Uji është një substancë e pazakontë që meriton studim të hollësishëm. Akademiku sovjetik I. V. Petryanov shkroi një libër për këtë substancë të mahnitshme, Substanca më e pazakontë në botë. Cilat anomali në vetitë fizike të ujit janë me interes të veçantë? Së bashku do të kërkojmë përgjigjen për këtë pyetje.
Fakte interesante
Rrallë mendojmë për kuptimin e fjalës "ujë". Në planetin tonë, më shumë se 70% e sipërfaqes totale është e zënë nga lumenj dhe liqene, dete dhe oqeane, ajsbergë, akullnajat, kënetat, bora në majat e maleve, si dhe ngricat e përhershme. Pavarësisht një sasie kaq të madhe uji, vetëm 1% mund të pihet.
Rëndësia biologjike
Trupi i njeriut përbëhet nga 70-80% ujë. Kjo substancë siguron rrjedhën e të gjitha proceseve jetësore, në veçanti, falë saj, toksinat hiqen prej saj, qelizat restaurohen. Funksioni kryesor i ujit në një qelizë të gjallëështë strukturor dhe energjetik, me pakësimin e përmbajtjes së tij sasiore në trupin e njeriut, ai “tkurret”.
Nuk ekziston një sistem i tillë në një organizëm të gjallë që mund të funksionojë pa H2O. Pavarësisht anomalive të ujit, ai është një standard për përcaktimin e sasisë së nxehtësisë, masës, temperaturës, lartësisë.
Konceptet themelore
H2O - oksid hidrogjeni, i cili përmban 11,19% hidrogjen, 88,81% oksigjen në masë. Është një lëng pa ngjyrë që nuk ka as erë as shije. Uji është një komponent thelbësor i proceseve industriale.
Për herë të parë kjo substancë u sintetizua në fund të shekullit të 18-të nga G. Cavendish. Shkencëtari shpërtheu një përzierje oksigjeni dhe hidrogjeni me një hark elektrik. G. Galileo së pari analizoi ndryshimin në densitetin e akullit dhe ujit në vitin 1612.
Në vitin 1830, një motor me avull u krijua nga shkencëtarët francezë P. Dulong dhe D. Arago. Ky zbulim bëri të mundur studimin e marrëdhënies midis presionit të avullit të ngopjes dhe temperaturës. Në vitin 1910, shkencëtari amerikan P. Bridgman dhe gjermani G. Tamman zbuluan disa modifikime polimorfike në akull në presion të lartë.
Në vitin 1932, shkencëtarët amerikanë G. Urey dhe E. Washburn zbuluan ujë të rëndë. Anomalitë në vetitë fizike të kësaj substance u zbuluan për shkak të përmirësimit të pajisjeve dhe metodave të kërkimit.
Disa kontradikta në vetitë fizike
Uji i pastër është një lëng i pastër, pa ngjyrë. Dendësia e tij kur shndërrohet në lëng ngalënda e ngurtë rritet, kjo manifeston një anomali në vetitë e ujit. Ngrohja e tij nga 0 në 40 gradë çon në një rritje të densitetit. Kapaciteti i lartë i nxehtësisë duhet të theksohet si një anomali e ujit. Temperatura e kristalizimit është 0 gradë Celsius dhe pika e vlimit është 100 gradë.
Molekula e këtij përbërësi inorganik ka një strukturë këndore. Bërthamat e tij formojnë një trekëndësh dykëndësh me dy protone në bazën e tij dhe një atom oksigjen në kulmin e tij.
Anomali të dendësisë
Shkencëtarët kanë qenë në gjendje të identifikojnë rreth dyzet tipare karakteristike të H2O. Anomalitë e ujit meritojnë shqyrtim dhe studim të ngushtë. Shkencëtarët po përpiqen të shpjegojnë shkaqet e secilit faktor, për t'i dhënë atij një shpjegim shkencor.
Anomalia e densitetit të ujit qëndron në faktin se kjo substancë ka vlerën e saj maksimale të densitetit që fillon në +3, 98°C. Me ftohjen e mëvonshme, duke kaluar nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të ngurtë, vërehet një ulje e densitetit.
Për komponimet e tjera, dendësia në lëngje zvogëlohet me uljen e temperaturës, pasi një rritje e temperaturës kontribuon në një rritje të energjisë kinetike të molekulave (shpejtësia e lëvizjes së tyre rritet), gjë që çon në rritjen e brishtësisë së substancës.
Duke marrë parasysh anomalitë e tilla të ujit, duhet theksuar se ai gjithashtu tenton të rritet në shpejtësi me rritjen e temperaturës, por dendësia zvogëlohet vetëm në temperatura të ngritura.
Pas zvogëlimit të densitetit të akullit, ai do të jetë në sipërfaqen e ujit. Ky fenomen mund të shpjegohet me faktin se molekulat në kristal kanë një strukturë të rregullt, e cila ka një periodicitet hapësinor.
Nëse komponimet e zakonshme kanë molekula të paketuara fort në kristale, atëherë pasi substanca shkrihet, rregullsia zhduket. Një fenomen i ngjashëm vërehet vetëm kur molekulat ndodhen në distanca të konsiderueshme. Ulja e dendësisë gjatë shkrirjes së metaleve është një vlerë e papërfillshme, e vlerësuar në 2-4%. Dendësia e ujit tejkalon atë të akullit me 10 për qind. Pra, kjo është një manifestim i anomalisë së ujit. Kimia e shpjegon këtë fenomen me një strukturë dipole, si dhe një lidhje polare kovalente.
Anomali të kompresueshmërisë
Le të vazhdojmë të flasim për veçoritë e ujit. Karakterizohet nga një sjellje e pazakontë e temperaturës. Ngjeshshmëria e tij, domethënë ulja e vëllimit, me rritjen e presionit, mund të konsiderohet fare mirë një shembull i një anomalie në vetitë fizike të ujit. Cilat veçori specifike duhet të theksohen këtu? Lëngjet e tjera janë shumë më të lehta për t'u ngjeshur nën presion dhe uji merr karakteristika të tilla vetëm në temperatura të larta.
Sjellja e temperaturës së kapacitetit të nxehtësisë
Kjo anomali është një nga më të fortat për ujin. Kapaciteti i nxehtësisë ju tregon se sa nxehtësi nevojitet për të rritur temperaturën me 1 gradë. Për shumë substanca, pas shkrirjes, kapaciteti i nxehtësisë së lëngut rritet me jo më shumë se 10 përqind. Dhe për ujin pas shkrirjes së akullit, kjo sasi fizike dyfishohet. Asnjë nga substancatnuk u regjistrua një rritje e tillë e kapacitetit të nxehtësisë.
Në akull, energjia që i jepet për ngrohje shpenzohet kryesisht në rritjen e shpejtësisë së lëvizjes së molekulave (energjia kinetike). Një rritje e konsiderueshme e kapacitetit të nxehtësisë pas shkrirjes tregon se në ujë ndodhin procese të tjera me energji intensive, të cilat kërkojnë hyrje të nxehtësisë. Ato janë arsyeja e rritjes së kapacitetit të nxehtësisë. Ky fenomen është tipik për të gjithë diapazonin e temperaturës në të cilin uji ka një gjendje të lëngshme grumbullimi.
Sapo kthehet në avull, anomalia zhduket. Aktualisht, shumë shkencëtarë janë të angazhuar në analizën e vetive të ujit të superftohur. Ai qëndron në aftësinë e tij për të qëndruar i lëngshëm nën pikën e kristalizimit prej 0°C.
Është mjaft e mundur që uji të superftohët në kapilarë të hollë, si dhe në një mjedis jopolar si pika të vogla. Shtrohet një pyetje e natyrshme se çfarë vërehet me anomalinë e densitetit në një situatë të tillë. Ndërsa uji bëhet tepër i ftohur, densiteti i ujit zvogëlohet ndjeshëm, ai tenton në densitetin e akullit ndërsa temperatura ulet.
Arsyet e paraqitjes
Kur pyeten: "Emërtoni anomalitë e ujit dhe përshkruani shkaqet e tyre", është e nevojshme t'i lidhni ato me ristrukturimin e strukturës. Rregullimi i grimcave në strukturën e çdo substance përcaktohet nga veçoritë e rregullimit të ndërsjellë të grimcave (atomeve, joneve, molekulave) në të. Forcat e hidrogjenit veprojnë midis molekulave të ujit, të cilat e largojnë këtë lëng nga varësia midis pikave të vlimit dhe shkrirjes,karakteristikë e substancave të tjera që janë në gjendje të lëngshme grumbullimi.
Ato shfaqen midis molekulave të një përbërjeje të caktuar inorganike për shkak të veçorive të shpërndarjes së densitetit të elektroneve. Atomet e hidrogjenit kanë një ngarkesë të caktuar pozitive, ndërsa atomet e oksigjenit kanë një ngarkesë negative. Si rezultat, molekula e ujit ka formën e një tetraedri të rregullt. Një strukturë e ngjashme karakterizohet nga një kënd lidhjeje prej 109.5°. Rregullimi më i favorshëm është vendosja e oksigjenit dhe hidrogjenit në të njëjtën linjë, duke pasur ngarkesa të ndryshme, prandaj, lidhja hidrogjenore karakterizohet nga një natyrë elektrostatike.
Pra, vetitë e pazakonta (anormale) të ujit janë pasojë e strukturës së veçantë elektronike të molekulës së tij.
Kujtesa e ujit
Ekziston një mendim se uji ka një kujtesë, mund të grumbullojë dhe transferojë energji, duke ushqyer trupin me informacion virtual. Për një kohë të gjatë, shkencëtari japonez Masaru Emoto u mor me këtë problem. Dr. Emoto publikoi rezultatet e kërkimit të tij në librin Mesazhe nga uji. Shkencëtarët kryen eksperimente në të cilat ai fillimisht ngriu një pikë uji në 5 gradë, dhe më pas analizoi strukturën e kristaleve nën një mikroskop. Për të regjistruar rezultatet, ai përdori një mikroskop në të cilin ishte ndërtuar një aparat fotografik.
Si pjesë e eksperimentit, Masau Emoto ndikoi ujin në mënyra të ndryshme, më pas e ngriu përsëri atë dhe bëri fotografi. Ai arriti të gjente marrëdhënien midis formës së kristaleve të akullit dhe muzikës,të cilën uji e dëgjoi. Çuditërisht, shkencëtari regjistroi borën më harmonike duke përdorur muzikën klasike dhe atë popullore.
Përdorimi i muzikës moderne, sipas Masau, "ndot" ujin, kështu që ata ishin kristale të fiksuar me formë të çrregullt. Një fakt interesant është identifikimi nga një shkencëtar japonez i marrëdhënies midis formës së kristaleve dhe energjisë njerëzore.
Uji është substanca më mahnitëse që gjendet në sasi të mëdha në planetin tonë. Është e vështirë të imagjinohet ndonjë sferë e veprimtarisë së një personi modern në të cilin ajo nuk do të merrte pjesë aktive. Shkathtësia e kësaj substance përcaktohet nga anomalitë e shkaktuara nga struktura tetraedrale e ujit.
