Есть конспект?
Пришлите нам!

Найден ответ на вопрос о фундаментальной химии воды


Что такое вода? Это простая, устойчивая молекула, представляющая собой два водородных атома и один атом кислорода, довольно обычна во Вселенной и существует в широком диапазоне температур. Как жидкость, она имеет интересные свойства, которые позволяют ей воплощаться в виде всевозможных форм – твердой, жидкой и газообразной. Она является основой любых форм жизни, и это составляет большую часть от массы нашего тела.

Однако, энергичный спор о небольшом количестве фундаментальных физических свойств этого вездесущего вещества бушевал на протяжении более половины столетия. Теперь, новое открытие, результаты которого опубликованы 19 февраля в выпуске журнала Nature, может наконец поставить точку в этом споре.

Ученые Юэ из Aalborg University, Дания, и Аустен Энжелл из Аризонского Государственного Университета, США, ставшие авторами данного открытия, отмечают, что в настоящее время общепринятая температура, при которой вода в форме льда переходит в жидкость, является неправильной. Фактически, ученые утверждают, что аморфная твердая форма воды кристаллизуется прежде, чем происходит ее смягчение.

Большинство из нас считает, что основные свойства воды хорошо поняты и изучены. В то время как мы знакомы с водой в виде жидкости или в виде льда, ее самое обычное состояние во Вселенной – в форме стекла, специфической формы вещества, которое является твердым подобно льду, но имеет беспорядочную связь молекул подобно жидкости. Ученые полагают, что вода главным образом существует в стеклянном состоянии в межгалактическом пространстве - в водных облаках и частицах пыли, и что кометы тоже состоят из нее.

Переход между жидкостью и ее прозрачной твердой стадией внезапен. Стекла, однако, показывают самые различные виды поведения. Когда они нагреваются, то изменяются в жидкость постепенно, показывая скачок высокой температуры в широком диапазоне. Этот скачок в способности высокой температуры достичь фазы начала таяния стекла определяется "стеклянным переходом".

Химики, которые формируют стеклянную воду в лаборатории, обрызгивая микрокапельками воды чрезвычайно холодные поверхности (процесс гиперподавления), долгое время были неспособны обнаружить стеклянный переход для воды, поскольку вода моментально трансформировалась в прозрачное тело перед достижением температуры перехода. Наконец, в 1987 году слабое изменение, как думали, было обнаружено при 136 градусах Келвина. С тех пор, это значение стало общепринятым в качестве определяющего показателя стеклянного перехода воды.

Теперь же, Юэ и Энжелл показали, исследуя множество других гиперподавленных неорганических состояния воды в фазе стекла, что стеклянные переходы – это тот момент, который происходит при более низких температурах, чем фактический определяется самим наблюдаемым состоянием перехода.

Оказалось, что стеклянный переход воды фактически представляет только эффект воздействия на воду. "Фактическая стеклянная температура перехода не может быть замечена ни при каком эксперименте, потому что, и как многие из нас думали раньше, вода кристаллизуется прежде, чем стеклянный переход происходит", говорит Энжелл.

Его результаты указывают на новое понимание физики стадий воды. Стеклянная вода может теперь быть замечена при намного более высокой температуре, чем думали раньше, вероятно, из-за сильной тетраэдрической сети водородных связей, удерживающей молекулы воды вместе. Однако, эта сеть разрушается, когда вещества распадаются в воде.

Информация для контакта:

James Hathaway, hathaway@asu.edu, 480-965-6375, Arizona State University


Dr.BoT© Konspektiruem.ru