От пара до льда вода продолжает удивлять.
Вода! Ну что можно не знать о ней?! Мы её видим каждый день, пользуемся ей тоже каждый день! Мы знаем, что без воды не возможна жизнь на земле и тд... Но оказывается это не все! Вода еще может нас удивить!
1. Сколько существует видов льда?
По последним подсчетам, существует 17 различных кристаллических форм твердой воды. Однако только одна форма - Ice Ih - обычно существует на Земле вне лаборатории. Вторая кристаллическая форма, называемая Ice Ic, присутствует в очень незначительных количествах в верхних слоях атмосферы, а еще 15 форм встречаются только при очень высоких давлениях.
В межзвездном пространстве также много воды, но обычно это аморфный, некристаллический, стеклянный лед, вмороженный на частицы пыли.
Замечательное разнообразие кристаллических форм льда является результатом тетраэдрической сети сильных водородных связей, образованных между соседними молекулами воды. В конденсированных фазах воды каждая молекула оптимизирует свои водородные связи, образуя четыре водородные связи под тетраэдрическими углами. Водородные связи внутри Ice Ih образуют открытую трехмерную структуру с низкой плотностью.
Приложение давления к тетраэдрическим веществам, включая кристаллический лед, элементарный углерод, кремний и фосфор, может коллапсировать твердые формы с низкой плотностью в множество структур с последовательно более высокой плотностью, предположительно до тех пор, пока не будет достигнут предел плотной упаковки. Это дает 17 форм кристаллического льда, которые мы знаем на #сегодняшний день. Есть еще что открыть?
2. Есть 2 вида жидкой воды?
Несколько десятилетий назад японские #ученые утверждали, что наблюдали переходы между двумя фазами аморфного льда под высоким давлением. Поскольку мы считаем, что аморфный #лед - это, по сути, замороженный снимок соответствующей жидкости, это наблюдение подразумевало, что должны существовать два типа жидкой воды: нормальная вода с низкой плотностью и компактная форма с высокой плотностью, аналогичная аморфному льду высокого давления.
Последующее моделирование подтвердило это утверждение.
Они исследовали воду, температура которой была ниже точки замерзания, но выше ее «температуры гомогенного зародышеобразования» (температуры, ниже которой жидкая вода не может существовать). В этой так называемой «глубоко переохлажденной» области ученые увидели доказательства фазового перехода между двумя жидкими формами воды.
3. Как испаряется вода?
Скорость испарения жидкой воды - одна из основных неопределенностей современного моделирования климата. Он определяет распределение капель воды в облаках по размеру, что, в свою очередь, определяет, как облака отражают, поглощают и рассеивают #свет .
Но точный механизм испарения воды до конца не изучен. Скорость испарения традиционно выражается как скорость столкновения между молекулами, умноженная на множитель, называемый коэффициентом испарения, который варьируется от нуля до единицы.
Экспериментальное определение этого коэффициента, охватывающее несколько десятилетий, варьировалось более чем на три порядка. Теоретическим расчетам мешает тот #факт, что испарение - чрезвычайно редкое явление, требующее чрезмерно долгого и большого компьютерного моделирования.
Ученые использовал теорию, способную описывать такие редкие события, называемую отбором проб на переходном пути, для расчета коэффициента испарения воды. Они достигли коэффициента около единицы.
4. Является ли поверхность жидкой воды кислой или щелочной?
Есть что-то примечательное в тумане, окружающем Ниагарский водопад: отдельные капли движутся так, как будто они заряжены отрицательно. То же самое и с большинством водопадов. Это долгое время интерпретировалось как свидетельство накопления отрицательных ионов гидроксида (ОН-) на поверхностях капель, что означало бы, что поверхности являются щелочным - со значением pH выше 7 нейтральной воды. Фактически, это мышление стало догмой в сообществе ученых-коллоидов.
Поверхность жидкой воды содержит большее количество разорванных водородных связей, которые создают совершенно иную химическую среду, чем в объеме. Но недавние эксперименты и расчеты показывают, что гидратированные протоны (H +) фактически доминируют на поверхности жидкой воды, создавая кислый (менее 7) pH и положительно заряженную поверхность, а не щелочную отрицательно заряженную поверхность.
Многие важные процессы в химии и биологии, включают протонный обмен на поверхности воды и явно зависят от pH на поверхности воды - величина, которая в настоящее время неизвестна.
5. Отличается ли наноконфинированная вода?
NSIW — очень сильнощелочной электролизной водой с концентрацией ионов водорода pH 12,5 и окислительно-восстановительного потенциала ORP – 900 мВ. Для сравнения, у водопроводной воды рН около 7, у щелочной воды для питья — около 8–9.
В гигантских океанах вода не всегда плещется. Как в #природа, так и в искусственных устройствах #вода часто ограничивается невообразимо крошечными пространствами, такими как обратные мицеллы, углеродные нанотрубки, протонообменные мембраны и ксерогели (которые представляют собой высокопористые стеклообразные твердые тела).
И #эксперимент, и расчеты, похоже, показывают, что вода, ограниченная твердыми стенками в крошечных областях пространства, размер которых сравним с размером нескольких сотен молекул, начинает проявлять квантово-механические #эффекты, включая делокализацию и квантовую когерентность. Эти свойства разительно отличаются от свойств объемной воды и могут влиять на все, от биологических клеток до геологических структур. Это также может иметь большое практическое значение, например, при разработке более эффективных систем опреснения.
Однако текущие #результаты остаются несколько неоднозначными, и в этой области еще предстоит проделать большую работу, чтобы определить природу воды в замкнутом пространстве.
Если Вам понравилась статья ставьте лайки!
Делитесь впечатлениями в комментариях !