורך לשייך אותן לארגון מחדש של המבנה. סידור החלקיקים במבנה של כל חומר נקבע על פי תכונות הסידור ההדדי של חלקיקים (אטומים, יונים, מולקולות) בו. כוחות מימן פועלים בין מולקולות מים, המסלקות את הנוזל הזה מהתלות שבין נקודות הרתיחה וההתכה,מאפיין חומרים אחרים הנמצאים במצב צבירה נוזלי.
הם מופיעים בין המולקולות של תרכובת אנאורגנית נתונה בשל המוזרויות של התפלגות צפיפות האלקטרונים. לאטומי מימן יש מטען חיובי מסוים, בעוד שלאטומי חמצן יש מטען שלילי. כתוצאה מכך, למולקולת המים יש צורה של טטרהדרון רגיל. מבנה דומה מאופיין בזווית קשר של 109.5 מעלות. הסידור המועדף ביותר הוא מיקום חמצן ומימן באותו קו, בעלי מטענים שונים, לכן, קשר המימן מאופיין בטבע אלקטרוסטטי.
אז, התכונות החריגות (החריגות) של מים הן תוצאה של המבנה האלקטרוני המיוחד של המולקולה שלהם.
זיכרון של מים
יש דעה שלמים יש זיכרון, יכולים לצבור ולהעביר אנרגיה, להזין את הגוף במידע וירטואלי. במשך זמן רב, המדען היפני מסארו אמוטו טיפל בבעיה זו. ד ר אימוטו פרסם את תוצאות מחקריו בספר Messages from Water. המדענים ערכו ניסויים שבהם הוא הקפיא תחילה טיפת מים ב-5 מעלות, ולאחר מכן ניתח את מבנה הגבישים במיקרוסקופ. כדי לתעד את התוצאות, הוא השתמש במיקרוסקופ שבו נבנתה מצלמה.
כחלק מהניסוי, Masau Emoto השפיע על מים בדרכים שונות, ולאחר מכן הקפיא אותם מחדש וצילם תמונות. הוא הצליח להבין את הקשר בין צורת גבישי קרח למוזיקה,שהמים הקשיבו לו. באופן מפתיע, המדען הקליט את פתיתי השלג ההרמוניים ביותר באמצעות מוזיקה קלאסית ועם.
השימוש במוזיקה מודרנית, לפי מסאו, "מזהם" את המים, ולכן הם היו גבישים קבועים בעלי צורה לא סדירה. עובדה מעניינת היא זיהוי על ידי מדען יפני של הקשר בין צורת הגבישים לאנרגיה האנושית.
מים הם החומר המדהים ביותר שנמצא בכמויות גדולות על הפלנטה שלנו. קשה לדמיין איזשהו תחום פעילות של אדם מודרני שבו היא לא תיקח חלק פעיל. הרבגוניות של חומר זה נקבעת על ידי חריגות הנגרמות על ידי המבנה הטטרהדרלי של המים.
