A água é uma substância incomum que merece um estudo detalhado. O acadêmico soviético I. V. Petryanov escreveu um livro sobre essa substância incrível, A substância mais incomum do mundo. Que anomalias nas propriedades físicas da água são de particular interesse? Juntos procuraremos a resposta a esta pergunta.
Fatos interessantes
Raramente pensamos no significado da palavra "água". Em nosso planeta, mais de 70% da área total é ocupada por rios e lagos, mares e oceanos, icebergs, geleiras, pântanos, neve no topo das montanhas, além de permafrost. Apesar de uma quantidade tão grande de água, apenas 1% é potável.
Significação biológica
O corpo humano é 70-80% água. Esta substância garante o fluxo de todos os processos vitais, em particular, graças a ela, as toxinas são removidas dela, as células são restauradas. A principal função da água em uma célula vivaé estrutural e energético, com a diminuição do seu conteúdo quantitativo no corpo humano, ele “encolhe”.
Não existe tal sistema em um organismo vivo que possa funcionar sem H2O. Apesar das anomalias da água, é um padrão para determinar a quantidade de calor, massa, temperatura, altitude.
Conceitos básicos
H2O - óxido de hidrogênio, que contém 11,19% de hidrogênio, 88,81% de oxigênio em massa. É um líquido incolor que não tem cheiro nem sabor. A água é um componente essencial dos processos industriais.
Pela primeira vez esta substância foi sintetizada no final do século XVIII por G. Cavendish. O cientista explodiu uma mistura de oxigênio e hidrogênio com um arco elétrico. G. Galileu primeiro analisou a diferença na densidade do gelo e da água em 1612.
Em 1830, um motor a vapor foi criado pelos cientistas franceses P. Dulong e D. Arago. Esta descoberta tornou possível estudar a relação entre a pressão de vapor de saturação e a temperatura. Em 1910, o cientista americano P. Bridgman e o alemão G. Tamman descobriram várias modificações polimórficas no gelo sob alta pressão.
Em 1932, os cientistas americanos G. Urey e E. Washburn descobriram a água pesada. Anomalias nas propriedades físicas desta substância foram descobertas devido ao aprimoramento de equipamentos e métodos de pesquisa.
Algumas contradições nas propriedades físicas
A água pura é um líquido límpido e incolor. Sua densidade quando transformada em líquido a partir dematéria sólida aumenta, isso manifesta uma anomalia nas propriedades da água. Aquecê-lo de 0 a 40 graus leva a um aumento na densidade. A alta capacidade de calor deve ser notada como uma anomalia da água. A temperatura de cristalização é 0 graus Celsius e o ponto de ebulição é 100 graus.
A molécula deste composto inorgânico tem uma estrutura angular. Seus núcleos formam um triângulo isósceles com dois prótons na base e um átomo de oxigênio no ápice.
Anomalias de densidade
Os cientistas conseguiram identificar cerca de quarenta características características de H2O. As anomalias hídricas merecem consideração e estudo cuidadosos. Os cientistas estão tentando explicar as causas de cada fator, para dar uma explicação científica.
A anomalia da densidade da água reside no fato de que esta substância tem seu valor máximo de densidade a partir de +3, 98°C. Com o resfriamento subsequente, passando do estado líquido para o sólido, observa-se uma diminuição da densidade.
Para outros compostos, a densidade nos líquidos diminui com a diminuição da temperatura, pois o aumento da temperatura contribui para o aumento da energia cinética das moléculas (aumenta sua velocidade de movimento), o que leva ao aumento da friabilidade da substância.
Considerando tais anomalias da água, deve-se notar que ela também tende a aumentar em velocidade com o aumento da temperatura, mas a densidade diminui apenas em temperaturas elevadas.
Após reduzir a densidade do gelo, ele estará na superfície da água. Esse fenômeno pode ser explicado pelo fato de as moléculas do cristal terem uma estrutura regular, que possui uma periodicidade espacial.
Se os compostos comuns têm moléculas firmemente embaladas em cristais, depois que a substância derrete, a regularidade desaparece. Um fenômeno semelhante é observado apenas quando as moléculas estão localizadas a distâncias consideráveis. A diminuição da densidade durante a fusão dos metais é um valor insignificante, estimado em 2-4%. A densidade da água excede a do gelo em 10%. Assim, esta é uma manifestação da anomalia da água. A química explica esse fenômeno com uma estrutura dipolar, bem como uma ligação polar covalente.
Anomalias de compressibilidade
Vamos continuar falando sobre as características da água. Caracteriza-se pelo comportamento incomum da temperatura. Sua compressibilidade, ou seja, a diminuição do volume à medida que a pressão aumenta, pode ser considerada um exemplo de anomalia nas propriedades físicas da água. Que características específicas devem ser observadas aqui? Outros líquidos são muito mais fáceis de comprimir sob pressão, e a água adquire tais características apenas em altas temperaturas.
Comportamento da temperatura da capacidade térmica
Esta anomalia é uma das mais fortes para a água. A capacidade de calor informa quanto calor é necessário para aumentar a temperatura em 1 grau. Para muitas substâncias, após a fusão, a capacidade calorífica do líquido aumenta não mais que 10%. E para a água após o derretimento do gelo, essa quantidade física dobra. Nenhuma das substânciasnenhum aumento na capacidade de aquecimento foi registrado.
No gelo, a energia que é fornecida a ele para aquecimento é gasta principalmente no aumento da velocidade de movimento das moléculas (energia cinética). Um aumento significativo na capacidade de calor após a fusão indica que outros processos de uso intensivo de energia ocorrem na água, o que requer aporte de calor. Eles são a razão para o aumento da capacidade de calor. Este fenômeno é típico para toda a faixa de temperatura em que a água tem um estado líquido de agregação.
Assim que se transforma em vapor, a anomalia desaparece. Atualmente, muitos cientistas estão envolvidos na análise das propriedades da água super-resfriada. Está na sua capacidade de permanecer líquido abaixo do ponto de cristalização de 0°C.
É bem possível super-resfriar a água em capilares finos, bem como em um meio não polar como gotículas minúsculas. Surge uma pergunta natural sobre o que se observa com a anomalia de densidade em tal situação. À medida que a água se torna super-resfriada, a densidade da água diminui significativamente, tendendo à densidade do gelo à medida que a temperatura diminui.
Motivos da aparição
Quando perguntado: "Nomeie as anomalias hídricas e descreva suas causas", é necessário associá-las à reestruturação da estrutura. O arranjo de partículas na estrutura de qualquer substância é determinado pelas características do arranjo mútuo de partículas (átomos, íons, moléculas) nela. As forças do hidrogênio atuam entre as moléculas de água, que removem esse líquido da dependência entre os pontos de ebulição e fusão,característica de outras substâncias que estão em estado líquido de agregação.
Aparecem entre as moléculas de um determinado composto inorgânico devido às peculiaridades da distribuição da densidade eletrônica. Os átomos de hidrogênio têm uma certa carga positiva, enquanto os átomos de oxigênio têm uma carga negativa. Como resultado, a molécula de água tem a forma de um tetraedro regular. Uma estrutura semelhante é caracterizada por um ângulo de ligação de 109,5°. O arranjo mais favorável é a colocação de oxigênio e hidrogênio na mesma linha, com cargas diferentes, portanto, a ligação de hidrogênio é caracterizada por natureza eletrostática.
As propriedades incomuns (anômalas) da água são consequência da estrutura eletrônica especial de sua molécula.
Memória da água
Há uma opinião de que a água tem memória, pode acumular e transferir energia, alimentando o corpo com informações virtuais. Por muito tempo, o cientista japonês Masaru Emoto lidou com esse problema. Dr. Emoto publicou os resultados de sua pesquisa no livro Messages from Water. Os cientistas realizaram experimentos nos quais ele primeiro congelou uma gota de água a 5 graus e depois analisaram a estrutura dos cristais ao microscópio. Para registrar os resultados, ele usou um microscópio no qual foi construída uma câmera.
Como parte do experimento, Masau Emoto afetou a água de várias maneiras, depois a congelou novamente e tirou fotos. Ele conseguiu obter a relação entre a forma dos cristais de gelo e a música,que a água ouvia. Surpreendentemente, o cientista gravou os flocos de neve mais harmoniosos usando música clássica e folclórica.
O uso da música moderna, segundo Masau, "polui" a água, por isso eram cristais fixos de formato irregular. Um fato interessante é a identificação por um cientista japonês da relação entre a forma dos cristais e a energia humana.
A água é a substância mais incrível encontrada em grandes quantidades em nosso planeta. É difícil imaginar qualquer esfera de atividade de uma pessoa moderna na qual ela não participe ativamente. A versatilidade desta substância é determinada por anomalias causadas pela estrutura tetraédrica da água.
