Su ətraflı öyrənilməyə layiq olan qeyri-adi bir maddədir. Sovet akademiki İ. V. Petryanov bu heyrətamiz maddə haqqında “Dünyanın ən qeyri-adi maddə” kitabını yazmışdır. Suyun fiziki xassələrində hansı anomaliyalar xüsusi maraq doğurur? Bu sualın cavabını birlikdə axtaracağıq.
Maraqlı faktlar
Biz "su" sözünün mənası haqqında çox nadir hallarda düşünürük. Planetimizdə ümumi ərazinin 70% -dən çoxunu çaylar və göllər, dənizlər və okeanlar, aysberqlər, buzlaqlar, bataqlıqlar, dağların zirvələrindəki qarlar, eləcə də əbədi donmuş torpaqlar tutur. Belə böyük miqdarda suya baxmayaraq, yalnız 1%-i içilə bilər.
Bioloji əhəmiyyəti
İnsan orqanizminin 70-80%-i sudan ibarətdir. Bu maddə bütün həyati proseslərin axını təmin edir, xüsusən də onun sayəsində toksinlər ondan çıxarılır, hüceyrələr bərpa olunur. Canlı hüceyrədə suyun əsas funksiyasıstruktur və enerjidir, insan orqanizmində onun kəmiyyət tərkibinin azalması ilə “kiçilən”.
Canlı orqanizmdə H2O olmadan fəaliyyət göstərə biləcək belə bir sistem yoxdur. Suyun anomaliyalarına baxmayaraq, istilik miqdarını, kütləsini, temperaturunu, hündürlüyünü təyin etmək üçün standartdır.
Əsas anlayışlar
H2O - hidrogen oksidi, tərkibində 11,19% hidrogen, 88,81% oksigen kütləsi var. Rəngsiz, qoxusu və dadı olmayan bir mayedir. Su sənaye proseslərinin vacib komponentidir.
Bu maddə ilk dəfə 18-ci əsrin sonunda Q. Kavendiş tərəfindən sintez edilmişdir. Alim oksigen və hidrogen qarışığını elektrik qövsü ilə partladıb. G. Galileo ilk dəfə 1612-ci ildə buz və suyun sıxlığı fərqini təhlil etdi.
1830-cu ildə fransız alimləri P. Dülonq və D. Araqo tərəfindən buxar maşını yaradılmışdır. Bu kəşf doyma buxarının təzyiqi ilə temperatur arasındakı əlaqəni öyrənməyə imkan verdi. 1910-cu ildə amerikalı alim P. Bridgman və alman G. Tamman yüksək təzyiqdə buzda bir neçə polimorfik modifikasiya aşkar etdilər.
1932-ci ildə Amerika alimləri G. Urey və E. Washburn ağır suyu kəşf etdilər. Bu maddənin fiziki xassələrindəki anomaliyalar avadanlıqların və tədqiqat metodlarının təkmilləşdirilməsi nəticəsində aşkar edilmişdir.
Fiziki xassələrdə bəzi ziddiyyətlər
Saf su şəffaf, rəngsiz mayedir. Onun sıxlığı mayeyə çevrildiyi zamanbərk maddə artır, bu, suyun xüsusiyyətlərində anomaliya göstərir. Onu 0-dan 40 dərəcəyə qədər qızdırmaq sıxlığın artmasına səbəb olur. Suyun anomaliyası kimi yüksək istilik tutumu qeyd edilməlidir. Kristallaşma temperaturu 0 dərəcə Selsi və qaynama nöqtəsi 100 dərəcədir.
Bu qeyri-üzvi birləşmənin molekulu bucaq quruluşuna malikdir. Onun nüvələri əsasında iki proton və zirvəsində oksigen atomu olan ikitərəfli üçbucaq əmələ gətirir.
Sıxlıq anomaliyaları
Alimlər H2O üçün xarakterik olan qırxa yaxın xüsusiyyəti müəyyən edə biliblər. Su anomaliyaları diqqətlə nəzərdən keçirilməyə və öyrənilməyə layiqdir. Alimlər hər bir faktorun səbəblərini izah etməyə, ona elmi izahat verməyə çalışırlar.
Suyun sıxlığının anomaliyası ondadır ki, bu maddənin maksimum sıxlıq dəyəri +3, 98°C-dən başlayır. Sonrakı soyutma, maye haldan bərk vəziyyətə keçmə ilə sıxlığın azalması müşahidə olunur.
Digər birləşmələr üçün mayelərdə sıxlıq temperaturun azalması ilə azalır, çünki temperaturun artması molekulların kinetik enerjisinin artmasına kömək edir (hərəkət sürəti artır), bu da maddənin sürüşkənliyinin artmasına səbəb olur.
Suyun bu cür anomaliyalarını nəzərə alaraq qeyd etmək lazımdır ki, o da temperaturun artması ilə sürətin artmasına meyllidir, lakin sıxlıq yalnız yüksək temperaturda azalır.
Buzun sıxlığı azaldıqdan sonra suyun səthində olacaq. Bu hadisə kristaldakı molekulların nizamlı quruluşa malik olması ilə izah oluna bilər ki, bu da məkan dövriliyinə malikdir.
Əgər adi birləşmələrin molekulları kristallarda sıx şəkildə yığılıbsa, o zaman maddə əridikdən sonra qanunauyğunluq yox olur. Bənzər bir hadisə yalnız molekullar əhəmiyyətli məsafələrdə yerləşdikdə müşahidə olunur. Metalların əriməsi zamanı sıxlığın azalması əhəmiyyətsiz bir dəyərdir, 2-4% qiymətləndirilir. Suyun sıxlığı buzun sıxlığını 10 faiz üstələyir. Beləliklə, bu, su anomaliyasının təzahürüdür. Kimya bu hadisəni dipol strukturu, həmçinin kovalent qütb bağı ilə izah edir.
sıxılma anomaliyaları
Suyun xüsusiyyətləri haqqında danışmağa davam edək. Qeyri-adi temperatur davranışı ilə xarakterizə olunur. Onun sıxılma qabiliyyəti, yəni təzyiq artdıqca həcmin azalması suyun fiziki xassələrindəki anomaliyaya misal sayıla bilər. Burada hansı spesifik xüsusiyyətləri qeyd etmək lazımdır? Digər mayeləri təzyiq altında sıxmaq daha asandır və su yalnız yüksək temperaturda belə xüsusiyyətləri alır.
İstilik tutumunun temperatur davranışı
Bu anomaliya su üçün ən güclü anomaliyalardan biridir. İstilik tutumu temperaturu 1 dərəcə yüksəltmək üçün nə qədər istilik lazım olduğunu bildirir. Bir çox maddələr üçün ərimədən sonra mayenin istilik tutumu 10 faizdən çox deyil. Buz əridikdən sonra su üçün isə bu fiziki kəmiyyət ikiqat artır. Maddələrin heç biriistilik tutumunda belə artım qeydə alınmayıb.
Buzda qızdırmaq üçün ona verilən enerji daha çox molekulların hərəkət sürətinin artırılmasına sərf olunur (kinetik enerji). Ərimədən sonra istilik tutumunun əhəmiyyətli dərəcədə artması suda istilik girişini tələb edən digər enerji tutumlu proseslərin baş verdiyini göstərir. Onlar istilik tutumunun artmasının səbəbidir. Bu fenomen suyun maye birləşmə vəziyyətinə malik olduğu bütün temperatur diapazonu üçün xarakterikdir.
Buxara çevrilən kimi anomaliya aradan qalxır. Hal-hazırda bir çox elm adamı həddindən artıq soyudulmuş suyun xüsusiyyətlərinin təhlili ilə məşğuldur. O, 0°C kristallaşma nöqtəsindən aşağı maye qalmaq qabiliyyətinə malikdir.
Suyu nazik kapilyarlarda, eləcə də qütb olmayan mühitdə xırda damlalar şəklində həddindən artıq soyutmaq olduqca mümkündür. Belə bir vəziyyətdə sıxlıq anomaliyası ilə nə müşahidə olunduğuna dair təbii sual yaranır. Su həddindən artıq soyuduqca suyun sıxlığı əhəmiyyətli dərəcədə azalır, temperatur azaldıqca buzun sıxlığına meyl edir.
Görünüşün səbəbləri
Soruşduqda: "Su anomaliyalarını adlandırın və onların səbəblərini təsvir edin", onları strukturun yenidən qurulması ilə əlaqələndirmək lazımdır. Hər hansı bir maddənin strukturunda zərrəciklərin düzülüşü onun tərkibindəki hissəciklərin (atomların, ionların, molekulların) qarşılıqlı yerləşməsinin xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir. Hidrogen qüvvələri su molekulları arasında hərəkət edir, bu mayeni qaynama və ərimə nöqtələri arasındakı asılılıqdan çıxarır,maye birləşmə vəziyyətində olan digər maddələr üçün xarakterikdir.
Onlar elektron sıxlığının paylanmasının xüsusiyyətlərinə görə verilmiş qeyri-üzvi birləşmənin molekulları arasında görünür. Hidrogen atomlarının müəyyən müsbət yükü, oksigen atomlarının isə mənfi yükü var. Nəticədə su molekulu müntəzəm tetraedr formasına malikdir. Bənzər bir quruluş 109,5 ° bir bağ açısı ilə xarakterizə olunur. Ən əlverişli tənzimləmə müxtəlif yüklərə malik oksigen və hidrogenin eyni xəttdə yerləşdirilməsidir, buna görə də hidrogen bağı elektrostatik təbiətlə xarakterizə olunur.
Deməli, suyun qeyri-adi (anomal) xassələri onun molekulunun xüsusi elektron quruluşunun nəticəsidir.
Su yaddaşı
Belə bir fikir var ki, suyun yaddaşı var, enerji toplayıb ötürə, orqanizmi virtual informasiya ilə qidalandıra bilir. Uzun müddət yapon alimi Masaru Emoto bu problemlə məşğul olurdu. Doktor Emoto araşdırmasının nəticələrini Sudan Mesajlar kitabında dərc etdirib. Alimlər təcrübələr aparıblar ki, o, əvvəlcə bir damcı suyu 5 dərəcədə dondurub, sonra isə mikroskop altında kristalların quruluşunu təhlil edib. Nəticələri qeyd etmək üçün o, kameranın qurulduğu mikroskopdan istifadə etdi.
Təcrübənin bir hissəsi olaraq Masau Emoto suya müxtəlif üsullarla təsir etdi, sonra yenidən dondurdu və fotoşəkillər çəkdi. O, buz kristallarının forması ilə musiqi arasındakı əlaqəni əldə etməyi bacarıb.su qulaq asırdı. Təəccüblüdür ki, alim klassik və xalq musiqisindən istifadə edərək ən ahəngdar qar dənələrini lentə alıb.
Müasir musiqinin istifadəsi, Masau'ya görə suyu "çirkləndirir", buna görə də onlar nizamsız formalı sabit kristallar idi. Maraqlı bir fakt yapon alimi tərəfindən kristalların forması ilə insan enerjisi arasında əlaqənin müəyyən edilməsidir.
Su planetimizdə çoxlu miqdarda tapılan ən heyrətamiz maddədir. Müasir bir insanın fəal iştirak etməyəcəyi hər hansı bir fəaliyyət sahəsini təsəvvür etmək çətindir. Bu maddənin çox yönlü olması suyun tetraedral quruluşunun yaratdığı anomaliyalarla müəyyən edilir.
