Аномальные свойства воды - OXFORDST.RU

Аномальные свойства воды

5 аномальных фактов о воде

Несмотря на простую химическую формулу, вода — вещество с очень необычными свойствами. Она таит в себе множество загадок, которые порой не под силу разгадать даже ученым.

Перед вами пять наиболее интересных фактов о воде.

1. Горячая вода замерзает быстрее холодной

Возьмем две емкости с водой: в одну нальем горячую, а в другую — холодную воду, и поместим их в морозильную камеру. Горячая вода замерзнет быстрее холодной, хотя по логике вещей, первой должна была превратиться в лед холодная вода: ведь горячей воде надо сначала остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, в то время как холодной воде остывать не надо.

Почему же так происходит?

В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.

К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.

Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.

Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.

2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание

Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.

Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.

Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.

Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.

3. «Стеклянная» вода

Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.

Помните разговор про сверхохлажденную воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед.

Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры?

При -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.

4. Квантовые свойства воды

На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.

Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10 -18 секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула воды вместо H2O, становится H1.5O!

5. Есть ли у воды память?

Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды.

Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.

Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.

Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.

Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.

Научная электронная библиотека

Шишелова Т И, Корзун Н Л, Толстой М Ю,

1.2. Аномальные свойства воды

Вода аномальна в отношении многих физических свойств. В отличие от большинства жидкостей с ростом температуры объем воды уменьшается, плотность увеличивается, достигая минимума объема (соответственно максимума плотности) при 4 °С, удельный объем воды с ростом температуры повышается. При замерзании объем уменьшается примерно на 10 %. Теплоемкость воды аномально велика. При плавлении льда теплоемкость увеличивается больше, чем вдвое. Обычно у твердых тел при плавлении она изменяется незначительно. Вязкость воды с ростом температуры уменьшается, электропроводность воды сильно зависит от примесей. Диэлектрическая проницаемость воды – 81 при 20 °С, показатель преломления – 1,33. Аномальна вода также в отношении скорости распространения звука и ряде других свойств. Аномальные свойства воды связаны с особенностью строения ее молекул и структуры в различных агрегатных состояниях.

Даже после кратковременного воздействия магнитных полей увеличивается скорость химических процессов и кристаллизации растворенных веществ, интенсифицируются процессы адсорбции, улучшается коагуляция примесей и выпадение их в осадок. Воздействие магнитного поля на воду сказывается на поведении находящихся в ней примесей, хотя сущность этих явлений пока точно не выяснена. Существует несколько гипотез о намагничивании воды, например, магнитное поле может привести к деформации водородных связей или перераспределению молекул воды в ассоциативных образованиях, что влияет на изменение физико-химических характеристик, протекающих в ней процессов.

Сибирскими учеными, Ф.А. Летниковым и Т.В. Кащеевой [10], открыто явление, когда обессоленная вода вследствие нагревания ее до высоких температур под большим давлением изменяет свои свойства. Удельная электропроводность активированной обессоленной воды
в 10–20 раз выше, чем не активированной. Получена так называемая скользкая вода. Обычная вода превращается в скользкую при введении в нее небольшого количества полимерных соединений. Скорость ее течения увеличивается в 2,5 раза, она быстро заполняет любую емкость. Причиной такой перемены служат, очевидно, особенности взаимодействия полимерных добавок и молекул воды. Между ними легко возникают водородные связи, определенным образом ориентированные по оси потока жидкости, влияющие на ее структуру.

Есть разновидности сухой, резиновой, серебряной воды. Не исключено, что будут найдены новые, неизвестные виды воды. Возможно, для их создания потребуются в качестве добавок новые химические соединения [7].

Вода остается одним из самых загадочных и удивительных веществ на Земле. Ее уникальность проявляется уже в том, что это единственное вещество на планете, которое встречается во всех трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном – в естественных условиях.

Вода при охлаждении ниже +4 °С не сжимается, а расширяется.

Вода в твердом состоянии не тяжелее, чем в жидком, как все тела, а наоборот – легче.

Никакие другие газы, кроме кислорода и водорода, не образуют жидкость при смешивании друг с другом.

Читайте также  Ароматические углеводороды (арены)

Вода обладает своей собственной энергетикой, которая представляется одной из загадок, исследуемых наукой [4, 7].

Среди всех веществ, имеющихся на Земле, вода, благодаря своеобразию своих физических и химических свойств, занимает исключительное положение в природе и играет особую роль в жизни человека. Основное назначение воды – быть основой биологической жизни во Вселенной. Именно вода лежит в основе всех процессов в растительном и животном мире нашей планеты.

Ученые, занимающиеся изучением воды, обнаружили, что при определенных условиях молекулы воды могут собираться в стабильные образования, напоминающие кристаллы. Установлено [4, 6, 11], что водная среда представляет собой многоуровневый, иерархически организованный жидкий кристалл, в основе которого лежит кластер, кристаллоподобный «квант воды», состоящий из 57 и более ее молекул.

Большая информационная емкость воды объясняется тем, что такие кванты могут образовывать громадные полимеры, различающиеся объемной структурой и соответственно физическими свойствами.

Одним из малоизвестных свойств воды является то, что она может менять свою объемно-молекулярную структуру под воздействием различных факторов, имеющих различные геометрические характеристики, электромагнитных полей, механических вибраций, света, химических примесей, идей, мыслей, слов, эмоций, звуков, энергетических вибраций кристаллов, живых и неживых предметов [12, 13]. Японский ученый Масару Эмото обнаружил много удивительных различий в кристаллической структуре воды, имевшей различное происхождение. Водопроводная вода имеет нарушенную как бы смятую структуру.

Вода, как показал Масару Эмото, из горных потоков и ключей прекрасно сформирована геометрически и представляет собой различные вариации шестилучевых звездочек, напоминающих снежинки.

Вода, которая состоит из упорядоченных жидких кристаллов с величиной угла H–O–H приближающейся к 109°, называется структурированной.

Доказано [12–13], что вода реагирует на мысли и эмоции окружающих ее людей, на события, происходящие с населением. Кристаллы, образовавшиеся из только что полученной дистиллированной воды, имеют простую форму хорошо известных шестиугольных снежинок.

Другим малоизвестным свойством воды является ее способность запоминать записанную на ней информацию и сохранять ее достаточно долго. Физические свойства воды, подвергшейся информационной обработке, остаются стабильными длительное время.

В обыденной жизни мы сталкиваемся с подобным еще одним малоизвестным и малоизученным свойством воды – феноменом под названием крещенская вода [14, 15].

При изменении внешних и космических условий или электромагнитного импульса в январские дни (18–19 января каждого года, а в дальнейшем каждые 29 дней), вода активируется, становится биологически активной, целебной. Молекула воды мгновенно находит такое положение атомов и угла между ними, выбирает такую ось вращения, которые обеспечивают ей динамическое и энергетическое равновесия в новых условиях.

Возможно, что под влиянием январского расположения планет, звезд и галактик изменяется геомагнитное поле, в воде уменьшается содержание повреждающих изотопов водорода и кислорода воды.

Причем еще одним любопытным свойством такой воды является ее способность при доливании небольшого количества в емкость с обычной водой структурировать определенным образом весь объем воды.

Достаточно два миллилитра структурированной воды добавить к 60 литрам обычной воды – и она вся будет структурирована. Это расчетные цифры, полученные из германского института, занимающегося проблемами воды.

Поскольку организм человека состоит в основном из воды и все биологические процессы в нем протекают в водных растворах и при участии воды, то и наше здоровье напрямую зависит от ее качества.

Во всем мире ученые, обеспокоенные крайне неудовлетворительным качеством, так называемой «питьевой воды», работают над проблемой ее очистки и структурирования. Существует множество методик, позволяющих улучшить качественные характеристики употребляемой нами воды.

К сожалению, при производстве любой, даже самой лучшей воды промышленным способом не учитываются индивидуальные особенности конкретных потребителей. Учесть их практически невозможно, поскольку производитель и потребитель оторваны друг от друга.

Для человека, тело которого на 80 % состоит из воды, (даже кости, к примеру, содержат 40 % воды, а мозг на 96–98 %), употребление
информационно-энергетической, химически и бактериально загрязненной воды, по сути, смертный приговор, с не такой уж большой отсрочкой исполнения.

Химический состав, как выясняется, имеет в этом случае, минимальное значение. Главное здесь – информация, которую несет вода.

Наиболее простой способ информационно-энергетической очистки воды – ее замораживание, выдерживание некоторое время в виде льда и последующая разморозка.

Пользуясь сказочной терминологией, получается «мертвая» вода, лишенная информации. Наружное применение такой воды, являющейся мягким антисептиком, очень эффективно при ожогах, болях различной этиологии, кожных заболеваниях, ушибах, травмах.

В сказках приводится даже технология использования разных видов воды, которая удивительным образом совпадает с современными научными воззрениями на данную проблему. Рану необходимо было сначала обработать «мертвой», а потом «живой» водой.

Любой человек может по заданному мысленному воздействию изменить энергетические параметры воды.

Ученые [2, 14, 15–18], установили, что человеческие слова формируют солитоны, энергетические «сгустки», которые могут оказывать воздействие на предметы. Особенно большие изменения слова вызывают в воде: внедряясь в нее, солитоны выстраивают из молекул воды сложные ансамбли. Вода словно «оживает».

Ученые обнаружили второе жидкое состояние воды — в чем секрет феномена?

Все мы еще со школьной скамьи знаем, что вода бывает в трех состояниях — жидком, твердом и газообразном, то есть существует непосредственно в виде воды, в виде льда и пара. Однако у одного и того же вещества может быть несколько твердых состояний. Различие заключается только в том, как атомы расположены друг относительно друга. Причем это их расположение является решающим для таких свойств, как плотность, прочность, прозрачность, а порой даже стоимость. Лучшим тому примером служит алмаз и графит — оба этих вещества являются углеродом, но в разных состояниях. Спутать их, согласитесь, не получится так же, как не получится и превратить графит в алмаз или наоборот. У воды тоже существуют разные твердые состояния, причем их открыто уже 14. Причем во вселенной преобладает вода в необычных для Земли формах. Несколько десятков лет назад ученые предположили, что и у жидкой воды есть несколько состояний. И вот совсем недавно эта гипотеза получила научное подтверждение. Но, что представляет собой второе состояние воды и в каких условиях возникает?

Ученые обнаружили второе жидкое состояние воды, которое возникает при температуре -60 градусов

Второе состояние воды — откуда взялась гипотеза

Впервые ученые предположили, что жидкая вода может иметь второе состояние около тридцати лет назад. Основой для нее послужило компьютерное моделирование. Тогда ученые рассчитали, что второе состояние жидкой воды возникает при температуре -70 градусов. При этом давление должно составлять тысячи атмосфер. Соответственно, жидкость обладает более высокой плотностью, так как молекулы расположены ближе друг к другу.

По этой причине два состояния воды в одной емкости будут образовывать слои и никогда не смешаются между собой. Примерно так же, как масло и вода — растворить одно в другом не получится, так как масло имеет меньшую плотность, в результате чего всплывает на поверхность воды и распределяется тонкой пленкой.

Учитывая условия, при которых появляется второе состояние воды, ученые длительное время не могли подтвердить гипотезу. Ведь при температуре -60 градусов вода, независимо от ее состояния, почти моментально затвердевает. То есть исследователи долгое время просто не успевали уловить другое состояние.

Во втором жидком состоянии вода смогла просуществовать не более трех микросекунд

Как второе жидкое состояние воды удалось зафиксировать

Спустя 30 лет ученым-физикам наконец удалось доказать, что вода действительно может иметь, как минимум, два состояния. Результаты опытов опубликованы в журнале Science. Для эксперимента авторы использовали два фемтосекундных лазера. Один из них инфракрасный, который позволяет моментально нагревать лед и превращать его в воду. Второй, рентгеновский, использовался для зондирования образца, то есть позволял ученым отслеживать в каком состоянии находится вода в тот или иной момент времени.

В результате им удалось зафиксировать образование необычных пузырей, которые содержали воду во втором жидком состоянии. Правда, существовала она непродолжительное время — от 20 наносекунд до 3 микросекунд. Через несколько микросекунд вода переходила в твердое состояние. Но главное, что теория тридцатилетней давности была подтверждена.

Читайте также  Морфология строение и классификация микроорганизмов

Ознакомиться с другими, не менее увлекательными и поражающими воображения исследованиями ученых можно на нашем Яндекс.Дзен-канале

Аномальные свойства воды и в чем практическая польза эксперимента

Вода — весьма загадочное вещество с точки зрения химии и физики. Она является отличным растворителем, и это свойство служит основой физиологии живых существ. К примеру, человек состоит из воды на 70-80%. Каждый из нас, по сути — большая вертикальная лужа. Но это не единственная ее интересная особенность.

Человек на 70-80% состоит из воды

Как известно, все вещества в твердом состоянии обладают более высокой плотностью, чем в жидком. Но только не вода! Замерзая, она увеличивается в объеме и становится легче. Если бы не это свойство, вся жизнь на Земле выглядела бы иначе, ведь водоемы промерзали бы до дна, а в полярных широтах не было бы плавучих льдов, так сильно влияющих на климат.

Поэтому, изучая свойства воды, ученые лучше понимают основы самых разных процессов, начиная от климатических, и заканчивая биохимическими. Конечно, на земле второе состояние воды, не встретить. Для этого требуется высокое давление, не говоря уже о том, что существует такая жидкость несколько мгновений. Однако выявленный феномен может возникать в результате определенных свойств, которые, возможно, проявляются и в нормальных земных условиях.

Если вы хотите больше узнать о загадочных природных явлениях и феноменах, которым ученые не могут найти объяснения, обязательно подпишитесь на наш Telegram-канал.

Напоследок еще несколько интересных фактов. Мало кто знает, что воздействие низких температур на воду приводит к самым неожиданным результатам. Так при температуре -120 градусов она из твердого состояния становится сверхвязкой и тягучей. А если ее продолжить охлаждать до -135 градусов, вода превратится в твердое вещество без кристаллической структуры, аналогично стеклу.

Аномальные свойства воды

Экспериментальное исследование. 10-й класс

Они сошлись. Волна и камень,
Стихи и проза, лёд и пламень
Не столь различны меж собой.
А.С.Пушкин

В одном старинном учебнике по физике начала XX в. с милыми для русского глаза «ять» и «i» (буква канула в Лету, а поговорка «Расставить точки над и» осталась) увидел я замечательную гравюру: в пробирке с водой в нижней части находится лёд, притопленный свинцовой проволочкой, а вверху кипит вода, подогреваемая пламенем свечи. (Убогое воспроизведение этой гравюры есть в учебнике [1]). Очень захотелось разобраться и, самое главное, повторить эксперимент. Пробирку взял в кабинете химии, свечу заменила таблетка «сухого спирта». Со льдом проблем не было, а вот свинцовую проволоку пришлось заменить оловянным припоем. Полчаса возни – и пузыри в верхней части воды, а также клубы пара возвестили, что опыт удался!

Какие же тепловые процессы позволяют получить совсем рядом, на расстоянии каких-то 10 см, и «лёд», и «пламень»? Обратимся к схеме опыта. Понятно, что кипение воды показывает, что температура верхней части составляет 100 °С, а наличие льда в нижней – что там температура около него 0 °С.

Как мы знаем, существуют три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. По-видимому, последним можно пренебречь, т.к. оно через воду и стекло проникает слабо. Попробуйте ощутить тепло рукой или лицом, приблизив их к свече сбоку. Почувствовали? А теперь поместите на пути тепловых лучей стекло или лучше стакан с водой – эффект практически исчезнет.

Но теплопроводность и конвекция в воде обязательно должны быть!

Однако опыт показывает, что теплопроводность воды очень низкая, а механизм конвекции практически не работает.

Возьмём значения коэффициентов теплопроводности k для различных веществ из справочника [2] (см. таблицу).

Оказывается, что по теплопроводности вода где-то посередине между кирпичом и деревом. Теперь совершенно понятно, почему такая низкая теплопередача за счёт теплопроводности в нашем эксперименте.

Но как же быть с конвекцией? Ведь в воде она происходит весьма интенсивно, вспомните чайник на плите. Естественная конвекция осуществляется за счёт изменения плотности среды при изменении температуры. Обратимся к справочным данным по температурной зависимости плотности воды.

В справочнике [2] дана большая таблица, а следить за изменениями функции, наличием максимумов, минимумов, разрывов очень удобно, если она представлена в графическом виде. Поэтому заносим числовые данные в таблицу программы «Advanced Grafer» и «требуем» от компьютера построения графика плотности и льда, и воды.

Проанализируем его. В момент перехода воды в лёд при 0 °С плотность вещества скачком так резко меняется, что на графике пришлось обозначить разрыв. Давайте вспомним, что удельная теплота плавления льда (ранее очень образно и метко называемая скрытой удельной теплотой плавления) = 3,4 . 10 5 Дж/кг. Какую огромную энергию надо отнять от вещества или сообщить ему, чтобы изменить его агрегатное состояние! (При этом его температура нисколько не меняется.) Какие сложные процессы происходят, так меняющие внутреннюю потенциальную энергию взаимодействия!

Лёд имеет гораздо меньшую плотность и плавает в воде. Это является аномалией. Большинство других веществ, например, металлы или парафин, имеют в твёрдом виде большую плотность, чем в расплавленном, и тонут в своём расплаве. Вода же имеет максимальную плотность при +4 °С, которая уменьшается и с ростом температуры, и с её уменьшением до 0 °С. Удивительное поведение [3]! Теперь понятно, почему не работает механизм конвекции: плотность нагреваемой сверху воды уменьшается, она не может опуститься вниз и отдать тепло льду. Не случайно все нагревательные приборы: плиты, кипятильники, ТЭНы электрочайников помещают снизу. Правда, монотонного увеличения плотности от верхнего кипящего слоя до нижнего, в котором плавает лёд, нет. Это значит, что должна быть небольшая конвекция в нижних слоях жидкости, которая, конечно, ускоряет таяние льда. Но она не захватывает верхние – очень горячие – слои, так что эффект небольшой.

Аналогичные механизмы работают и в природе и имеют огромное значение для существовании жизни на Земле. В водоёмах перед наступлением зимы постепенно охлаждающаяся вода, делаясь плотнее, опускается вниз (конвекция) до тех пор, пока температура всего водоёма не достигнет +4 °С. При дальнейшем охлаждении более холодная вода остаётся сверху, и всякая конвекция прекращается, а теплопроводность воды, как мы знаем, очень низкая. В результате создаётся необычное положение: тонкий слой холодной воды становится «одеялом» для всех обитателей подводного мира, предохраняя их от сильного мороза. (Разумеется, низкая теплопроводность льда, и тем более снега, также защищает от низких температур воздуха.) При +4 °С они чувствуют себя очень неплохо. Рыбы продолжают вести активный образ жизни – вспомним прелести зимней рыбалки. Попробуем вообразить, как выглядел бы мир, если бы вода обладала нормальными свойствами, а лёд был бы, как и полагается любому нормальному веществу, плотнее своей жидкой фазы (воды): зимой намерзающий сверху более плотный лёд тонул бы в воде, непрерывно опускаясь на дно. Летом лёд, закрытый толстым слоем холодной воды, не смог бы за лето растаять. Постепенно все озера, пруды, реки промёрзли бы целиком, превратившись в гигантские ледяные заторы. Потом промёрзли бы все моря и океаны. Весь мир превратился бы в ледяную пустыню, кое-где покрытую талой водой.

Как хорошо, что вода обладает аномальными свойствами!

1. Пёрышкин А.В., Родина Н.А. Физика-8. – М.: Просвещение, 2001.

2. Енохович А.С. Справочник по физике. – М.: Просвещение, 1990.

3. Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество в мире. – М: Раритет, 1998.

Аномалии воды и их характеристика

Вода является веществом необычным, заслуживающим детального изучения. Советский академик И. В. Петрянов написал об этом удивительном веществе книгу «Самое необыкновенное вещество в мире». Какие аномалии физических свойств воды представляют особый интерес? Вместе будем искать ответ на этот вопрос.

Читайте также  Коммуникативная компетентность врача и психологические характеристики, её формирующие

Интересные факты

Мы редко задумываемся над смыслом слова «вода». На нашей планете более 70 % от всей площади занимают реки и озера, моря и океаны, айсберги, ледники, болота, снега на вершинах гор, а также вечная мерзлота. Несмотря на такое огромное количество воды, для питья пригоден только 1 %.

Биологическое значение

Организм человека на 70-80 % состоит из воды. Это вещество обеспечивает протекание всех жизненно важных процессов, в частности, благодаря ей из него выводятся токсины, восстанавливаются клетки. Основной функцией воды в живой клетке является структурно-энергетическая, при снижении количественного содержания ее в теле человека происходит его «усыхание».

Нет такой системы в живом организме, которая бы могла функционировать без H2O. Несмотря на аномалии воды, она является эталоном для определения количества теплоты, массы, температуры, высоты местности.

Основные понятия

H2O — оксид водорода, в котором содержится 11,19 % водорода, 88,81% кислорода по массе. Это бесцветная жидкость, которая не имеет ни запаха, ни вкуса. Вода является обязательным компонентом технологических процессов в промышленности.

Впервые данное вещество было синтезировано в конце 18 века Г. Кавендишем. Ученый взрывал смесь кислорода и водорода электрической дугой. Впервые проанализировал разницу в плотности льда и воды в 1612 году Г. Галилей.

В 1830 году была создана паровая машина французскими учеными П. Дюлонгом и Д. Араго. Это открытие позволило изучить взаимосвязь между давлением насыщенного пара и температурой. В 1910 году американским ученым П. Бриджменом и немцем Г. Тамманом обнаружено несколько полиморфных модификаций у льда при высоком давлении.

В 1932 году американскими учеными Г. Юри и Э. Уошберном была открыта тяжелая вода. Аномалии физических свойств данного вещества были открыты благодаря совершенствованию аппаратуры и методов проведения исследований.

Некоторые противоречия в физических свойствах

Чистая вода является прозрачной бесцветной жидкостью. Ее плотность при превращении в жидкость из твердого вещества возрастает, в этом проявляется аномалия свойств воды. Нагревание ее от 0 до 40 градусов приводит к росту плотности. В качестве аномалии воды необходимо отметить высокую теплоемкость. Температура кристаллизации составляет 0 градусов по Цельсию, а кипения — 100 градусов.

У молекулы этого неорганического соединения угловое строение. Ядра, входящие в ее состав, формируют равнобедренный треугольник, в основании которого располагаются два протона, а вершиной является атом кислорода.

Аномалии плотности

Ученым удалось выявить порядка сорока особенностей, характерных для H2O. Аномалии воды заслуживают пристального рассмотрения и изучения. Ученые пытаются пояснить причины каждого фактора, дать ему научное объяснение.

Аномалия плотности воды заключается в том, что у данного вещества свое максимальное значение плотность начинается при +3,98°С. При последующем охлаждении, переводе из жидкости в твердое состояние наблюдается уменьшение плотности.

Для остальных соединений плотность в жидкостях при уменьшении температуры снижается, так как увеличение температуры способствует росту кинетической энергии молекул (растет скорость их передвижения), что приводит к повышенной рыхлости вещества.

Рассматривая подобные аномалии воды, необходимо отметить, что и для нее при повышении температуры свойственен рост скорости, но плотность понижается только при повышенных температурных значениях.

После уменьшения плотности льда он будет находиться на поверхности воды. Объяснить данное явление можно тем, что молекулы имеют в кристалле регулярное строение, имеющее пространственную периодичность.

Если у обычных соединений молекулы упакованы в кристаллах плотно, то после плавления вещества, регулярность пропадает. Подобное явление наблюдается только при расположении молекул на значительных расстояниях. Уменьшение плотности при плавлении металлов является ничтожно малой величиной, оценивается в 2-4 %. Плотность воды превышает аналогичный показатель у льда на 10 процентов. Таким образом, это и есть проявление аномалии воды. Химия объясняет подобное явление дипольным строением, а также ковалентной полярной связью.

Аномалии сжимаемости

Продолжим разговор об особенностях воды. Для нее характерно непривычное температурное поведение. Ее сжимаемость, то есть уменьшение объема, по мере повышения давления вполне можно считать примером аномалии физических свойств воды. Конкретно какие особенности здесь необходимо отметить? Другие жидкости гораздо проще сжать под давлением, а вода приобретает такие признаки только при высоких температурах.

Температурное поведение теплоемкости

Данная аномалия является одной из сильнейших для воды. Теплоемкость говорит о том, какое необходимо затратить количество теплоты для того, чтобы повысить температуру на 1 градус. Для многих веществ после плавления теплоемкость жидкости увеличивается не больше чем на 10 процентов. А для воды после плавления льда данная физическая величина возрастает в два раза. Ни у одного вещества подобного роста теплоемкости не зафиксировано.

Во льду та энергия, которая подводится к нему для нагревания, расходуется в большей части на рост скорости движения молекул (кинетическую энергию). Существенный рост после плавления теплоемкости свидетельствует о том, что в воде происходят иные энергоемкие процессы, для которых нужно подводимое тепло. Именно они и являются причиной повышенной теплоемкости. Данное явление характерно для всего диапазона температур, при котором вода имеет жидкое агрегатное состояние.

Как только она превращается в пар, аномалия пропадает. В настоящее время многие ученые занимаются анализом свойств переохлажденной воды. Оно заключается в ее возможности сохранять жидкое состояние ниже точки кристаллизации 0°С.

Переохладить воду вполне можно в тонких капиллярах, а также в неполярной среде в качестве мельчайших капелек. Возникает закономерный вопрос о том, что наблюдается с аномалией плотности в подобной ситуации. По мере переохлаждения плотность воды существенно снижается, она стремится к плотности льда при понижении температурного значения.

Причины появления

Когда спрашивают: «Назовите аномалии воды и охарактеризуйте их причины», необходимо связывать их с перестройкой структуры. Расположение частиц в структуре любого вещества определяется особенностями взаимного расположения в ней частиц (атомов, ионов, молекул). Между молекулами воды действуют водородные силы, которые выводят данную жидкость из зависимости между температурами кипения и плавления, характерной для иных веществ, находящихся в жидком агрегатном состоянии.

Появляются они между молекулами данного неорганического соединения благодаря особенностям распределения плотности электронов. Атомы водорода обладают определенным положительным зарядом, а кислорода — отрицательным. В итоге молекула воды имеет форму правильного тетраэдра. Подобное строение характеризуется валентным углом 109,5°. Самым выгодным расположением является размещение по одной линии кислорода и водорода, имеющих разный заряд, следовательно, водородная связь характеризуется электростатической природой.

Итак, необычные (аномальные) свойства воды являются следствием особенного электронного строения ее молекулы.

«Память» воды

Есть такое мнение, что вода обладает памятью, может накапливать и переносить энергию, питая тело виртуальной информацией. Длительное время данной проблемой занимался японский ученый Масару Эмото. Результаты своих исследований доктор Эмото опубликовал в книге «Послания воды». Ученым были проведены эксперименты, в рамках которых он сначала замораживал при 5 градусах каплю воды, а потом анализировал структуру кристаллов под микроскопом. Для фиксации получаемых результатов он использовал микроскоп, в который была встроена фотокамера.

В рамках эксперимента Масау Эмото воздействовал на воду разными способами, потом заново ее замораживал, вел фотосъемку. Ему удалось получить зависимость между формой кристаллов льда и музыкой, которую «слушала» вода. Удивительно, но самые гармоничные снежинки ученый зафиксировал при использовании классической и народной музыки.

Использование современной музыки, по мнению Масау, «загрязняет» воду, поэтому им были зафиксированы кристаллы неправильной формы. Интересным фактом является и выявление японским ученым зависимости между формой кристаллов и человеческой энергией.

Вода — это самое удивительное вещество, которое содержится в большом количестве на нашей планете. Сложно представить себе какие-либо сферы деятельности современного человека, в которых бы она не принимала активное участие. Многогранность данного вещества определяется аномалиями, причиной которых стало тетраэдрическое строение воды.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: