11 агрегатное состояние воды
11 агрегатное состояние воды
меня очень интересует то как получили 11 агрегатное состояние воды.
Почетаемый karungold!
Все вещества в природе согласно законам термодинамики могут существовать в 3-х агрегатных состояниях — жестком, водянистом и газообразном. Вода в свою очередь может существовать в виде воды, пара и льда. Лёд в свою очередь имеет 14 модификаций, большая часть которых, но, получены в критериях, близких к галлактическим. Переходы меж ними сопровождаются скачкообразным конфигурацией ряда физических параметров (плотности, теплопроводимости и др.).
Четвертым агрегатным состоянием вещества нередко считают плазму, хотя к воде плазма не имеет никакого дела. Термин плазма (от греч. ?????? «вылепленное», «оформленное») был введен в 1929 году южноамериканскими учеными И. Ленгмюром и Л. Тонксом, может быть из-за ассоциации с плазмой крови, что по-сути не правильно.. В физическом смысле плазма и есть четвёртое агрегатное состояние вещества.
От обыденного газа плазма отличается тем, что в ней наблюдается одновременное взаимодействие огромного числа частиц. Не считая того, воздействие электронных и магнитных полей на плазму приводит к возникновению в ней пространственных зарядов и токов. В состоянии плазмы находится подавляющая часть вещества вселенной: звезды, галактические туманности, межзвездная среда. Около Земли плазма существует в виде солнечного ветра.
Плазма — отчасти либо стопроцентно ионизированный газ, который появляется в итоге тепловой ионизации атомов и молекул при больших температурах, под действием электрических полей большой напряженности, при облучении газа потоками заряженных частиц высочайшей энергии.
Рис. Плазма
В лабораторных критериях плазма появляется в электронном разряде в газе, в процессах горения и взрыва. Когда луч лазера сфокусировали линзой, в воздухе в области фокуса вспыхнула искра и там образовалась плазма.
Плазма может быть как квазинейтральной, так и неквазинейтральной. Слово «ионизированный» значит, что от значимой части атомов либо молекул отделён по последней мере один электрон. Слово «квазинейтральный» значит, что, невзирая на наличие свободных зарядов (электронов иионов), суммарный электронный заряд плазмы примерно равен нулю. Присутствие свободных электронных зарядов делает плазму проводящей средой, что обуславливает её приметно большее (по сопоставлению с другими агрегатными состояниями вещества) взаимодействие с магнитным и электронным полями.
Переход вещества из 1-го агрегатного состояния в другое не приводит к изменению его состава, но сопровождается конфигурацией его структуры.
Необходимо подчеркнуть, что такое разделение агрегатных состояний веществ не отражает внутреннее строение вещества, степень упорядоченности его частиц.
Существует ещё и так называемое жидкокристаллическое (мезоморфное) состояние вещества, характеристики которого являются промежными меж качествами твердого кристалла и воды.
Рис. 1. Водянистые кристаллы
К примеру, некие вещества (стекла, смолы) владеют качествами соответствующими и для жестких, и для очень вязких переохлажденных жидкостей. А именно, некие органические материалы перебегают из твердого состояния в жидкое, испытывая ряд переходов, включающих образование новейшей фазы, которую именуют жидкокристаллическим состоянием (водянистым кристаллом).
Водянистые кристаллы — вещества, владеющие сразу качествами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропии). По структуре водянистые кристаллы представляют собой воды, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой воды. Более соответствующим свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электронных полей, что открывает широкие способности для внедрения их в индустрии. По типу ЖК обычно делят на две огромные группы: нематики и смектики. В свою очередь нематики разделяются на фактически нематические и холестерические водянистые кристаллы.
В текущее время появились догадки о существовании в воде очень устойчивых образований по типу жидкокристаллических. Способность молекул воды создавать определенные структуры, базирована на наличии так именуемых водородных связей. Эти связи не хим природы. Они просто разрушаются и стремительно восстанавливаются, что делает структуру воды только изменчивой. Конкретно благодаря этим связям в отдельных микрообъемах воды безпрерывно появляются типичные ассоциаты воды, её структурные элементы. Связь в таких ассоциатах именуется водородной. Она является очень слабенькой, просто разрушаемой, в отличие от ковалентных связей, к примеру, в структуре минералов либо всех хим соединений.
Так, согласно догадке С.В. Зенина вода представляет собой иерархию правильных больших структур, в базе которых лежит кристалло-подобный «квант воды», состоящий из 57 ее молекул, которые ведут взаимодействие вместе за счет свободных водородных связей. При всем этом 57 молекул воды (квантов), образуют структуру, напоминающую тетраэдр. Тетраэдр в свою очередь состоит из 4 додекаэдров (правильных 12-гранников). 16 квантов образуют структурный элемент, состоящий из 912 молекул воды. Вода на 80% состоит из таких частей, 15% — кванты-тетраэдры и 3% — традиционные молекулы Н2О. Хаотически двигаются не отдельные молекулы Н2О, а структурные элементы. Отметим, что структура воды связана с платоновыми телами (тетраэдр, додекаэдр), форма которых связана с золотой пропорцией. Ядро кислорода также имеет форму платонова тела (тетраэдра).
Такая структура энергетически прибыльна и разрушается с освобождением свободных молекул воды только при больших концентрациях спиртов и схожих им растворителей [Зенин, 1994]. «Кванты воды» могут вести взаимодействие вместе за счет свободных водородных связей, торчащих наружу из вершин “кванта” своими гранями. При всем этом может быть образование уже 2-ух типов структур второго порядка. Их взаимодействие вместе приводит к возникновению структур высшего порядка. Последние состоят из 912 молекул воды, которые по модели Зенина фактически не способны к взаимодействию за счет образования водородных связей. Этим и разъясняется, к примеру, высочайшая текучесть воды, состоящей из большенных полимеров. Таким макаром, аква среда представляет собой вроде бы иерархически организованный водянистый кристалл. Изменение положения 1-го структурного элемента в этом кристалле под действием хоть какого наружного фактора либо изменение ориентации окружающих частей под воздействием добавляемых веществ обеспечивает, согласно догадке Зенина, высшую чувствительность информационной системы воды. Если степень возмущения структурных частей недостаточна для перестройки всей структуры воды в данном объеме, то после снятия возмущения система через 30-40 мин ворачивается в начальное состояние. Если же перекодирование, т. е. переход к другому обоюдному расположению структурных частей воды оказывается энергетически прибыльным, то в новеньком состоянии отражается кодирующее действие вызвавшего эту перестройку вещества [Зенин, 1994]. Такая модель позволяет Зенину объясненить «память воды» и ее информационные характеристики [Зенин, 1997].
Любопытно, что свободные, не связанные в ассоциаты молекулы воды находятся в воде только в очень маленьком количестве. В главном же вода – это совокупа хаотичных ассоциатов и «водяных кристаллов», где количество связанных в водородные связи молекул может достигать сотен и даже тыщ единиц.
Рис. Ассоциат из 6 молекул воды
«Водяные кристаллы» могут иметь самую разную форму, как пространственную, так и двухмерную (в виде кольцевых структур). В базе же всего лежит тетраэдр (простая пирамида в четыре угла). Конкретно такую форму имеют распределенные положительные и отрицательные заряды в молекуле воды. Группируясь, тетраэдры молекул H2O образуют разнообразные пространственные и плоскостные структуры. И из всего обилия структур в природе базисной, судя по всему (пока только не точно доказанное предположение) является всего одна – гексагональная (шестигранная), когда 6 молекул воды (тетраэдров) соединяются воединыжды в кольцо. Таковой тип структуры характерен для льда, снега, талой воды, клеточной воды всех живых созданий.
С почтением,К.х.н. О.В. Мосин