на тему: «Вода. Структура и необычные свойства» (стр. 8 из 11)
Сколько тепла нужно, чтобы нагреть воду? Очень много. Больше, чем для нагревания равного количества любого другого вещества. Чтобы нагреть грамм воды на один градус, необходима одна калория (4,2 Дж). Это больше чем вдвое превышает теплоемкость любого химического соединения.
Вода — вещество, необычайное даже в самых обыденных для нас свойствах. Конечно, эта способность воды имеет очень большое значение не только при варке обеда на кухне. Вода — это великий распределитель тепла по Земле. Нагретая Солнцем под экватором, она переносит тепло в Мировом океане гигантскими потоками морских течений в далекие полярные области, где жизнь возможна только благодаря этой удивительной особенности воды.
Как вода попадает в облака? Очень просто. Солнце нагревает воду. Всюду, где она есть, — в луже, в пруду, в море, в океане. Вода поглощает в своем тонком верхнем слое почти всю энергию попадающих на нее солнечных лучей и испаряется. Молекулы воды исключительно просты в своем строении и вместе с тем необычайны, отличны от всех других молекул. Они сильно притягиваются друг к другу благодаря силам межмолекулярного притяжения за счет дополнительных водородных связей. Солнцу приходится затрачивать очень много энергии, чтобы разделить молекулы воды и превратить ее в пар. Нет ни одного вещества, у которого удельная теплота испарения была бы больше, чем у воды. Вода — лучший теплоноситель. Ничто не может сравниться с ней. Ничто не может лучше работать в паровых турбинах электростанций, в цилиндрах паровых двигателей.
Вода — гигантский двигатель и в природе. Метеорологи подсчитали, что Солнце испаряет на Земле за одну минуту миллиард тонн воды. Каждую минуту миллиард тонн водяного пара вместе с восходящими потоками нагретого воздуха поднимается в верхние слои атмосферы. Каждый грамм водяного пара уносит с собой 537 кал (2265 Дж) солнечной энергии.
На большой высоте, где давление мало, воздух расширяется, его температура сильно понижается и водяной пар конденсируется, снова превращаясь в воду — ее мельчайшие капельки образуют облака.
Энергия Солнца, поднятая с водяным паром вверх, неминуемо должна выделиться обратно, когда пар превращается в облака. Эта энергия переходит в тепловую, нагревая воздух. Каждую минуту водяной пар отдает атмосфере Земли чудовищно огромное количество энергии — 2,2x1010 Дж. Столько энергии за то же время могли бы выработать 40 млн электростанций, по миллиону киловатт каждая.
Это та энергия, которая переносит сотни миллиардов тонн воды по воздуху в облаках и орошает дождями всю поверхность Земли. Это та энергия, за счет которой дуют ветры, возникают бури, рождаются ураганы и штормы. А только один развившийся ураган выделяет энергию, эквивалентную энергии 30 тыс. атомных бомб.
Почему в море вода соленая? Это, пожалуй, одно из самых важных следствий одного из самых удивительных свойств воды. В ее молекуле центры положительных и отрицательных зарядов сильно смещены относительно друг друга. Поэтому вода обладает исключительно высоким, аномальным значением диэлектрической проницаемости. Для воды она равна 80, а для воздуха и вакуума 1. Это значит, что два любых разноименных заряда в воде взаимно притягиваются друг к другу с силой в 80 раз меньшей, чем в воздухе, по закону Кулона:
Но все же межмолекулярные связи во всех телах, определяющие прочность тела, обусловлены взаимодействием между положительными зарядами атомных ядер и отрицательными электронами. На поверхности тела, погруженного в воду, силы, действующие между молекулами или атомами, ослабевают под влиянием воды почти в сотню раз. Если оставшаяся прочность связи между молекулами становится недостаточной, чтобы противостоять действию теплового движения, молекулы или атомы тела начинают отрываться от его поверхности и переходят в воду. Тело начинает растворяться, распадаясь либо на отдельные молекулы, как сахар в стакане чаю, либо на заряженные частицы — ионы, как поваренная соль.
Именно благодаря аномально высокой диэлектрической проницаемости вода — один из самых сильных растворителей. Она даже способна растворить любую горную породу на земной поверхности. Медленно и неотвратимо она разрушает даже граниты, выщелачивая из них легкорастворимые составные части.
Нет в природе такой прочной породы, которая могла бы сопротивляться всемогущему разрушителю — воде.
Ручьи, речки и реки сносят растворенные водой примеси в океан. Вода из океана испаряется и вновь возвращается на землю, чтобы снова и снова продолжать свою вечную работу. А растворенные соли остаются в морях и океанах.
Не думайте, что вода растворяет и сносит в море только то, что легко растворимо, и что в морской воде содержится только обычная соль, которая стоит на обеденном столе. Нет, морская вода со держит в себе почти все элементы, существующие в природе. В ней есть и магний, и кальций, и сера, и бром, и йод, и фтор. В меньшем количестве в ней найдены железо, медь, никель, олово, уран, кобальт, даже серебро и золото, свыше шестидесяти элементов нашли химики в морской воде. Наверное, будут найдены и все остальные. Больше всего в морской воде поваренной соли. Поэтому вода в море соленая.
А знаете ли вы, что кровь человека и других животных близка по составу к морской воде? И что растения извлекают из земли питательные вещества в виде водного раствора? Если бы вода не обладала удивительным свойством — необычайно высокой диэлектрической проницаемостью, море не было бы соленым. Но это некому было бы заметить — не было бы на Земле жизни.
Распадаются ли в воде ва ионы ее собственные молекулы? Да, распадаются. Молекулы воды очень прочны, но все же очень небольшая часть их диссоциирует на ионы:
Н2О=Н++ОН–.
При этом из каждого миллиарда молекул воды при обычной температуре диссоциированы всего лишь только две молекулы.
Свободный протон Н+ — ядро атома водорода, — конечно, не может существовать в водной среде; ион водорода немедленно присоединяется к молекуле воды и образует ион гидроксония Н3О+.
А может ли быть вода без молекул воды? Да, как будто бы может. Правда, такая вода еще пока не получена. Но ученые установили, что если воду нагревать все больше и больше, то диссоциация ее молекул на ионы будет возрастать. При очень высокой температуре должно наступить такое удивительное состояние воды, при котором в ней не останется ни одной молекулы воды, все они распадутся на ионы.
Удалось рассчитать, что такое состояние воды должно наступить при температуре не ниже 900°С. Давление при этом должно быть не менее 15 ГПа. Может быть, такая вода существует в недрах Земли. Интересно, какие у нее свойства.
Как вода обрадуется в воде из воды? Конечно, проще всего предположить, что молекулы воды в воде образуются при взаимодействии протона и иона водорода с отрицательным ионом — гидроксилом. Так это и было написано во всех школьных учебниках мира. Потом химики стали считать, что молекулы воды образуются при взаимодействии гидроксила с ионом гидроксония:
Н3О++ОН–=2Н2O
Так как размеры иона гидроксония гораздо больше размеров «голого» протона — иона водорода Н+, то столкновения гидроксила с гидроксонием должны происходить чаще, чем с протоном, и скорость реакции должна быть выше. Можно даже теоретически рассчитать, определив размеры частиц, значение констант скоростей обеих реакций — и с протоном, и с ионом гидроксония.
Однако опыт привел к неожиданному и удивительному результату: оказалось, что константа скорости реакции на самом деле имеет еще большее значение и молекулы воды в воде образуются и не из ионов водорода Н+, как учили школьные учебники, и не из ионов гидроксония, как считают почти все химики, а из частиц гораздо больших размеров. Ученые думают, что вода в воде образуется из больших ионов:
Н9О4+ и Н7О4–.
Уравнение реакции образования воды в воде теперь выглядит даже для глаза химика удивительно:
H9O4++H7O4–=8H2O
Триединство воды
Введение
В соответствии с эзотерическим учением о человеке, о живой природе, сущность материального триединая: вещество (масса), энергия и информация. Человек, как открытая живая система - это триединство тела, души и духа. Православное учение о Троице не противоречит современным научным представлениям о живой природе, о его полевой структуре. По-видимому, впервые это подметил В. Раушенбах. Он писал: "Мне удалось показать, в чем заключалась логическая ошибка сторонников второй точки зрения (что Бог состоит из трех лиц) и как надо в этом случае правильно рассуждать, чтобы доказать, что понятие Троицы логически безупречно, даже когда три Бога составляют одного Бога. Я сказал себе будем искать в математике объект, обладающий всеми логическими свойствами Троицы и если такой объект будет обнаружен, то этим будет доказана возможность логической непротиворечивости структуры Троицы и, в том случае, когда каждое лицо является Богом. И четко сформулировал логические свойства Троицы, сгруппировав их и, уточнив, я вышел на математический объект полностью соответствующий перечисленным свойствам - это был самый обычный вектор с его ортогональными составляющими. Таким образом было показано, что формальная логика допускает существование триединых объектов, по своей логической структуре аналогичных Троице, не вызывая никаких противоречий".