Как ведет взаимодействие талая вода и согретая в консистенции?
Как ведет взаимодействие талая вода и согретая в консистенции?
Олег, я поражен вашей осведомленностью и глубиной познаний. Примите от меня уверение в глубочайшем почтении. Сейчас я поливал талой, согретой до комнатной температуры водой кусочки льда, надеясь, что обтекая лед, вода восстановит подутраченные характеристики до талой. И стал колебаться: прав ли я? Может быть, теплая вода быстрее разрушит характеристики ледяной, ежели лёд «обучит» своим свойствам теплую воду? Как вообщем ведет взаимодействие талая вода и согретая в консистенции? Как они оказывают влияние друг на друга? Буду признателен вам за ответ и нескончаемо польщен вашим вниманием.
_______________
Здрасти, почетаемый Александр Владиславович!
Спасибо за увлекательный вопрос. По поводу структуры и параметров воды можно много размышлять и дискутировать, но мне кажется, что правомерно представить, что в этом случае происходят сразу два процесса – процесс формирования новых центров кристаллизации и процесс их разрушения. Думается, оба этих процесса лимитируются скоростями протекания, зависящими в свою очередь от наружных критерий, температуры и как следствие этого термических скоростях движения молекул воды. То что, вода “восстановит” свои характеристики до талой может быть, потому что в ней будут сосуществовать разрушенные кристаллы льда, центры кристаллизации. Также разумеется, что кристаллическая решётка льда будет разрушаться, а молекулы воды перебегать в раствор и создавать средством водородных связей новые ассоциаты. Да и в водянистой воде сохраняются короткоживущие водородные связи меж молекулами: образуются ассоциаты — осколки структур льда, — состоящих из большего либо наименьшего числа молекул воды. Потому вопрос только в скоростях этих 2-ух взаимно компенсирующих процессов и могут ли они либо нет взаимно восполнить друг дружку. Если ответ на этот вопрос положительный – никакого эффекта вообщем не будет. В неприятном случае можно ждать существование 2-ух разных процессов – структуризации и деструктуризации воды.
По моему воззрению, кристаллическая решётка льда будет разрушаться не стопроцентно – в воде всё равно останутся льдоподобные структуры, а как следует сохранится кластерная структура воды, т.е. наличие в ней ассоциатов-кластеров. Предстоящая их судьба будет зависеть от температуры, которая наращивает скорости термического движения молекул воды в их, потому короткоживущие водородные связи снутри кластеров в какой то момент времени перестают противостоять растущим термическим колебаниям атомов, что приводит к разрушению кластеров воды и переходов их в другие более маленькие кластеры. В воде кластеры временами разрушаются и образуются опять. Время жизни кластеров по различным оценкам составляет 10-10-12 секунд. Вот поэтому вода – это совокупа свободных молекул воды и ассоциатов воды, в базе которых лежит кристаллоподобные образования – кластеры воды. По данным неких исследователей, в обыкновенной воде совокупа отдельных молекул воды и случайных ассоциатов составляет 60% (деструктурированная вода), а 40% — это кластеры (структурированная вода). Количество связанных в водородные связи молекул в кластерах по неким данным может достигать сотен и даже тыщ единиц. При всем этом структурные элементы воды чувствительны на хоть какое наружное воздействие, что разъясняет очень лабильный нрав их взаимодействия.
Сейчас остановлюсь подробнее на структуре льда и процессе его плавления. Структура кристалла льда припоминает ажурный тетрагональный каркас, где любая молекула воды участвует в 4 водородных связях с примыкающими молекулами воды, направленных к верхушкам тетраэдра. В центре этого тетраэдра находится атом кислорода, в 2-ух верхушках — по атому водорода, электроны которых задействованы в образовании ковалентной связи с кислородом. Две оставшиеся верхушки занимают пары валентных электронов кислорода, которые не участвуют в образовании внутримолекулярных связей. При содействии протона одной молекулы с парой неподеленных электронов кислорода другой молекулы появляется водородная связь, наименее мощная, чем ковалентная связь, но довольно мощная, чтоб удержать рядом примыкающие молекулы воды. Любая молекула может сразу создавать четыре водородные связи с другими молекулами под строго определенными углами, равными 109°28′, направленных к верхушкам тетраэдра, которые не позволяют при замерзании создавать плотную структуру (при всем этом в структурах льда I, Ic, VII и VIII этот тетраэдр верный).
Когда лёд плавится, его структура разрушается, водородные связи рвутся и появляется смесь ассоциатов – кластеров воды, состоящая из три-, тетра-, пента-, и гексамеров воды и свободных молекул воды. Схематически этот процесс показан ниже. В воде ассоциаты временами разрушаются и образуются опять. Время их жизни составляет 10-10 – 1012 секунд.
На микрофотографии ниже показаны “льдоподобные” кластеры, оставшиеся после плавления льда:
При всем этом специфичность межмолекулярных взаимодействий, соответствующая для структуры льда, сохраняется и в талой воде, потому что при плавлении кристалла льда разрушается только 15% всех водородных связей в молекуле, другие 75% идут на формирование новых кластеров воды. Потом, по истечении времени происходит разрушение кластеров воды за счёт всё растущего термического движения молекул воды, и как следствие этого разрыва водородных связей, потому физико-химические характеристики талой воды начинают самопроизвольно изменяются, равномерно приближаясь к свойствам обыкновенной воды. Вода вроде бы “запамятывает”, что она была льдом. Вообщем, наличие организованных частей в воде – это всего только теория, объясняющая аномальные характеристики воды. Потому строить какие-либо догадки и умозаключения по данному вопросу пока заблаговременно. Мы пока ещё находимся на ранешном шаге пути к формированию более полных представлений о структуре воды.
С почтением,
О. В. Мосин