Ученые открыли новое состояние воды — «наука»
Популярная наука
Одна из базисных вещей, каковые мы определим на уроках естествознания в школе, это то, что вода существует в трех различных состояниях: в виде жёсткого льда, жидкой воды либо газообразного пара. Но сравнительно не так давно интернациональная группа исследователей нашла показатели того, что жидкая вода в действительности существует в двух различных состояниях.
Проводя исследовательскую работу — результаты были опубликованы позже в International Journal of Nanotechnology — ученые нежданно поняли, что у воды температурой от 50 до 60°C изменяется последовательность особенностей. Данный показатель вероятного существования второго жидкого состояния воды разжег тёплую дискуссию в научных кругах. В случае если это подтвердится, то открытие отыщет использование во множестве областей, включая нанотехнологии и биологию.
Агрегатные состояния, каковые еще именуют «фазами», — главное понятие учения о совокупностях молекул и атомов. Грубо говоря, совокупность, складывающаяся из множества молекул, возможно организована в виде определенного числа конфигураций в зависимости от ее общего числа энергии. При больших температурах (соответственно, при большем уровне энергии) молекулам доступно большее число конфигураций, другими словами они менее жестко организованы и двигаются довольно вольно (газовая фаза).
При более низких температурах у молекул в распоряжении меньше конфигураций и они находятся в более организованной фазе (жидкой). В случае если температура опустится еще ниже, они примут одну определенную конфигурацию и образуют жёсткое тело.
Эта неспециализированное положение вещей для довольно несложных молекул, таких как диоксид углерода либо метан, у которых три светло различаемых состояния (жидкость, газ и твёрдое тело). Но у более сложных молекул имеется большее число вероятных конфигураций, соответственно и количество фаз возрастает. Красивая иллюстрация этого — двойственное поведение жидких кристаллов, каковые формируются из комплексов органических молекул и смогут течь, как жидкости, но сохраняют наряду с этим жёсткую кристаллическую структуру.
Так как фазы вещества определяются его молекулярной конфигурацией, многие физические особенности кардинально изменяются, в то время, когда вещество переходит из одного состояния в второе. В вышеупомянутом изучении ученые измеряли пара контрольных особенностей воды температурой от 0 до 100 °C при обычных атмосферных условиях (дабы вода была жидкостью). Нежданно они нашли резкие отклонения в таких особенностях как, к примеру, поверхностное натяжение коэффициент и воды преломления (показатель, отражающий, как свет проходит через воду) при температуре около 50°C.
Особенная структура
Как это вероятно? Структура молекулы воды, H?O, весьма увлекательна и возможно изображена в виде собственного рода стрелки, где атом кислорода находится вверху, а два атома водорода «сопровождают» его с флангов. Электроны в молекулах стремятся распределиться ассиметричным образом, почему со стороны кислорода молекула приобретает отрицательный заряд по сравнению со стороной водорода.
Эта несложная структурная изюминка ведет к тому, что молекулы воды начинают в некотором роде взаимодействовать между собой, их противоположные заряды притягиваются, образуя так именуемую водородную сообщение.
Мир физики в 2017 году
Physics World28.12.2016НАСА: на Марсе имеется жидкая вода
The Verge29.09.2015Вода против газа
Украiна молода30.05.2014Вода из бутылок в 300 раз дороже водопроводной
Slate28.07.2013
Это разрешает воде во многих случаях вести себя в противном случае, чем это делают, в соответствии с наблюдениям, другие простые жидкости. К примеру, в отличие от других веществ определенная масса воды занимает больше места в жёстком состоянии (в виде льда), чем в жидком, по причине того, что ее молекулы образуют своеобразную регулярную структуру. Второй пример — поверхностное натяжение жидкой воды, которое вдвое больше, чем у других неполярных, более несложных жидкостей.
Вода достаточно несложна, но не через чур. Это значит, что единственное объяснение проявившейся дополнительной фазе воды — то, что она ведет себя мало как жидкий кристалл. Водородные связи между молекулами поддерживают определенный порядок при низких температурах, но смогут приходить и в второе, более свободное состояние при увеличении температуры.
Этим разъясняются большие отклонения, замечаемые учеными на протяжении изучений.
В случае если все подтвердится, выводы авторов могу отыскать множество применений. К примеру, в случае если трансформации в окружающей среде (скажем, температуры) влекут за собой трансформации в физических особенностях вещества, теоретически это возможно применять при создании аппаратуры зондирования. Либо возможно подойти более фундаментально — биологические совокупности состоят преимущественно из воды.
То, как органические молекулы (к примеру, протеины) взаимодействуют между собой, возможно, зависит от того, как молекулы воды образуют жидкую фазу. В случае если осознать, как молекулы воды в среднем ведут себя при различных температурах, возможно прояснить, как они взаимодействуют в биологических совокупностях.
Это открытие — хорошая возможность для экспериментаторов и теоретиков, и красивый пример того, что кроме того самое привычное вещество может скрывать в себе секреты.
Подписывайтесь на отечественный канал в Telegram!
Каждый день вечером вам будет приходить подборка самых броских и увлекательных переводов ИноСМИ за сутки.
Отыщите в контактах@inosmichannelи добавьте его к себе в контакты либо,
предварительно пройдя регистрацию, перейдите на страницу канала.
