-1-
ЗАГАДКИ
ВОДЫ (НАБЕРУХИН Ю.И. , 1996), ХИМИЯ
Обычная вода на самом деле является загадочной жидкостью, поскольку многие
ее свойства (плотность, сжимаемость, теплоемкость) являются аномальными -
не похожими на свойства большинства других жидкостей. Причина этого
заключается в
особой структуре воды, обусловленной водородными связями между ее
молекулами, которая изменяется с температурой или давлением.
ЗАГАДКИ ВОДЫ Ю. И. НАБЕРУХИН
Новосибирский государственный университет
ВВЕДЕНИЕ
Вода в нашей жизни - самое обычное и самое распространенное вещество.
Однако с научной точки зрения это самая необычная, самая загадочная
жидкость. Пожалуй, только жидкий гелий может соперничать с ней. Но
необычные свойства жидкого гелия
(такие, как сверхтекучесть) проявляются при очень низких температурах
(вблизи абсолютного нуля) и обусловлены специфическими квантовыми
законами. Поэтому жидкий гелий - это экзотическое вещество. Вода же в
нашем сознании является прообразом всех жидкостей, и тем более
удивительно, когда мы называем ее самой необычной. Но в чем же заключается
необычность воды? Дело в том, что трудно назвать какое-либо ее свойство,
которое не было бы аномальным, то есть ее поведение (в зависимости от
изменения температуры, давления и других факторов)
существенно отличается от такового у подавляющего большинства
других жидкостей, у которых это поведение похоже и может быть объяснено из
самых общих физических принципов. К таким обычным, нормальным жидкостям
относятся, например, расплавленные металлы, сжиженные благородные газы (за
исключением гелия), органические жидкости (бензин, являющийся их смесью,
или спирты).
АНОМАЛИЯ ПЛОТНОСТИ
Мы опишем здесь только некоторые необычные свойства воды. Всем известна
аномалия плотности. Она двоякая (рис. 1). Во-первых, после таяния льда
плотность увеличивается, проходит через максимум при 4?С и только затем
уменьшается с ростом температуры. В обычных жидкостях плотность всегда
уменьшается с
температурой. И это понятно. Чем больше температура, тем больше тепловая
скорость молекул, тем сильнее они расталкивают друг друга, приводя к
большей рыхлости вещества. Разумеется, и в воде повышение температуры
увеличивает тепловую скорость молекул, но почему-то это приводит в ней к
понижению плотности только при высоких температурах.
Вторая аномалия плотности состоит в том, что плотность воды больше
плотности льда (благодаря этому лед плавает на поверхности воды, вода в
реках зимой не вымерзает до дна и т.д.). Обычно же при плавлении плотность
жидкости оказывается меньше, чем у кристалла. Это тоже имеет простое
физическое объяснение. В кристаллах молекулы расположены регулярно,
обладают пространственной периодичностью - это свойство кристаллов всех
веществ.
         |
