10 sự thật về nước

10 sự thật về nước

Andrey Kalinichev
"Tùy chọn Trinity – Khoa học" №10 (254), ngày 22 tháng 5 năm 2018

1. Nước là chất hóa học duy nhất được phân bố rộng rãi trong điều kiện tự nhiên trên bề mặt Trái đất trong cả ba trạng thái tập hợp: lỏng, rắn và khí.

2. Người ta biết rõ rằng khoảng 71% bề mặt trái đất được bao phủ bởi các đại dương, chứa khoảng 96,5% lượng nước trên hành tinh, hoặc 1,4 × 1018 tấn. Lượng nước còn lại trên bề mặt được lưu trữ trong băng cực, sông băng núi, sông và hồ, cũng như trong các nguồn và hồ chứa ngầm.

3. Nó ít được biết rằng cùng, nếu không nhiều hơn, lượng nước nằm sâu trong lớp vỏ trái đất, và chủ yếu không ở dạng phân tử H.2O, và trong mạng tinh thể của các khoáng chất khan dạng khan danh nghĩa dưới dạng các khuyết tật gồm H ion+ hoặc OH.

4. Hồ Baikal – hồ chứa nước ngọt lớn nhất hành tinh: 23.600 km3. Lake Superior – lớn nhất trong hệ thống Great Lakes của Bắc Mỹ – thấp hơn hai lần so với Baikal về khối lượng (11,600 km)3), nhưng mặt khác, nó lớn gấp 2,5 lần Baikal về diện tích và theo nghĩa này là hồ nước ngọt lớn nhất trên Trái đất.

5. Như với hầu hết các chất lỏng, mật độ của nước tăng trong quá trình làm mát.Tuy nhiên, không giống như hầu hết các chất lỏng, mật độ của nước đóng băng – băng – nhỏ hơn mật độ của nước lỏng trong trạng thái cân bằng với lớp băng này. Hành vi bất thường này dẫn đến sự hiện diện của mật độ nước tối đa ở nhiệt độ khoảng 4 ° C, điều cực kỳ quan trọng đối với sự sống trên Trái Đất. Nếu nước là dày đặc nhất trong quá trình đóng băng, vào mùa đông, hồ và sông sẽ đóng băng không phải từ bề mặt nội địa, nhưng từ dưới lên bề mặt, trong khi tất cả các loài động vật nổi sẽ chết.

6. Khoảng 18 tinh thể sửa đổi của băng được biết đến – cũng là một loại hồ sơ. Các nhà khoa học vẫn đang khám phá những pha rắn mới của H2Oh và tranh luận về con số chính xác của họ. Một số cấu trúc băng này chỉ ổn định ở áp suất rất cao và không tan chảy ngay cả ở 1000 ° C, nếu áp suất vượt quá vài trăm nghìn bầu khí quyển.

7. Nhiều đặc tính dị thường của nước được giải thích bằng sự hiện diện của liên kết hydro giữa các phân tử của nó. Cấu trúc của một phân tử nước đơn – H2O là khá đơn giản: do sự lai ghép của quỹ đạo phân tử, hai thành phần của liên kết O – H của nó (mỗi khoảng 0,1 nanomet chiều dài) được đặt ở một góc khoảng 104 ° với nhau. Khoảng cách của góc này đến tứ diện (109,5 °) và sự phân bố không đồng đều đặc trưng của mật độ electron bên trong các phân tử H2O cho phép chúng dễ dàng hình thành liên kết hydro (H-bond) với bốn lân cận gần nhất. Trong trường hợp này, các nguyên tử hydro hoạt động như các nhà tài trợ, và nguyên tử oxy đóng vai trò như một người chấp nhận trung bình của hai liên kết như vậy. Các phân tử nước liên kết bởi các mạng H-bond như vậy tạo thành các cấu trúc ba chiều đại diện cho các mảnh lớn hay nhỏ hơn của một mạng tinh thể tứ diện giống như kim cương được sắp xếp cục bộ (xem hình.). Trong một tinh thể băng thông thường, một mạng lưới như vậy gần như lý tưởng, và trong nước lỏng trong điều kiện bình thường, cấu trúc của các cụm phân tử tứ diện nhỏ này có thể bị méo mó và thay đổi nhanh chóng theo thời gian.

8. Năng lượng của cả liên kết OH mạnh hơn 10 lần so với năng lượng của liên kết cộng hóa trị OH tạo thành một phân tử riêng biệt, do đó mạng lưới H-bond ba chiều trong nước liên tục bị phá vỡ và tổ chức lại thành các cấu trúc tương tự mới. phân tử. Tuổi thọ của một liên kết H rất ngắn – chỉ khoảng picosecond (10−12 c). Vì vậy, cấu trúc đặc biệt của nước và "bộ nhớ của nước" có thể được nói chỉ mang trong tâm trí mong manh cực kỳ của họ.

9. Mặt khác, năng lượng liên kết hydro giữa các phân tử H2Nó cao hơn nhiều so với năng lượng của các tương tác giữa các phân tử thông thường. Điều này dẫn đến hiệu ứng kỵ nước khi các phân tử tương tác yếu với nước có xu hướng kết hợp với nhau, do đó giảm thiểu bề mặt tiếp xúc (giọt dầu trong nước) và cho phép các phân tử H2Về tạo ra số lượng lớn nhất của H-trái phiếu.

10. Các liên kết hydro phân tử và liên phân tử và hiệu ứng kỵ nước cũng cung cấp cấu trúc và chức năng cụ thể của ba loại đại phân tử quan trọng nhất trong tự nhiên: protein, axit nucleic và carbohydrate. Do đó, cấu trúc xoắn kép của phân tử DNA cực kỳ ổn định duy trì do liên kết hydro giữa các cơ sở nitơ bổ sung riêng lẻ – các thành phần của cấu trúc DNA, không chỉ nguyên tử oxy mà còn nguyên tử nitơ hoạt động như một chất tiếp nhận của liên kết H.


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: