Самое необыкновенное вещество в мире - [9]

Шрифт
Интервал

Среди необозримого множества веществ вода с ее физико-химическими свойствами занимает совер- шенно особое, исключительное место.

Почти все физико-химические свойства воды — исключение в природе. Она действительно самое удивительное вещество на свете.

Вода удивительна не только многообразием изотопных форм молекулы и не только надеждами, которые связаны с ней как с неиссякаемым источни- ком энергии будущего, но и своими самыми обыч- ными свойствами.

А есть ли у воды родственники? Если считать родственными воде соединения, состоящие, как и вода, только из водорода и кислорода, то родствен- ники у воды есть.

Правда, их очень немного — всего два. Одно из этих соединений давно известно всем. Это самая обыкновенная перекись водорода. Другое найдено совсем недавно.

Теоретики, рассчитывающие структуры молекул, нашли термодинамическим путем, что при достаточ- но низких температурах кроме молекул Н—О—Н и Н—О—О—Н могут быть устойчивы еще молекулы Н—О—О—О—Н.

Других молекул водород и кислород образовать больше не могут, потому что молекулы с еще боль- шим содержанием кислорода Н—О—О—О—О—Н должны быть нестабильными даже при очень низ- ких температурах.

Другая группа ученых, не приняв во внимание предсказания теории, пыталась на опыте доказать

34



I

.

j

>1

невозможность существования молекул Н,0>3. Они хотели опровергнуть результаты всех предшествую- щих попыток получить это соединение; и... сами открыли трехокись водорода. Молекула этого нового соединения водорода с кислородом построена в виде зигзагообразной цепочки:

Оно устойчиво только при температурах намного ниже 0°С. При более высокой температуре разлага- ется на воду и кислород. Получается в результате реакция между водородом и кислородом в тлеющем электрическом разряде при низких температурах.

Таким образом, открытие трехокиси водорода еще раз подтвердило, что теоретические расчеты вполне заслуживают доверия.

Больше родственников у воды как будто бы нет.

Как построена молекула воды? Как построена одна молекула воды, теперь известно очень точно. Она построена вот так:

35


Хорошо изучено и измерено взаимное расположе- ние ядер атомов водорода и кислорода и расстояние между ними. Оказалось, что молекула воды нели- нейна. Вместе с электронными оболочками атомов молекулу воды, если на нее взглянуть «сбоку», можно было бы изобразить вот так:

а если взглянуть «сверху» — со стороны атома кисло- рода, то так:

т. е. геометрически взаимное расположение зарядов в молекуле можно изобразить как простой тетраэдр.

36


Все молекулы воды с любым изотопным составом построены совершенно одинаково.

Сколько молекул воды и океане? Одна. И этот ответ не совсем шутка. Конечно, каждый может, посмотрев в справочник и узнав, сколько в Мировом океане воды, легко сосчитать, сколько всего в нем содер- жится молекул Н>20. Но такой ответ будет не вполне верен. Вода — вещество особенное. Благодаря свое- образному строению отдельные молекулы взаимо- действуют между собой. Возникает особая химичес- кая связь вследствие того, что каждый из атомов водорода одной молекулы оттягивает к себе электро- ны атомов кислорода в соседних молекулах. За счет такой водородной связи каждая молекула воды ока- зывается довольно прочно связанной с четырьмя другими соседними молекулами, подобно тому как это изображено на схеме. Правда, эта схема чересчур упрощена — она плоская, иначе не изобразишь на рисунке. Представим себе несколько более верную картину. Для этого нужно учесть, что плоскость, в которой расположены водородные связи (они обо- значены пунктиром), в молекуле воды направлена перпендикулярно к плоскости расположения водо- родных атомов (см. рисунок на с. 38).

Все отдельные молекулы Н>20 в воде оказываются связанными в единую сплошную пространственную сетку — в одну гигантскую молекулу. Поэтому впол- не оправдано утверждение некоторых ученых физи- ко-химиков, что весь океан — это одна молекула. Но не следует понимать это утверждение слишком буквально. Хотя все молекулы воды в воде и связы- ваются между собой водородными связями, они в то же время находятся в очень сложном подвиж- ном равновесии, сохраняя индивидуальные свойст- ва и единичных молекул и образуя сложные агре- гаты.

37


Подобное представление приложимо не только к во- де: кусок алмаза тоже одна молекула.

Как построена молекула льда? Никаких особых молекул льда нет. Молекулы воды благодаря своему замечательному строению соединены в куске льда друг с другом так, что каждая из них связана и окру- жена четырьмя другими молекулами. Это приводит к возникновению очень рыхлой структуры льда, в которой остается очень много свободного объема. Правильное кристаллическое строение льда выража- ется в изумительном изяществе снежинок и в красоте морозных узоров на замерзших оконных стеклах.

38


Правильное кристаллическое строе- ние льда выражается в изумитель- ном изяществе снежинок.


Л что такое снежинки? Сростки ледяных кристал- ликов, образовавшиеся при конденсации водяного пара в верхних слоях атмосферы, где очень низкая температура.

Почему же они такие красивые? В кристалли- ческой решетке льда есть плоскости, в которых ато- мы кислорода расположены так, что образуют правильные шестиугольники, как это видно на ри- сунке. Наверное, с этим и связана чаще всего встре- чающаяся шестилучевая форма изящных звездочек- снежинок.

Продолжить чтение
Еще от автора Игорь Васильевич Петрянов-Соколов
Рассказывают ученые

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.

Сколько осталось жить человечеству

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.

Разум побеждает: Рассказывают ученые

Авторы этой книги — ученые нашей страны, представляющие различные отрасли научных знаний: астрофизику, космологию, химию и др. Они рассказывают о новейших достижениях в естествознании, показывают, как научный поиск наносит удар за ударом по религиозной картине мира, не оставляя места для веры в бога — «творца и управителя Вселенной».Книга рассчитана на самые широкие круги читателей.

Рекомендуем почитать
На траверзе — Дакар

Послевоенные годы знаменуются решительным наступлением нашего морского рыболовства на открытые, ранее не охваченные промыслом районы Мирового океана. Одним из таких районов стала тропическая Атлантика, прилегающая к берегам Северо-западной Африки, где советские рыбаки в 1958 году впервые подняли свои вымпелы и с успехом приступили к новому для них промыслу замечательной деликатесной рыбы сардины. Но это было не простым делом и потребовало не только напряженного труда рыбаков, но и больших исследований ученых-специалистов.

Историческое образование, наука и историки сибирской периферии в годы сталинизма

Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.

Интеллигенция в поисках идентичности. Достоевский – Толстой

Монография посвящена проблеме самоидентификации русской интеллигенции, рассмотренной в историко-философском и историко-культурном срезах. Логически текст состоит из двух частей. В первой рассмотрено становление интеллигенции, начиная с XVIII века и по сегодняшний день, дана проблематизация важнейших тем и идей; вторая раскрывает своеобразную интеллектуальную, духовную, жизненную оппозицию Ф. М. Достоевского и Л. Н. Толстого по отношению к истории, статусу и судьбе русской интеллигенции. Оба писателя, будучи людьми диаметрально противоположных мировоззренческих взглядов, оказались “versus” интеллигентских приемов мышления, идеологии, базовых ценностей и моделей поведения.

Князь Евгений Николаевич Трубецкой – философ, богослов, христианин

Монография протоиерея Георгия Митрофанова, известного историка, доктора богословия, кандидата философских наук, заведующего кафедрой церковной истории Санкт-Петербургской духовной академии, написана на основе кандидатской диссертации автора «Творчество Е. Н. Трубецкого как опыт философского обоснования религиозного мировоззрения» (2008) и посвящена творчеству в области религиозной философии выдающегося отечественного мыслителя князя Евгения Николаевича Трубецкого (1863-1920). В монографии показано, что Е.

Технологии против Человека. Как мы будем жить, любить и думать в следующие 50 лет?

Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.

Лес. Как устроена лесная экосистема

Что такое, в сущности, лес, откуда у людей с ним такая тесная связь? Для человека это не просто источник сырья или зеленый фитнес-центр – лес может стать местом духовных исканий, служить исцелению и просвещению. Биолог, эколог и журналист Адриане Лохнер рассматривает лес с культурно-исторической и с научной точек зрения. Вы узнаете, как устроена лесная экосистема, познакомитесь с различными типами леса, характеризующимися по составу видов деревьев и по условиям окружающей среды, а также с видами лесопользования и с некоторыми аспектами охраны лесов. «Когда видишь зеленые вершины холмов, которые волнами катятся до горизонта, вдруг охватывает оптимизм.