آب یک ماده غیرعادی است که شایسته مطالعه دقیق است. آکادمیک شوروی I. V. Petryanov کتابی در مورد این ماده شگفت انگیز به نام غیرمعمول ترین ماده در جهان نوشت. چه ناهنجاری هایی در خواص فیزیکی آب مورد توجه خاص است؟ با هم به دنبال پاسخ این سوال خواهیم بود.
حقایق جالب
ما به ندرت به معنای کلمه "آب" فکر می کنیم. در سیاره ما، بیش از 70٪ از کل مساحت را رودخانه ها و دریاچه ها، دریاها و اقیانوس ها، کوه های یخ، یخچال های طبیعی، باتلاق ها، برف روی قله کوه ها و همچنین یخ های دائمی اشغال می کنند. با وجود چنین مقدار زیادی آب، تنها 1 درصد آن قابل شرب است.
اهمیت بیولوژیکی
بدن انسان ۷۰ تا ۸۰ درصد آب است. این ماده جریان تمام فرآیندهای حیاتی را تضمین می کند، به ویژه، به لطف آن، سموم از آن حذف می شوند، سلول ها بازسازی می شوند. عملکرد اصلی آب در یک سلول زندهساختاری و انرژی است، با کاهش محتوای کمی آن در بدن انسان، «کوچک می‌شود».
هیچ سیستمی در یک موجود زنده وجود ندارد که بتواند بدون H2O عمل کند. با وجود ناهنجاری های آب، استانداردی برای تعیین میزان گرما، جرم، دما، ارتفاع است.
مفاهیم اساسی
H2O - اکسید هیدروژن، که حاوی 11.19٪ هیدروژن، 88.81٪ اکسیژن بر حسب جرم است. این مایع بی رنگ است که نه بو دارد و نه طعم. آب جزء ضروری فرآیندهای صنعتی است.
برای اولین بار این ماده در پایان قرن 18 توسط G. Cavendish سنتز شد. این دانشمند مخلوطی از اکسیژن و هیدروژن را با قوس الکتریکی منفجر کرد. G. Galileo برای اولین بار تفاوت در چگالی یخ و آب را در سال 1612 تجزیه و تحلیل کرد.
در سال 1830، یک موتور بخار توسط دانشمندان فرانسوی P. Dulong و D. Arago ساخته شد. این کشف امکان مطالعه رابطه بین فشار بخار اشباع و دما را فراهم کرد. در سال 1910، دانشمند آمریکایی P. Bridgman و G. Tamman آلمانی چندین تغییر چند شکلی را در یخ در فشار بالا کشف کردند.
در سال 1932، دانشمندان آمریکایی G. Urey و E. Washburn آب سنگین را کشف کردند. ناهنجاری هایی در خواص فیزیکی این ماده به دلیل بهبود تجهیزات و روش های تحقیق کشف شد.
برخی تناقضات در خواص فیزیکی
آب خالص مایعی شفاف و بی رنگ است. چگالی آن زمانی که به مایع تبدیل می شودماده جامد افزایش می یابد، این امر نشان دهنده یک ناهنجاری در خواص آب است. گرم کردن آن از 0 تا 40 درجه منجر به افزایش چگالی می شود. ظرفیت گرمایی بالا را باید به عنوان یک ناهنجاری آب در نظر گرفت. دمای تبلور 0 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 100 درجه است.
مولکول این ترکیب معدنی ساختاری زاویه ای دارد. هسته های آن یک مثلث متساوی الساقین با دو پروتون در قاعده و یک اتم اکسیژن در راس آن تشکیل می دهند.
ناهنجاری های چگالی
دانشمندان توانسته اند حدود چهل ویژگی مشخصه H2O را شناسایی کنند. ناهنجاری های آب مستحق بررسی و مطالعه دقیق هستند. دانشمندان در تلاشند تا علل هر عامل را توضیح دهند و توضیحی علمی به آن بدهند.
ناهنجاری چگالی آب در این است که حداکثر چگالی این ماده از +3، 98 درجه سانتیگراد شروع می شود. با سرد شدن بعدی، انتقال از حالت مایع به حالت جامد، کاهش چگالی مشاهده می شود.
برای سایر ترکیبات، چگالی مایعات با کاهش دما کاهش می یابد، زیرا افزایش دما به افزایش انرژی جنبشی مولکول ها کمک می کند (سرعت حرکت آنها افزایش می یابد)، که منجر به افزایش شکنندگی ماده می شود.
با توجه به چنین ناهنجاری هایی در آب، باید توجه داشت که با افزایش دما، سرعت آن نیز افزایش می یابد، اما چگالی آن تنها در دماهای بالا کاهش می یابد.
پس از کاهش چگالی یخ، روی سطح آب قرار می گیرد.این پدیده را می توان با این واقعیت توضیح داد که مولکول های کریستال ساختار منظمی دارند که دارای تناوب فضایی است.
اگر ترکیبات معمولی دارای مولکول های محکم در کریستال ها باشند، پس از ذوب شدن ماده، نظم از بین می رود. یک پدیده مشابه تنها زمانی مشاهده می شود که مولکول ها در فواصل قابل توجهی قرار گیرند. کاهش چگالی در طول ذوب فلزات یک مقدار ناچیز است که 2-4٪ تخمین زده می شود. چگالی آب 10 درصد بیشتر از چگالی یخ است. بنابراین، این تجلی ناهنجاری آب است. شیمی این پدیده را با ساختار دوقطبی و همچنین یک پیوند قطبی کووالانسی توضیح می‌دهد.
ناهنجاری های تراکم پذیری
بیایید در مورد ویژگی های آب صحبت کنیم. با رفتار دمایی غیر معمول مشخص می شود. تراکم پذیری آن، یعنی کاهش حجم، با افزایش فشار، به خوبی می تواند نمونه ای از ناهنجاری در خواص فیزیکی آب در نظر گرفته شود. در اینجا به چه ویژگی های خاصی باید اشاره کرد؟ سایر مایعات تحت فشار بسیار راحت تر فشرده می شوند و آب فقط در دماهای بالا چنین ویژگی هایی را به خود می گیرد.
رفتار دمایی ظرفیت گرمایی
این ناهنجاری یکی از قوی ترین ها برای آب است. ظرفیت گرمایی به شما می گوید که برای افزایش 1 درجه دما چقدر گرما لازم است. برای بسیاری از مواد، پس از ذوب، ظرفیت حرارتی مایع بیش از 10 درصد افزایش نمی یابد. و برای آب پس از ذوب شدن یخ، این کمیت فیزیکی دو برابر می شود. هیچ کدام از موادچنین افزایشی در ظرفیت گرمایی ثبت نشد.
در یخ، انرژی ای که برای گرمایش به آن می رسد، بیشتر صرف افزایش سرعت حرکت مولکول ها می شود (انرژی جنبشی). افزایش قابل توجه ظرفیت گرمایی پس از ذوب نشان می دهد که سایر فرآیندهای انرژی بر در آب رخ می دهد که نیاز به گرمای ورودی دارند. آنها دلیل افزایش ظرفیت گرمایی هستند. این پدیده برای کل محدوده دمایی که در آن آب حالت مایع تجمع دارد، معمول است.
به محض تبدیل شدن به بخار، ناهنجاری از بین می رود. در حال حاضر، بسیاری از دانشمندان درگیر تجزیه و تحلیل خواص آب فوق سرد هستند. توانایی آن برای باقی ماندن مایع در زیر نقطه تبلور 0 درجه سانتی گراد است.
می توان آب را در مویرگ های نازک و همچنین در یک محیط غیر قطبی به صورت قطرات ریز فوق خنک کرد. یک سوال طبیعی مطرح می شود که در چنین شرایطی چه چیزی با ناهنجاری چگالی مشاهده می شود. همانطور که آب فوق سرد می شود، چگالی آب به طور قابل توجهی کاهش می یابد، و با کاهش دما به چگالی یخ تمایل پیدا می کند.
دلایل ظاهر
هنگامی که پرسیده می شود: "ناهنجاری های آب را نام ببرید و علل آنها را شرح دهید"، لازم است آنها را با بازسازی ساختار مرتبط کنید. ترتیب ذرات در ساختار هر ماده با ویژگی های آرایش متقابل ذرات (اتم ها، یون ها، مولکول ها) در آن تعیین می شود. نیروهای هیدروژن بین مولکول های آب عمل می کنند که این مایع را از وابستگی بین نقطه جوش و ذوب حذف می کند.مشخصه سایر موادی که در حالت تجمع مایع هستند.
آنها بین مولکول های یک ترکیب معدنی معین به دلیل ویژگی های توزیع چگالی الکترون ظاهر می شوند. اتم های هیدروژن دارای بار مثبت مشخصی هستند، در حالی که اتم های اکسیژن دارای بار منفی هستند. در نتیجه، مولکول آب به شکل یک چهار وجهی منظم است. یک ساختار مشابه با زاویه پیوند 109.5 درجه مشخص می شود. مطلوب ترین آرایش، قرار دادن اکسیژن و هیدروژن در یک خط است که بارهای متفاوتی دارند، بنابراین، پیوند هیدروژنی با ماهیت الکترواستاتیکی مشخص می شود.
بنابراین، خواص غیرعادی (غیر عادی) آب نتیجه ساختار الکترونیکی خاص مولکول آن است.
حافظه آب
عقیده ای وجود دارد که آب حافظه دارد، می تواند انرژی را جمع آوری و انتقال دهد و بدن را با اطلاعات مجازی تغذیه کند. برای مدت طولانی، دانشمند ژاپنی Masaru Emoto با این مشکل برخورد کرد. دکتر ایموتو نتایج تحقیقات خود را در کتاب پیام هایی از آب منتشر کرد. دانشمندان آزمایشاتی را انجام دادند که در آن او ابتدا یک قطره آب را در دمای 5 درجه منجمد کرد و سپس ساختار کریستال ها را زیر میکروسکوپ تجزیه و تحلیل کرد. او برای ثبت نتایج از میکروسکوپی استفاده کرد که در آن یک دوربین ساخته شده بود.
به عنوان بخشی از آزمایش، Masau Emoto به روش های مختلف بر آب تأثیر گذاشت، سپس آن را دوباره منجمد کرد و عکس گرفت. او موفق شد رابطه بین شکل بلورهای یخ و موسیقی را به دست آورد.که آب به آن گوش داد با کمال تعجب، دانشمند هماهنگ ترین دانه های برف را با استفاده از موسیقی کلاسیک و محلی ضبط کرد.
استفاده از موسیقی مدرن، به گفته ماسو، آب را "آلوده" می کند، بنابراین آنها کریستال هایی ثابت با شکل نامنظم بودند. یک واقعیت جالب، شناسایی رابطه بین شکل کریستال ها و انرژی انسان توسط یک دانشمند ژاپنی است.
آب شگفت انگیزترین ماده ای است که به مقدار زیاد در سیاره ما یافت می شود. تصور هر حوزه ای از فعالیت یک فرد مدرن که در آن نقش فعالی نداشته باشد دشوار است. تطبیق پذیری این ماده توسط ناهنجاری های ناشی از ساختار چهار وجهی آب تعیین می شود.
