Abnormale ijs- en waterdichtheid

Water is een mysterieuze vloeistof.Dit komt doordat de meeste eigenschappen abnormaal zijn, d.w.z. verschillend van andere vloeistoffen. De reden ligt in de speciale structuur, die te wijten is aan waterstofbruggen tussen de moleculen, die veranderen met temperatuur en druk. IJs heeft deze unieke eigenschappen. Het is de moeite waard om te zeggen dat de bepaling van de dichtheid mogelijk is met de formule ρ = m / V. Dienovereenkomstig kan dit criterium worden vastgesteld door de massa van de stof van het medium per volume-eenheid te bestuderen.

Laten we eens kijken naar enkele eigenschappen van ijs en water.Bijvoorbeeld een afwijking in dichtheid. Na het smelten neemt de ijsdichtheid toe, passeert een kritische markering van 4 graden en begint pas daarna te dalen bij toenemende temperatuur. Bij gewone vloeistoffen neemt het echter altijd af tijdens het koelproces. Dit feit vindt een volledig wetenschappelijke verklaring. Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de snelheid van de moleculen. Dit leidt ertoe dat ze uit elkaar worden geduwd en daardoor wordt de stof brokkeliger. Het mysterie van water is dat, ondanks de toename van de snelheid van moleculen met toenemende temperatuur, een afname van de dichtheid treedt alleen op bij hoge temperaturen.

Het tweede raadsel gaat over:"Waarom kan ijs op het wateroppervlak drijven?", "Waarom bevriest het niet in de rivieren naar de bodem?" Feit is dat de dichtheid van ijs lager is dan die van water. En tijdens het smelten van een andere vloeistof is de dichtheid lager dan die van een kristal. Dit komt omdat in de laatste moleculen een bepaalde periodiciteit hebben en zich regelmatig bevinden. Dit is kenmerkend voor kristallen van alle stoffen. Daarnaast zijn hun moleculen echter vrij stevig “verpakt”. Tijdens het smelten van kristallen verdwijnt de regelmaat, wat alleen mogelijk is met een minder dichte binding van moleculen. Dienovereenkomstig neemt de dichtheid van de stof af tijdens het smeltproces. Maar dit criterium verandert nogal wat, bijvoorbeeld bij het smelten van metalen, het daalt gemiddeld met slechts 3 procent.

De dichtheid van ijs is echter minder dan de dichtheid van water onmiddellijk tien procent. Daarom kunnen we zeggen dat deze sprong niet alleen afwijkend is qua teken, maar ook qua grootte.

Deze puzzels worden uitgelegd door functiesijs structuur. Het is een raster van waterstofbruggen, waar in elk knooppunt er vier zijn. Daarom wordt het raster viervoudig genoemd. Alle hoeken daarin zijn gelijk aan qT; daarom wordt het tetraëder genoemd. Bovendien bestaat het uit zesringen met gebogen vorm.

Een kenmerk van de structuur van vast water is datdie opeengepakte moleculen erin loskwamen. Als ze nauw met elkaar verbonden waren, zou de ijsdichtheid gelijk zijn aan 2,0 g / cm3, maar in werkelijkheid is het 0,92 g / cm3. Hieruit moet de conclusie worden getrokken dat de aanwezigheid van grote ruimtelijke volumes moet leiden tot het ontstaan ​​van instabiliteit. In feite wordt het raster niet minder sterk, maar kan het opnieuw worden opgebouwd. IJs is zo'n sterk materiaal dat zelfs de voorouders van moderne Eskimo's hebben geleerd er hun hutten uit te bouwen. En tot op de dag van vandaag gebruiken bewoners van het noordpoolgebied ijsbeton als bouwmateriaal. Dienovereenkomstig verandert bij toenemende druk de ijsstructuur. Het is in deze stabiliteit dat de belangrijkste eigenschap van waterstofbruggen van netwerken tussen H-moleculen ligt₂OVER. Dienovereenkomstig behoudt elk watermolecuul in vloeibare toestand vier waterstofbruggen, maar de hoeken worden anders dan qT, wat ertoe leidt dat de dichtheid van ijs kleiner is dan die van water.