பனியின் படிக அமைப்பு. நீரின் பண்புகள்

திரவ நீரின் முப்பரிமாண நிலையை ஆய்வு செய்வது கடினம், ஆனால் பனி படிகங்களின் கட்டமைப்பை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் அதிகம் கற்றுக் கொள்ளப்பட்டுள்ளது. நான்கு அண்டை ஹைட்ரஜன்-பிணைக்கப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் டெட்ராஹெட்ரானின் முனைகளை ஆக்கிரமித்துள்ளன (டெட்ரா = நான்கு, ஹெட்ரான் = விமானம்). பனியில் அத்தகைய பிணைப்பை உடைக்க தேவையான சராசரி ஆற்றல் 23 kJ/mol -1 என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது.

கொடுக்கப்பட்ட எண்ணிக்கையிலான ஹைட்ரஜன் சங்கிலிகளை உருவாக்கும் நீர் மூலக்கூறுகளின் திறனும், குறிப்பிட்ட வலிமையும் வழக்கத்திற்கு மாறாக அதிக உருகுநிலையை உருவாக்குகிறது. அது உருகும்போது, ​​அது திரவ நீரால் பிடிக்கப்படுகிறது, அதன் அமைப்பு ஒழுங்கற்றது. பெரும்பாலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் சிதைந்துள்ளன. பனிக்கட்டியின் ஹைட்ரஜன் பிணைக்கப்பட்ட படிக லட்டியை அழிக்க வெப்ப வடிவில் அதிக அளவு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.

பனி தோற்றத்தின் அம்சங்கள் (Ih)

பல சாதாரண மக்கள் என்ன வகையான படிக லட்டு பனியைக் கொண்டுள்ளனர் என்று ஆச்சரியப்படுகிறார்கள். மூலக்கூறு இயக்கங்கள் மெதுவாக மற்றும் அடர்த்தியாக நிரம்பிய படிகங்கள் உருவாகும்போது, ​​உறைபனியின் போது பெரும்பாலான பொருட்களின் அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். அதிகபட்சமாக 4°C (277K)க்கு குளிர்ந்தால் நீரின் அடர்த்தியும் அதிகரிக்கிறது. பின்னர், இந்த மதிப்புக்கு கீழே வெப்பநிலை குறையும் போது, ​​அது விரிவடைகிறது.

இந்த அதிகரிப்பு அதன் லேட்டிஸ் மற்றும் குறைந்த அடர்த்தியுடன் திறந்த ஹைட்ரஜன்-பிணைக்கப்பட்ட பனிக்கட்டி படிகத்தை உருவாக்குவதன் காரணமாகும், இதில் ஒவ்வொரு நீர் மூலக்கூறும் மேலே உள்ள உறுப்பு மற்றும் மற்ற நான்கு மதிப்புகளால் இறுக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் அதிக நிறை இருக்கும் அளவுக்கு வேகமாக நகரும். இந்த நடவடிக்கை நிகழும்போது, ​​​​திரவம் மேலிருந்து கீழாக உறைகிறது. இது முக்கியமான உயிரியல் விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது, இதன் மூலம் குளத்தில் உள்ள பனிக்கட்டியின் அடுக்கு, கடுமையான குளிரில் இருந்து உயிரினங்களை தனிமைப்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, நீரின் இரண்டு கூடுதல் பண்புகள் அதன் ஹைட்ரஜன் பண்புகளுடன் தொடர்புடையவை: குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் மற்றும் ஆவியாதல்.

கட்டமைப்புகளின் விரிவான விளக்கம்

முதல் அளவுகோல் ஒரு பொருளின் 1 கிராம் வெப்பநிலையை 1 டிகிரி செல்சியஸால் உயர்த்த தேவையான அளவு. நீரின் அளவுகளை உயர்த்துவதற்கு ஒப்பீட்டளவில் பெரிய அளவிலான வெப்பம் தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் ஏராளமான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளில் ஈடுபட்டுள்ளது, அவை இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்க உடைக்கப்பட வேண்டும். மூலம், அனைத்து பெரிய பல்லுயிர் உயிரினங்களின் செல்கள் மற்றும் திசுக்களில் H 2 O மிகுதியாக இருப்பதால், செல்களுக்குள் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்கள் குறைக்கப்படுகின்றன. இந்த அம்சம் முக்கியமானது, ஏனெனில் பெரும்பாலான உயிர்வேதியியல் எதிர்வினைகள் விகிதம் உணர்திறன் கொண்டவை.

மேலும் பல திரவங்களை விட கணிசமாக அதிகம். இந்த திடப்பொருளை வாயுவாக மாற்றுவதற்கு அதிக அளவு வெப்பம் தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் உடைக்கப்பட வேண்டும், இதனால் நீர் மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் இடம்பெயர்ந்து கூறப்பட்ட கட்டத்தில் நுழைய முடியும். மாறி உடல்கள் நிரந்தர இருமுனைகள் மற்றும் பிற ஒத்த சேர்மங்கள் மற்றும் அயனியாக்கம் மற்றும் கரைந்தவற்றுடன் தொடர்பு கொள்ளலாம்.

மேலே பட்டியலிடப்பட்டுள்ள பிற பொருட்கள் துருவமுனைப்பு இருந்தால் மட்டுமே தொடர்பு கொள்ள முடியும். இந்த கூறுகளின் கட்டமைப்பில் இந்த கலவை ஈடுபட்டுள்ளது. கூடுதலாக, இது எலக்ட்ரோலைட்டுகளிலிருந்து உருவாகும் இந்த துகள்களைச் சுற்றி சீரமைக்க முடியும், இதனால் நீர் மூலக்கூறுகளின் எதிர்மறை ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் கேஷன்களை நோக்கியதாகவும், நேர்மறை அயனிகள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் அயனிகளை நோக்கியதாகவும் இருக்கும்.

ஒரு விதியாக, மூலக்கூறு படிக லட்டுகள் மற்றும் அணுக்கள் உருவாகின்றன. அதாவது, அயோடின் I 2 இருக்கும் வகையில் கட்டமைக்கப்பட்டிருந்தால், திடமான கார்பன் டை ஆக்சைடில், அதாவது உலர்ந்த பனியில், படிக லேட்டிஸின் முனைகளில் CO 2 மூலக்கூறுகள் உள்ளன. அத்தகைய பொருட்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​​​பனிக்கு ஒரு அயனி படிக லட்டு உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, கிராஃபைட், கார்பனை அடிப்படையாகக் கொண்ட அணு அமைப்பைக் கொண்டிருப்பதால், வைரத்தைப் போலவே அதை மாற்ற முடியாது.

ஒரு டேபிள் உப்பு படிகம் தண்ணீரில் கரைந்தால் என்ன நடக்கும்: துருவ மூலக்கூறுகள் படிகத்தில் உள்ள சார்ஜ் செய்யப்பட்ட கூறுகளுக்கு ஈர்க்கப்படுகின்றன, இது அதன் மேற்பரப்பில் சோடியம் மற்றும் குளோரைட்டின் ஒத்த துகள்கள் உருவாக வழிவகுக்கிறது, இதன் விளைவாக, இந்த உடல்கள் ஒருவருக்கொருவர் விலகுகின்றன. மேலும் அது கரையத் தொடங்குகிறது. இதிலிருந்து பனியானது அயனிப் பிணைப்புடன் கூடிய படிக லட்டியைக் கொண்டிருப்பதை அவதானிக்கலாம். ஒவ்வொரு கரைந்த Na+ பல நீர் மூலக்கூறுகளின் எதிர்மறை முனைகளை ஈர்க்கிறது, ஒவ்வொரு கரைந்த Cl - நேர்மறை முனைகளையும் ஈர்க்கிறது. ஒவ்வொரு அயனியையும் சுற்றியுள்ள ஷெல் தப்பிக்கும் கோளம் என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் பொதுவாக கரைப்பான் துகள்களின் பல அடுக்குகளைக் கொண்டுள்ளது.

உறுப்புகளால் சூழப்பட்ட மாறிகள் அல்லது அயனிகள் சல்பேட் என்று கூறப்படுகிறது. நீர் கரைப்பானாக இருக்கும்போது, ​​அத்தகைய துகள்கள் நீரேற்றமாகின்றன. எனவே, எந்த துருவ மூலக்கூறும் திரவ உடலின் கூறுகளால் தீர்க்கப்படுகிறது. உலர் பனியில், படிக லட்டு வகை மாறாத மொத்த நிலையில் அணுப் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது. படிக பனி (உறைந்த நீர்) மற்றொரு விஷயம். கார்பாக்சிலேஸ்கள் மற்றும் புரோட்டானேட்டட் அமின்கள் போன்ற அயனி கரிம சேர்மங்கள் ஹைட்ராக்சில் மற்றும் கார்போனைல் குழுக்களில் கரையும் தன்மையைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். அத்தகைய கட்டமைப்புகளில் உள்ள துகள்கள் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் நகர்கின்றன, மேலும் அவற்றின் துருவ அமைப்புகள் இந்த உடலுடன் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன.

நிச்சயமாக, ஒரு மூலக்கூறில் உள்ள பிந்தைய குழுக்களின் எண்ணிக்கை அதன் கரைதிறனை பாதிக்கிறது, இது தனிமத்தில் உள்ள பல்வேறு கட்டமைப்புகளின் எதிர்வினையையும் சார்ந்துள்ளது: எடுத்துக்காட்டாக, ஒன்று, இரண்டு மற்றும் மூன்று கார்பன் ஆல்கஹால்கள் தண்ணீரில் கலக்கப்படுகின்றன, ஆனால் ஒற்றை ஹைட்ராக்சில் சேர்மங்களைக் கொண்ட பெரிய ஹைட்ரோகார்பன்கள் திரவங்களில் மிகக் குறைவான நீர்த்துப்போகின்றன.

அறுகோண Ih ஆனது அணு படிக லட்டுக்கு ஒத்த வடிவத்தில் உள்ளது. பனி மற்றும் பூமியில் உள்ள அனைத்து இயற்கை பனிக்கும், இது சரியாகவே தெரிகிறது. நீர் நீராவி (அதாவது ஸ்னோஃப்ளேக்ஸ்) மூலம் வளர்க்கப்படும் பனி படிக லட்டியின் சமச்சீர்மை இதற்கு சான்றாகும். 194 உடன் விண்வெளி குழு P 63/mm இல் அமைந்துள்ளது; D 6h, Laue class 6/mm; β-ஐப் போன்றது, இது 6 ஹெலிகல் அச்சின் பெருக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது (அதைச் சுற்றிலும் வெட்டுவதுடன் கூடுதலாகச் சுழலும்). இது குறைந்த அடர்த்தியுடன் கூடிய திறந்த அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, இங்கு எளிமையான கன (~1/2) அல்லது முகத்தை மையமாகக் கொண்ட கனசதுர (~3/4) கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது செயல்திறன் குறைவாக உள்ளது (~1/3).

சாதாரண பனியுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​CO 2 மூலக்கூறுகளால் பிணைக்கப்பட்ட உலர் பனியின் படிக லட்டு நிலையானது மற்றும் அணுக்கள் சிதைவடையும்போது மட்டுமே மாறுகிறது.

லட்டுகள் மற்றும் அவற்றின் கூறுகளின் விளக்கம்

படிகங்கள் ஒன்றன் மேல் ஒன்றாக அடுக்கப்பட்ட தாள்களைக் கொண்ட படிக வடிவங்களாக கருதப்படலாம். ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உண்மையில் சீரற்றதாக இருக்கும் போது வரிசைப்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் புரோட்டான்கள் நீர் (பனி) மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே சுமார் 5 K க்கும் அதிகமான வெப்பநிலையில் நகர முடியும். உண்மையில், புரோட்டான்கள் ஒரு நிலையான சுரங்கப்பாதை ஓட்டத்தில் குவாண்டம் திரவம் போல் செயல்படும். இது நியூட்ரான்களின் சிதறல் மூலம் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுக்கு இடையில் பாதியிலேயே அவற்றின் சிதறல் அடர்த்தியைக் காட்டுகிறது, இது உள்ளூர்மயமாக்கல் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த இயக்கத்தைக் குறிக்கிறது. இங்கு அணு, மூலக்கூறு படிக லட்டியுடன் பனியின் ஒற்றுமை காணப்படுகிறது.

மூலக்கூறுகள் விமானத்தில் உள்ள மூன்று அண்டை நாடுகளுடன் தொடர்புடைய ஹைட்ரஜன் சங்கிலியின் படிநிலை அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. நான்காவது உறுப்பு கிரகண ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இந்த சங்கிலியின் திசையில் 0.3% குறைவாக இருக்கும், சரியான அறுகோண சமச்சீர்நிலையிலிருந்து சிறிது விலகல் உள்ளது. அனைத்து மூலக்கூறுகளும் ஒரே மூலக்கூறு சூழலை அனுபவிக்கின்றன. ஒவ்வொரு "பெட்டியிலும்" இடைநிலை நீர் துகள்களைத் தக்கவைக்க போதுமான இடம் உள்ளது. பொதுவாகக் கருதப்படாவிட்டாலும், அவை சமீபத்தில் தூள் செய்யப்பட்ட பனிக்கட்டி படிக லட்டியிலிருந்து நியூட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷனால் திறம்பட கண்டறியப்பட்டன.

பொருட்களின் மாற்றம்

அறுகோண உடல் திரவ மற்றும் வாயு நீர் 0.01 °C, 612 Pa, திட உறுப்புகள் மூன்று -21.985 °C, 209.9 MPa, பதினொரு மற்றும் இரண்டு -199.8 °C, 70 MPa, மற்றும் -34 .7 °C, 212.9 MPa மூன்று புள்ளிகள் உள்ளன. . அறுகோண பனியின் மின்கடத்தா மாறிலி 97.5 ஆகும்.

இந்த உறுப்பு உருகும் வளைவு MPa ஆல் வழங்கப்படுகிறது. மாநிலத்தின் சமன்பாடுகள் கிடைக்கின்றன, அவற்றுடன் அறுகோண பனியின் வெப்பநிலை மற்றும் அதன் நீர்நிலை இடைநீக்கங்களுடன் இயற்பியல் பண்புகளில் ஏற்படும் மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய சில எளிய ஏற்றத்தாழ்வுகள் உள்ளன. கடினத்தன்மை டிகிரிகளில் மாறுபடுகிறது, ஜிப்சம் (≤2) 0°C இல் சுமார் அல்லது அதற்குக் கீழே, ஃபெல்ட்ஸ்பார் அளவுகளுக்கு (6 இல் -80°C, முழுமையான கடினத்தன்மையில் (>24 மடங்கு) அசாதாரணமான பெரிய மாற்றம்).

பனியின் அறுகோண படிக லேட்டிஸ் அறுகோண தகடுகள் மற்றும் நெடுவரிசைகளை உருவாக்குகிறது, அங்கு மேல் மற்றும் கீழ் முகங்கள் 5.57 μJ செமீ -2 என்டல்பி கொண்ட அடித்தள விமானங்கள் (0 0 0 1), மற்றும் பிற சமமான பக்க விமானங்கள் ப்ரிஸம் பாகங்கள் (1) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. 0 -1 0) உடன் 5.94 µJ cm -2. 6.90 μJ ˣ cm -2 உடன் இரண்டாம் நிலை மேற்பரப்புகள் (1 1 -2 0) கட்டமைப்புகளின் பக்கங்களால் உருவாக்கப்பட்ட விமானங்களுடன் உருவாக்கப்படலாம்.

இந்த அமைப்பு, அதிகரிக்கும் அழுத்தத்துடன் (கன மற்றும் குறைந்த அடர்த்தி உருவமற்ற பனி போன்ற) வெப்ப கடத்துத்திறனில் ஒழுங்கற்ற குறைவைக் காட்டுகிறது, ஆனால் பெரும்பாலான படிகங்களிலிருந்து வேறுபடுகிறது. இது ஹைட்ரஜன் பிணைப்பில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் ஏற்படுகிறது, இது பனி மற்றும் நீரின் படிக லேட்டிஸில் ஒலியின் குறுக்கு வேகத்தை குறைக்கிறது.

பெரிய படிக மாதிரிகள் மற்றும் விரும்பிய பனி மேற்பரப்பை எவ்வாறு தயாரிப்பது என்பதை விவரிக்கும் முறைகள் உள்ளன. ஆய்வின் கீழ் உள்ள அறுகோண உடலின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு மொத்த அமைப்பிற்குள் இருப்பதை விட அதிகமாக வரிசைப்படுத்தப்படும் என்று கருதப்படுகிறது. அறுகோண பனியின் அடித்தள மேற்பரப்பின் கீழ் மேற்பரப்பு H O சங்கிலியில் மேல் இரண்டு அடுக்குகளுக்கு (L1 மற்றும் L2) இடையே ஒரு கட்டமைப்பு சமச்சீரற்ற தன்மை இருப்பதை கட்ட-லட்டு அதிர்வெண்-ஊசலாடும் மாறுபாடு நிறமாலைக் காட்டுகிறது. அறுகோணங்களின் மேல் அடுக்குகளில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் (L1 O ··· HO L2) இரண்டாவது அடுக்கில் மேல் குவிப்புக்கு (L1 OH ··· O L2) ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டதை விட வலுவானவை. ஊடாடும் அறுகோண பனி கட்டமைப்புகள் கிடைக்கின்றன.

வளர்ச்சியின் அம்சங்கள்

ஐஸ் அணுக்கருவுக்கு தேவையான குறைந்தபட்ச நீர் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை தோராயமாக 275 ± 25 ஆகும், இது 280 ஐக் கொண்ட முழுமையான ஐகோசஹெட்ரல் கிளஸ்டருக்கு சமம். மொத்த நீரைக் காட்டிலும் காற்று-நீர் இடைமுகத்தில் 10 10 என்ற காரணியில் உருவாக்கம் ஏற்படுகிறது. பனி படிகங்களின் வளர்ச்சி வெவ்வேறு ஆற்றல்களின் வெவ்வேறு வளர்ச்சி விகிதங்களைப் பொறுத்தது. உயிரியல் மாதிரிகள், உணவு மற்றும் உறுப்புகளின் கிரையோபிரசர்வேஷனின் போது நீர் உறைபனியிலிருந்து பாதுகாக்கப்பட வேண்டும்.

இது பொதுவாக விரைவான குளிரூட்டும் விகிதங்கள், சிறிய மாதிரிகள் மற்றும் ஒரு கிரையோகன்சர்வேட்டரைப் பயன்படுத்துதல் மற்றும் பனிக்கட்டியை அணுக்கருவாக்கி செல் சேதத்தைத் தடுப்பதற்கான அழுத்தத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. பனி/திரவத்தின் இலவச ஆற்றல் வளிமண்டல அழுத்தத்தில் ~30 mJ/m2 இலிருந்து 200 MPa இல் 40 mJ/m2 ஆக அதிகரிக்கிறது, இது இந்த விளைவு ஏற்படுவதற்கான காரணத்தைக் குறிக்கிறது.

மாற்றாக, அவை ப்ரிஸம் மேற்பரப்புகளிலிருந்து (S2), ஃபிளாஷ்-உறைந்த அல்லது தொந்தரவு செய்யப்பட்ட ஏரிகளின் தோராயமாக தொந்தரவு செய்யப்பட்ட பரப்புகளில் இருந்து மிக வேகமாக வளரக்கூடும். முகங்களின் வளர்ச்சி (1 1 -2 0) குறைந்தபட்சம் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், ஆனால் அவற்றை ஒரு ப்ரிஸத்தின் தளங்களாக மாற்றுகிறது. பனி படிக வளர்ச்சி தரவு முழுமையாக ஆராயப்பட்டது. வெவ்வேறு முகங்களின் உறுப்புகளின் ஒப்பீட்டு வளர்ச்சி விகிதங்கள் அதிக அளவு கூட்டு நீரேற்றத்தை உருவாக்கும் திறனைப் பொறுத்தது. சுற்றியுள்ள நீரின் (குறைந்த) வெப்பநிலை பனிக்கட்டியின் கிளைகளின் அளவை தீர்மானிக்கிறது. துகள் வளர்ச்சியானது குறைந்த அளவிலான சூப்பர்கூலிங்கில் பரவல் விகிதத்தால் வரையறுக்கப்படுகிறது, அதாவது.<2 ° C, что приводит к большему их количеству.

ஆனால் இது வளர்ச்சி இயக்கவியலால் குறைந்த டிகிரி > 4 டிகிரி செல்சியஸ் அளவுகளில் வரையறுக்கப்படுகிறது, இது ஊசி போன்ற வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த வடிவம் உலர்ந்த பனிக்கட்டியின் அமைப்பைப் போன்றது (அறுகோண அமைப்புடன் கூடிய படிக லட்டு உள்ளது), மேற்பரப்பு வளர்ச்சியின் வெவ்வேறு பண்புகள் மற்றும் ஸ்னோஃப்ளேக்கின் தட்டையான வடிவங்களுக்குப் பின்னால் இருக்கும் சுற்றியுள்ள (சூப்பர்கூல்டு) நீரின் வெப்பநிலை.

வளிமண்டலத்தில் பனி உருவாக்கம் மேகங்களின் உருவாக்கம் மற்றும் பண்புகளை ஆழமாக பாதிக்கிறது. ஆண்டுக்கு மில்லியன் கணக்கான டன்கள் வளிமண்டலத்தில் நுழையும் பாலைவன தூசியில் காணப்படும் Feldspars, முக்கியமான உருவாக்கம் ஆகும். கணினி உருவகப்படுத்துதல்கள் உயர் ஆற்றல் கொண்ட மேற்பரப்பு விமானங்களில் பிரிஸ்மாடிக் பனி படிகங்களின் விமானங்களின் அணுக்கருவின் காரணமாக இருப்பதாகக் காட்டுகின்றன.

வேறு சில உறுப்புகள் மற்றும் லட்டுகள்

கரைசல்கள் (மிகச் சிறிய அளவு ஹீலியம் மற்றும் ஹைட்ரஜனைத் தவிர, அவை இடைவெளிகளில் நுழையலாம்) வளிமண்டல அழுத்தத்தில் Ih கட்டமைப்பில் இணைக்கப்பட முடியாது, ஆனால் அவை மேற்பரப்பு அல்லது மைக்ரோ கிரிஸ்டலின் உடலின் துகள்களுக்கு இடையில் ஒரு உருவமற்ற அடுக்குக்கு கட்டாயப்படுத்தப்படுகின்றன. உலர் பனியின் படிக லேட்டிஸின் தளங்களில் வேறு சில கூறுகள் உள்ளன: NH 4 + மற்றும் Cl - போன்ற குழப்பமான அயனிகள், Na + மற்றும் SO போன்ற மற்ற காஸ்மோட்ரோபிக் பொருட்களை விட எளிதாக திரவத்தின் உறைபனியில் சேர்க்கப்படுகின்றன. 4 2-, படிகங்களுக்கு இடையில் மீதமுள்ள திரவத்தின் மெல்லிய படலத்தை உருவாக்குவதால், அவற்றின் நீக்கம் சாத்தியமற்றது. இது மேற்பரப்பு நீரின் விலகல் காரணமாக மீதமுள்ள கட்டணங்களை சமநிலைப்படுத்துவதன் காரணமாக மேற்பரப்பை மின் சார்ஜ் செய்ய வழிவகுக்கும் (இது காந்த கதிர்வீச்சையும் ஏற்படுத்தும்) மற்றும் மீதமுள்ள திரவப் படங்களின் pH இல் மாற்றம், எடுத்துக்காட்டாக NH 4 2 SO 4 அதிகமாகிறது. அமிலம் மற்றும் NaCl அதிக காரமாகிறது.

அவை பனி படிக லட்டியின் முகங்களுக்கு செங்குத்தாக, இணைக்கப்பட்ட அடுத்த அடுக்கைக் காட்டுகின்றன (O-கருப்பு அணுக்களுடன்). அவை மெதுவாக வளரும் அடித்தள மேற்பரப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன (0 0 0 1), தனிமைப்படுத்தப்பட்ட நீர் மூலக்கூறுகள் மட்டுமே இணைக்கப்பட்டுள்ளன. வேகமாக வளர்ந்து வரும் (1 0 -1 0) ஒரு ப்ரிஸத்தின் மேற்பரப்பு, புதிதாக இணைக்கப்பட்ட துகள்களின் ஜோடிகள் ஒன்றோடொன்று ஹைட்ரஜனுடன் பிணைக்க முடியும் (ஒரு பிணைப்பு / தனிமத்தின் இரண்டு மூலக்கூறுகள்). வேகமாக வளரும் முகம் (1 1 -2 0) (இரண்டாம் நிலை ப்ரிஸ்மாடிக்), இதில் புதிதாக இணைக்கப்பட்ட துகள்களின் சங்கிலிகள் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பினால் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்ளலாம். அதன் சங்கிலி/உறுப்பு மூலக்கூறுகளில் ஒன்று, ப்ரிஸத்தின் இரு பக்கங்களாகப் பிரித்து மாற்றத்தை ஊக்குவிக்கும் முகடுகளை உருவாக்கும் ஒரு வடிவமாகும்.

பூஜ்ஜிய புள்ளி என்ட்ரோபி

kBˣ Ln ( என்

இந்த துறையில் விஞ்ஞானிகள் மற்றும் அவர்களின் படைப்புகள்

S 0 = என வரையறுக்கலாம் kBˣ Ln ( என் E0), இங்கு k B என்பது போல்ட்ஸ்மேனின் மாறிலி, N E என்பது ஆற்றல் E இல் உள்ள கட்டமைப்புகளின் எண்ணிக்கை, மற்றும் E0 என்பது மிகக் குறைந்த ஆற்றல். பூஜ்ஜிய கெல்வினில் உள்ள அறுகோண பனியின் என்ட்ரோபிக்கான இந்த மதிப்பு வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதியை மீறவில்லை, "முழு பூஜ்ஜியத்தில் ஒரு சிறந்த படிகத்தின் என்ட்ரோபி சரியாக பூஜ்ஜியமாகும்", ஏனெனில் இந்த கூறுகள் மற்றும் துகள்கள் சிறந்தவை அல்ல மற்றும் ஒழுங்கற்ற ஹைட்ரஜன் பிணைப்பைக் கொண்டுள்ளன.

இந்த உடலில், ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு சீரற்றது மற்றும் விரைவாக மாறுகிறது. இந்த கட்டமைப்புகள் ஆற்றலில் சரியாக சமமாக இல்லை, ஆனால் மிக அதிக எண்ணிக்கையிலான ஆற்றல்மிக்க நெருக்கமான நிலைகளுக்கு நீட்டிக்கப்படுகின்றன மற்றும் "பனியின் விதிகளுக்கு" கீழ்ப்படிகின்றன. ஜீரோ பாயின்ட் என்ட்ரோபி என்பது பொருள் முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு (0 K = -273.15 °C) குளிரூட்டப்பட்டாலும் கூட இருக்கும் கோளாறு ஆகும். அறுகோண பனி 3.41 (±0.2) ˣ mol -1 ˣ K -1 க்கான சோதனைக் குழப்பத்தை ஏற்படுத்துகிறது. கோட்பாட்டளவில், அறியப்பட்ட பனி படிகங்களின் பூஜ்ஜிய என்ட்ரோபியை சோதனை ரீதியாக தீர்மானிப்பதை விட அதிக துல்லியத்துடன் (குறைபாடுகள் மற்றும் ஆற்றல் நிலை சிதறலை புறக்கணித்தல்) கணக்கிட முடியும்.

மொத்த பனியில் உள்ள புரோட்டான்களின் வரிசை வரிசைப்படுத்தப்படவில்லை என்றாலும், தொங்கும் H அணுக்கள் மற்றும் O தனி ஜோடிகளின் பட்டைகள் (வரிசைப்படுத்தப்பட்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுடன் பூஜ்ஜிய என்ட்ரோபி) வடிவில் கூறப்பட்ட துகள்களின் வரிசையை மேற்பரப்பு விரும்புகிறது. பூஜ்ஜிய புள்ளி ZPE, J ˣ mol -1 ˣ K -1 மற்றும் பிறவற்றின் கோளாறு கண்டறியப்பட்டது. மேலே உள்ள எல்லாவற்றிலிருந்தும், பனியின் சிறப்பியல்பு என்ன வகையான படிக லட்டுகள் என்பது தெளிவாகவும் புரிந்துகொள்ளக்கூடியதாகவும் உள்ளது.

ஓ.வி. மோசின், ஐ. இக்னாடோவ் (பல்கேரியா)

சிறுகுறிப்பு நமது கிரகத்தில் உயிர்களை ஆதரிப்பதில் பனியின் முக்கியத்துவத்தை குறைத்து மதிப்பிட முடியாது. தாவரங்கள் மற்றும் விலங்குகளின் வாழ்க்கை நிலைமைகள் மற்றும் பல்வேறு வகையான மனித பொருளாதார நடவடிக்கைகளில் பனி பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. நீர், பனிக்கட்டி, அதன் குறைந்த அடர்த்தி காரணமாக, இயற்கையில் மிதக்கும் திரையின் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது, ஆறுகள் மற்றும் நீர்த்தேக்கங்களை மேலும் உறைபனியிலிருந்து பாதுகாக்கிறது மற்றும் நீருக்கடியில் வசிப்பவர்களின் வாழ்க்கையைப் பாதுகாக்கிறது. பல்வேறு நோக்கங்களுக்காக பனியைப் பயன்படுத்துதல் (பனியைத் தக்கவைத்தல், பனிக்கட்டிகளைக் கட்டுதல் மற்றும் சமவெப்பக் கிடங்குகள், சேமிப்பு வசதிகள் மற்றும் சுரங்கங்களில் பனி நிரப்புதல்) ஐஸ் இன்ஜினியரிங், ஸ்னோ இன்ஜினியரிங், பெர்மாஃப்ரோஸ்ட் போன்ற பல ஹைட்ரோமீட்டோரோலாஜிக்கல் மற்றும் இன்ஜினியரிங் அறிவியல் பிரிவுகளுக்கு உட்பட்டது. பொறியியல், அத்துடன் சிறப்பு பனி உளவு சேவைகள் மற்றும் பனி உடைக்கும் போக்குவரத்து மற்றும் பனி அகற்றும் கருவிகளின் செயல்பாடுகள். இயற்கையான பனி உணவு பொருட்கள், உயிரியல் மற்றும் மருத்துவ தயாரிப்புகளை சேமிக்கவும் குளிரூட்டவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதற்காக இது சிறப்பாக தயாரிக்கப்பட்டு தயாரிக்கப்படுகிறது, மேலும் ஐஸ் உருகுவதன் மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட உருகிய நீர் நாட்டுப்புற மருத்துவத்தில் வளர்சிதை மாற்றத்தை அதிகரிக்கவும் உடலில் இருந்து நச்சுகளை அகற்றவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கட்டுரை வாசகருக்கு அதிகம் அறியப்படாத புதிய பண்புகள் மற்றும் பனிக்கட்டியின் மாற்றங்களை அறிமுகப்படுத்துகிறது.

பனி என்பது நீரின் ஒரு படிக வடிவமாகும், இது சமீபத்திய தரவுகளின்படி, பதினான்கு கட்டமைப்பு மாற்றங்களைக் கொண்டுள்ளது. அவற்றில் படிக (இயற்கை பனி) மற்றும் உருவமற்ற (கன பனி) மற்றும் மெட்டாஸ்டேபிள் மாற்றங்கள் உள்ளன, அவை பனியின் படிக லட்டியை உருவாக்கும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட நீர் மூலக்கூறுகளின் பரஸ்பர ஏற்பாடு மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளில் ஒருவருக்கொருவர் வேறுபடுகின்றன. அறுகோண லேட்டிஸில் படிகமாக்கும் பழக்கமான இயற்கை பனி I h தவிர, அவை அனைத்தும் கவர்ச்சியான நிலைமைகளின் கீழ் உருவாகின்றன - உலர் பனி மற்றும் திரவ நைட்ரஜனின் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை மற்றும் ஆயிரக்கணக்கான வளிமண்டலங்களின் உயர் அழுத்தங்களில், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் கோணங்களில் நீர் மூலக்கூறில் மாற்றம் மற்றும் படிக அமைப்புகள் உருவாகின்றன, அவை அறுகோணத்திலிருந்து வேறுபட்டவை. இத்தகைய நிலைமைகள் விண்வெளியில் இருப்பதைப் போன்றது மற்றும் பூமியில் ஏற்படாது.

இயற்கையில், பனி முக்கியமாக ஒரு படிக வகையால் குறிப்பிடப்படுகிறது, ஒரு அறுகோண லட்டியில் படிகமாக்குகிறது, இது வைரத்தின் கட்டமைப்பை நினைவூட்டுகிறது, அங்கு ஒவ்வொரு நீர் மூலக்கூறும் நான்கு அருகிலுள்ள மூலக்கூறுகளால் சூழப்பட்டுள்ளது, அதிலிருந்து சமமான தூரத்தில் 2.76 ஆங்ஸ்ட்ராம்களுக்கு சமமாக அமைந்துள்ளது. வழக்கமான டெட்ராஹெட்ரானின் முனைகளில். குறைந்த ஒருங்கிணைப்பு எண் காரணமாக, பனியின் அமைப்பு ரெட்டிகுலர் ஆகும், இது அதன் குறைந்த அடர்த்தியை பாதிக்கிறது, இது 0.931 g/cm 3 ஆகும்.

பனியின் மிகவும் அசாதாரணமான சொத்து அதன் அற்புதமான வெளிப்புற வெளிப்பாடுகள் ஆகும். அதே படிக அமைப்புடன், இது முற்றிலும் மாறுபட்டதாக இருக்கும், வெளிப்படையான ஆலங்கட்டி மற்றும் பனிக்கட்டிகள், பஞ்சுபோன்ற பனியின் செதில்கள், பனியின் அடர்த்தியான பளபளப்பான மேலோடு அல்லது மாபெரும் பனிப்பாறை வெகுஜனங்களின் வடிவத்தில் இருக்கும். கான்டினென்டல், மிதக்கும் மற்றும் நிலத்தடி பனி, அதே போல் பனி மற்றும் உறைபனி வடிவில் பனி இயற்கையில் ஏற்படுகிறது. இது மக்கள் வாழும் அனைத்து பகுதிகளிலும் பரவலாக உள்ளது. பெரிய அளவில் சேகரிக்கப்படும் போது, ​​பனி மற்றும் பனி தனிப்பட்ட படிகங்கள் அல்லது ஸ்னோஃப்ளேக்குகளிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபட்ட பண்புகளுடன் சிறப்பு கட்டமைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. இயற்கையான பனி முக்கியமாக வண்டல்-உருமாற்ற தோற்றம் கொண்ட பனியால் உருவாகிறது, இது திடமான வளிமண்டல மழைவீழ்ச்சியிலிருந்து உருவாகிறது, இது அடுத்தடுத்த சுருக்கம் மற்றும் மறுபடிகமயமாக்கலின் விளைவாகும். இயற்கை பனியின் ஒரு சிறப்பியல்பு அம்சம் தானியத்தன்மை மற்றும் கட்டுகள் ஆகும். தானியமானது மறுபடிகமயமாக்கல் செயல்முறைகளால் ஏற்படுகிறது; பனிப்பாறை பனியின் ஒவ்வொரு தானியமும் ஒழுங்கற்ற வடிவிலான படிகமாகும், இது பனிக்கட்டியில் உள்ள மற்ற படிகங்களுடன் நெருக்கமாக உள்ளது, இதனால் ஒரு படிகத்தின் புரோட்ரஷன்கள் மற்றொன்றின் இடைவெளிகளில் இறுக்கமாக பொருந்துகின்றன. இந்த வகை பனி பாலிகிரிஸ்டலின் என்று அழைக்கப்படுகிறது. அதில், ஒவ்வொரு பனி படிகமும், படிகத்தின் ஒளியியல் அச்சின் திசைக்கு செங்குத்தாக அடித்தள விமானத்தில் ஒன்றுடன் ஒன்று ஒன்றுடன் ஒன்று மிக மெல்லிய இலைகளின் ஒரு அடுக்கு ஆகும்.

பூமியில் உள்ள மொத்த பனி இருப்பு சுமார் 30 மில்லியன் என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. கிமீ 3(அட்டவணை 1). பெரும்பாலான பனி அண்டார்டிகாவில் குவிந்துள்ளது, அங்கு அதன் அடுக்கு தடிமன் 4 ஐ அடைகிறது கி.மீ.சூரிய குடும்பத்தின் கிரகங்கள் மற்றும் வால்மீன்களில் பனி இருப்பதற்கான சான்றுகளும் உள்ளன. நமது கிரகத்தின் காலநிலை மற்றும் அதில் வாழும் உயிரினங்களின் வாழ்விடத்திற்கு பனி மிகவும் முக்கியமானது - விஞ்ஞானிகள் பனிக்கட்டிக்கு ஒரு சிறப்பு சூழலை நியமித்துள்ளனர் - கிரையோஸ்பியர், அதன் எல்லைகள் வளிமண்டலத்தில் உயரமாகவும் பூமியின் மேலோட்டத்தில் ஆழமாகவும் நீண்டுள்ளது.

மேசை 1. பனியின் அளவு, விநியோகம் மற்றும் வாழ்நாள்.

பனி படிகங்கள் அவற்றின் வடிவம் மற்றும் விகிதாச்சாரத்தில் தனித்துவமானது. ஒரு ஐஸ் படிகம் உட்பட எந்த வளரும் இயற்கை படிகமும் எப்போதும் ஒரு சிறந்த வழக்கமான படிக லட்டியை உருவாக்க முயற்சிக்கிறது, ஏனெனில் இது அதன் குறைந்தபட்ச உள் ஆற்றலின் பார்வையில் நன்மை பயக்கும். அறியப்பட்டபடி எந்த அசுத்தங்களும் படிகத்தின் வடிவத்தை சிதைக்கின்றன, எனவே, நீர் படிகமாக்கும்போது, ​​​​நீர் மூலக்கூறுகள் முதலில் லட்டுக்குள் கட்டமைக்கப்படுகின்றன, மேலும் வெளிநாட்டு அணுக்கள் மற்றும் தூய்மையற்ற மூலக்கூறுகள் திரவத்திற்குள் கட்டாயப்படுத்தப்படுகின்றன. அசுத்தங்கள் எங்கும் செல்லாதபோது மட்டுமே, ஐஸ் படிகமானது அவற்றை அதன் கட்டமைப்பில் ஒருங்கிணைக்கத் தொடங்குகிறது அல்லது அவற்றை வெற்று காப்ஸ்யூல்கள் வடிவில் செறிவூட்டப்பட்ட உறைபனி அல்லாத திரவத்துடன் - உப்புநீருடன் விட்டுவிடுகிறது. எனவே, கடல் பனி புதியது மற்றும் அசுத்தமான நீர்நிலைகள் கூட வெளிப்படையான மற்றும் சுத்தமான பனியால் மூடப்பட்டிருக்கும். பனி உருகும்போது, ​​​​அது அசுத்தங்களை உப்புநீரில் இடமாற்றம் செய்கிறது. ஒரு கிரக அளவில், நீரின் உறைதல் மற்றும் உருகுதல் நிகழ்வு, நீரின் ஆவியாதல் மற்றும் ஒடுக்கம் ஆகியவற்றுடன், ஒரு பிரம்மாண்டமான சுத்திகரிப்பு செயல்முறையின் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது, இதில் பூமியில் உள்ள நீர் தொடர்ந்து தன்னைத் தூய்மைப்படுத்துகிறது.

மேசை 2. பனியின் சில இயற்பியல் பண்புகள் I.

சொத்து	பொருள்	குறிப்பு
வெப்ப திறன், கலோரி/(g °C) உருகும் வெப்பம், cal/g ஆவியாதல் வெப்பம், cal/g		வெப்பநிலை குறைவதால் பெரிதும் குறைகிறது
வெப்ப விரிவாக்க குணகம், 1/°C	9.1 10 -5 (0 °C)	பாலிகிரிஸ்டலின் பனி
வெப்ப கடத்துத்திறன், கலோரி/(செ.மீ நொடி °C)		பாலிகிரிஸ்டலின் பனி
ஒளிவிலகல்:		பாலிகிரிஸ்டலின் பனி
குறிப்பிட்ட மின் கடத்துத்திறன், ஓம் -1 செமீ -1		வெளிப்படையான செயல்படுத்தும் ஆற்றல் 11 kcal/mol
மேற்பரப்பு மின் கடத்துத்திறன், ஓம் -1		வெளிப்படையான செயல்படுத்தும் ஆற்றல் 32 kcal/mol
யங்ஸ் மாடுலஸ் ஆஃப் எலாஸ்டிசிட்டி, டைன்/செமீ2	9 10 10 (-5 °C)	பாலிகிரிஸ்டலின் பனி
எதிர்ப்பு, MN/m 2: நசுக்குகிறது		பாலிகிரிஸ்டலின் பனி பாலிகிரிஸ்டலின் பனி பாலிகிரிஸ்டலின் பனி
டைனமிக் பாகுத்தன்மை, சமநிலை		பாலிகிரிஸ்டலின் பனி
சிதைவு மற்றும் இயந்திர தளர்வு போது செயல்படுத்தும் ஆற்றல், kcal/mol		0.0361 kcal/(mol °C) 0 முதல் 273.16 K வரை நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது

1 cal/(g °C)=4.186 kJ/(kg K); 1 ஓம் -1 செமீ -1 =100 சிம்/மீ; 1 டைன் = 10 -5 N ; 1 N = 1 கிலோ m/s²; 1 டைன்/செமீ=10 -7 என்/மீ; 1 cal/(cm·sec°C)=418.68 W/(m·K); 1 போஸ் = g/cm s = 10 -1 N நொடி/m 2 .

பூமியில் பனியின் பரவலான பரவல் காரணமாக, பனியின் இயற்பியல் பண்புகளில் (அட்டவணை 2) மற்ற பொருட்களின் பண்புகளில் உள்ள வேறுபாடு பல இயற்கை செயல்முறைகளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. ஐஸ் பல உயிர்வாழும் பண்புகள் மற்றும் முரண்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது - அடர்த்தி, அழுத்தம், அளவு, வெப்ப கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றில் முரண்பாடுகள். நீர் மூலக்கூறுகளை ஒரு படிகமாக வைத்திருக்கும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இல்லை என்றால், பனி -90 ° C இல் உருகும். ஆனால் நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இருப்பதால் இது நடக்காது. தண்ணீரை விட அதன் குறைந்த அடர்த்தி காரணமாக, பனியானது நீரின் மேற்பரப்பில் மிதக்கும் உறையை உருவாக்குகிறது, ஆறுகள் மற்றும் நீர்த்தேக்கங்களை கீழே உறைபனியிலிருந்து பாதுகாக்கிறது, ஏனெனில் அதன் வெப்ப கடத்துத்திறன் தண்ணீரை விட மிகக் குறைவு. இந்த வழக்கில், குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் அளவு +3.98 °C (படம் 1) இல் காணப்படுகிறது. 0 0 C க்கு தண்ணீரை மேலும் குளிரூட்டுவது படிப்படியாக குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது, ஆனால் நீர் பனியாக மாறும் போது அதன் அளவு கிட்டத்தட்ட 10% அதிகரிக்கிறது. நீரின் இந்த நடத்தை தண்ணீரில் ஒரே நேரத்தில் இரண்டு சமநிலை நிலைகளின் இருப்பைக் குறிக்கிறது - திரவ மற்றும் குவாசிகிரிஸ்டலின், குவாசிகிரிஸ்டல்களுடன் ஒப்புமை மூலம், படிக லட்டு ஒரு குறிப்பிட்ட கால அமைப்பைக் கொண்டிருப்பது மட்டுமல்லாமல், வெவ்வேறு வரிசைகளின் சமச்சீர் அச்சுகளையும் கொண்டுள்ளது, முன்பு இருந்தவை. படிகவியலாளர்களின் கருத்துக்களுக்கு முரணானது. இந்த கோட்பாடு, முதலில் பிரபல ரஷ்ய தத்துவார்த்த இயற்பியலாளர் யா. ஐ. ஃபிரெங்கால் முன்வைக்கப்பட்டது, சில திரவ மூலக்கூறுகள் ஒரு குவாசிகிரிஸ்டலின் கட்டமைப்பை உருவாக்குகின்றன, மீதமுள்ள மூலக்கூறுகள் வாயு போன்றது, தொகுதி முழுவதும் சுதந்திரமாக நகரும் என்ற அனுமானத்தின் அடிப்படையில் அமைந்துள்ளது. எந்தவொரு நிலையான நீர் மூலக்கூறின் சிறிய அருகாமையில் மூலக்கூறுகளின் விநியோகம் ஒரு குறிப்பிட்ட வரிசைமுறையைக் கொண்டுள்ளது, இது மிகவும் தளர்வானதாக இருந்தாலும், படிகத்தை ஓரளவு நினைவூட்டுகிறது. இந்த காரணத்திற்காக, நீரின் அமைப்பு சில சமயங்களில் குவாசிகிரிஸ்டலின் அல்லது படிகமாக அழைக்கப்படுகிறது, அதாவது, அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் ஒப்பீட்டு அமைப்பில் சமச்சீர் மற்றும் வரிசையைக் கொண்டுள்ளது.

அரிசி. 1. வெப்பநிலையில் குறிப்பிட்ட அளவு பனி மற்றும் நீரின் சார்பு

மற்றொரு பண்பு என்னவென்றால், பனி ஓட்டத்தின் வேகம் செயல்படுத்தும் ஆற்றலுக்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகவும், முழுமையான வெப்பநிலைக்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகவும் இருக்கும், இதனால் வெப்பநிலை குறைவதால், பனி அதன் பண்புகளில் முற்றிலும் திடமான உடலை நெருங்குகிறது. சராசரியாக, உருகுவதற்கு நெருக்கமான வெப்பநிலையில், பனியின் திரவம் பாறைகளை விட 10 6 மடங்கு அதிகமாகும். அதன் திரவத்தன்மை காரணமாக, பனி ஒரே இடத்தில் குவிவதில்லை, ஆனால் தொடர்ந்து பனிப்பாறைகள் வடிவில் நகரும். பாலிகிரிஸ்டலின் பனிக்கட்டிக்கான ஓட்டம் வேகம் மற்றும் அழுத்தத்திற்கு இடையேயான உறவு மிகைப்படுத்தப்பட்டதாகும்; ஒரு சக்தி சமன்பாட்டின் மூலம் தோராயமாக விவரிக்கப்படும் போது, ​​மின்னழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது அடுக்கு அதிகரிக்கிறது.

ஒளிக்கதிர்கள் பனி படிகத்தின் வழியாக செல்வதால், காணக்கூடிய ஒளி நடைமுறையில் பனியால் உறிஞ்சப்படுவதில்லை, ஆனால் இது புற ஊதா கதிர்வீச்சு மற்றும் சூரியனில் இருந்து வரும் பெரும்பாலான அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சைத் தடுக்கிறது. நிறமாலையின் இந்தப் பகுதிகளில், ஸ்பெக்ட்ரமின் இந்தப் பகுதிகளில் ஒளியின் உறிஞ்சுதல் குணகம் மிக அதிகமாக இருப்பதால், பனி முற்றிலும் கருப்பு நிறத்தில் தோன்றுகிறது. பனி படிகங்களைப் போலன்றி, பனியில் விழும் வெள்ளை ஒளி உறிஞ்சப்படுவதில்லை, ஆனால் பனிக்கட்டிகளில் பல முறை ஒளிவிலகல் செய்யப்பட்டு அவற்றின் முகங்களிலிருந்து பிரதிபலிக்கிறது. அதனால்தான் பனி வெள்ளையாகத் தெரிகிறது.

பனி (0.45) மற்றும் பனி (0.95 வரை) ஆகியவற்றின் மிக உயர்ந்த பிரதிபலிப்பு காரணமாக, அவற்றின் பரப்பளவு ஆண்டுக்கு சராசரியாக 72 மில்லியன் கிமீ ஆகும். கிமீ 2இரண்டு அரைக்கோளங்களின் உயர் மற்றும் நடுத்தர அட்சரேகைகளில் - இது சூரிய வெப்பத்தை இயல்பை விட 65% குறைவாகப் பெறுகிறது மற்றும் பூமியின் மேற்பரப்பை குளிர்விக்கும் சக்திவாய்ந்த ஆதாரமாகும், இது நவீன அட்சரேகை காலநிலை மண்டலத்தை பெரும்பாலும் தீர்மானிக்கிறது. கோடையில், துருவப் பகுதிகளில், பூமத்திய ரேகை மண்டலத்தை விட சூரிய கதிர்வீச்சு அதிகமாக உள்ளது, இருப்பினும், வெப்பநிலை குறைவாகவே உள்ளது, ஏனெனில் உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பத்தின் கணிசமான பகுதி பனி உருகுவதற்கு செலவிடப்படுகிறது, இது மிகவும் அதிக வெப்பம் உருகும்.

பனியின் மற்ற அசாதாரண பண்புகள் அதன் வளரும் படிகங்களால் மின்காந்த கதிர்வீச்சை உருவாக்குவது அடங்கும். தண்ணீரில் கரைந்துள்ள பெரும்பாலான அசுத்தங்கள் பனிக்கட்டி வளரத் தொடங்கும் போது அதற்கு மாற்றப்படுவதில்லை என்பது அறியப்படுகிறது; அவை உறைந்துவிட்டன. எனவே, அசுத்தமான குட்டையில் கூட, பனி படம் சுத்தமாகவும் வெளிப்படையாகவும் இருக்கும். இந்த வழக்கில், திட மற்றும் திரவ ஊடகங்களின் எல்லையில் அசுத்தங்கள் குவிந்து, வெவ்வேறு அறிகுறிகளின் மின் கட்டணங்களின் இரண்டு அடுக்குகளின் வடிவத்தில், இது சாத்தியக்கூறுகளில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாட்டை ஏற்படுத்துகிறது. அசுத்தங்களின் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அடுக்கு இளம் பனியின் கீழ் எல்லையுடன் நகர்கிறது மற்றும் மின்காந்த அலைகளை வெளியிடுகிறது. இதற்கு நன்றி, படிகமயமாக்கல் செயல்முறையை விரிவாகக் காணலாம். இவ்வாறு, ஒரு ஊசி வடிவில் நீளமாக வளரும் ஒரு படிகமானது பக்கவாட்டு செயல்முறைகளால் மூடப்பட்டதை விட வித்தியாசமாக வெளியிடுகிறது, மேலும் வளரும் தானியங்களின் கதிர்வீச்சு படிகங்கள் வெடிக்கும் போது ஏற்படும் கதிர்வீச்சிலிருந்து வேறுபடுகிறது. கதிர்வீச்சு பருப்புகளின் வடிவம், வரிசை, அதிர்வெண் மற்றும் வீச்சு ஆகியவற்றின் மூலம், பனி எந்த வேகத்தில் உறைகிறது மற்றும் எந்த வகையான பனி அமைப்பு உருவாகிறது என்பதை ஒருவர் தீர்மானிக்க முடியும்.

ஆனால் பனிக்கட்டியின் கட்டமைப்பில் மிகவும் ஆச்சரியமான விஷயம் என்னவென்றால், கார்பன் நானோகுழாய்களுக்குள் குறைந்த வெப்பநிலை மற்றும் அதிக அழுத்தத்தில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் டிஎன்ஏ மூலக்கூறுகளை நினைவூட்டும் வகையில் இரட்டை ஹெலிக்ஸ் வடிவில் படிகமாக்க முடியும். நெப்ராஸ்கா பல்கலைக்கழகத்தின் (அமெரிக்கா) Xiao Cheng Zeng தலைமையிலான அமெரிக்க விஞ்ஞானிகளின் சமீபத்திய கணினி சோதனைகளால் இது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு உருவகப்படுத்தப்பட்ட பரிசோதனையில் நீர் ஒரு சுழலை உருவாக்குவதற்காக, அது உயர் அழுத்தத்தின் கீழ் 1.35 முதல் 1.90 nm விட்டம் கொண்ட நானோகுழாய்களில் வைக்கப்பட்டது, 10 முதல் 40,000 வளிமண்டலங்கள் மற்றும் -23 °C வெப்பநிலை மாறுபடும். எல்லா சந்தர்ப்பங்களிலும் நீர் ஒரு மெல்லிய குழாய் அமைப்பை உருவாக்குகிறது என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டது. இருப்பினும், 1.35 என்எம் நானோகுழாய் விட்டம் மற்றும் 40,000 வளிமண்டலங்களின் வெளிப்புற அழுத்தத்துடன், பனி அமைப்பில் உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் வளைந்தன, இது இரட்டை சுவருடன் சுழல் உருவாக வழிவகுத்தது - உள் மற்றும் வெளிப்புறம். இந்த நிலைமைகளின் கீழ், உள் சுவர் நான்கு மடங்கு சுருளாக முறுக்கப்பட்டதாக மாறியது, மேலும் வெளிப்புறச் சுவர் டிஎன்ஏ மூலக்கூறு (படம் 2) போன்ற நான்கு இரட்டை ஹெலிக்களைக் கொண்டிருந்தது. இந்த உண்மை முக்கிய டிஎன்ஏ மூலக்கூறின் அமைப்புக்கும் நீரின் அமைப்புக்கும் இடையே உள்ள தொடர்பை உறுதிப்படுத்துகிறது மற்றும் டிஎன்ஏ மூலக்கூறுகளின் தொகுப்புக்கான மேட்ரிக்ஸாக நீர் செயல்பட்டது.

அரிசி. 2. நானோகுழாய்களில் உறைந்த நீரின் கட்டமைப்பின் கணினி மாதிரி, டிஎன்ஏ மூலக்கூறை நினைவூட்டுகிறது (புகைப்படம் நியூ சயின்டிஸ்ட் பத்திரிகை, 2006)

சமீபத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட தண்ணீரின் மற்றொரு முக்கியமான பண்பு என்னவென்றால், கடந்த கால தாக்கங்கள் பற்றிய தகவல்களை நினைவில் வைத்திருக்கும் திறன் தண்ணீருக்கு உள்ளது. இது முதலில் ஜப்பானிய ஆராய்ச்சியாளர் மசாரு எமோட்டோ மற்றும் நமது நாட்டவரான ஸ்டானிஸ்லாவ் ஜெனின் ஆகியோரால் நிரூபிக்கப்பட்டது, அவர் நீரின் கட்டமைப்பின் கொத்து கோட்பாட்டை முன்மொழிந்தவர்களில் ஒருவரானார், இது ஒரு அளவு பாலிஹெட்ரல் கட்டமைப்பின் சுழற்சி கூட்டாளர்களைக் கொண்டுள்ளது - பொது சூத்திரத்தின் கொத்துகள் (எச். 2 O) n, அங்கு n, சமீபத்திய தரவுகளின்படி, நூற்றுக்கணக்கான மற்றும் ஆயிரம் அலகுகளை அடையலாம். தண்ணீரில் கொத்துகள் இருப்பதால் நீர் தகவல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. பல்வேறு மின்காந்த மற்றும் ஒலியியல் புலங்கள், மெல்லிசைகள், பிரார்த்தனை, வார்த்தைகள் அல்லது எண்ணங்கள் ஆகியவற்றால் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் பனி மைக்ரோகிரிஸ்டல்களில் தண்ணீரை உறைய வைக்கும் செயல்முறைகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் புகைப்படம் எடுத்தனர். அழகான மெல்லிசைகள் மற்றும் சொற்களின் வடிவத்தில் நேர்மறையான தகவல்களின் செல்வாக்கின் கீழ், பனி சமச்சீர் அறுகோண படிகங்களாக உறைந்தது. ஒழுங்கற்ற இசை மற்றும் கோபமான மற்றும் புண்படுத்தும் வார்த்தைகள் ஒலிக்கும் இடங்களில், தண்ணீர், மாறாக, குழப்பமான மற்றும் வடிவமற்ற படிகங்களாக உறைந்தது. வெளிப்புற தகவல் தாக்கங்களுக்கு உணர்திறன் கொண்ட ஒரு சிறப்பு கட்டமைப்பை நீர் கொண்டுள்ளது என்பதற்கு இது சான்றாகும். மறைமுகமாக மனித மூளை, 85-90% தண்ணீரைக் கொண்டது, நீர் மீது வலுவான கட்டமைப்பு விளைவைக் கொண்டுள்ளது.

எமோட்டோ படிகங்கள் ஆர்வத்தையும் போதுமான ஆதாரமற்ற விமர்சனத்தையும் எழுப்புகின்றன. நீங்கள் அவற்றை கவனமாகப் பார்த்தால், அவற்றின் அமைப்பு ஆறு டாப்ஸைக் கொண்டிருப்பதைக் காணலாம். ஆனால் இன்னும் கவனமாக பகுப்பாய்வு செய்தால், குளிர்காலத்தில் ஸ்னோஃப்ளேக்குகள் ஒரே மாதிரியான அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, எப்போதும் சமச்சீர் மற்றும் ஆறு டாப்ஸ் கொண்டவை. படிகப்படுத்தப்பட்ட கட்டமைப்புகள் எந்த அளவிற்கு அவை உருவாக்கப்பட்ட சூழலைப் பற்றிய தகவல்களைக் கொண்டுள்ளன? ஸ்னோஃப்ளேக்குகளின் அமைப்பு அழகாகவோ அல்லது வடிவமற்றதாகவோ இருக்கலாம். அவை உருவாகும் கட்டுப்பாட்டு மாதிரி (வளிமண்டலத்தில் உள்ள மேகம்) அசல் நிலைமைகளைப் போலவே அவற்றின் மீது அதே செல்வாக்கைக் கொண்டுள்ளது என்பதை இது குறிக்கிறது. ஆரம்ப நிலைகள் சூரிய செயல்பாடு, வெப்பநிலை, புவி இயற்பியல் துறைகள், ஈரப்பதம், முதலியன இவை அனைத்தும் என்று அழைக்கப்படுபவை. சராசரி குழுமம், நீர் துளிகள் மற்றும் ஸ்னோஃப்ளேக்குகளின் அமைப்பு தோராயமாக ஒரே மாதிரியாக இருக்கும் என்று நாம் முடிவு செய்யலாம். அவற்றின் நிறை ஏறக்குறைய ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், மேலும் அவை வளிமண்டலத்தில் ஒரே வேகத்தில் நகரும். வளிமண்டலத்தில் அவர்கள் தொடர்ந்து தங்கள் கட்டமைப்புகளை உருவாக்கி, அளவை அதிகரிக்கிறார்கள். அவை மேகத்தின் வெவ்வேறு பகுதிகளில் உருவாகினாலும், ஒரு குழுவில் எப்போதும் ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான ஸ்னோஃப்ளேக்குகள் கிட்டத்தட்ட அதே நிலைமைகளின் கீழ் எழுகின்றன. மற்றும் ஸ்னோஃப்ளேக்ஸ் பற்றிய நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை தகவல்கள் என்ன என்ற கேள்விக்கான பதிலை எமோட்டோவில் காணலாம். ஆய்வக நிலைமைகளில், எதிர்மறையான தகவல்கள் (பூகம்பம், மனிதர்களுக்கு பாதகமான ஒலி அதிர்வுகள் போன்றவை) படிகங்களை உருவாக்குவதில்லை, ஆனால் நேர்மறை தகவல், அதற்கு நேர்மாறானது. ஸ்னோஃப்ளேக்குகளின் அதே அல்லது ஒத்த கட்டமைப்புகளை ஒரு காரணி எந்த அளவிற்கு வடிவமைக்க முடியும் என்பது மிகவும் சுவாரஸ்யமானது. 4 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் நீரின் அதிக அடர்த்தி காணப்படுகிறது. வெப்பநிலை பூஜ்ஜியத்திற்கு கீழே குறையும் போது அறுகோண பனி படிகங்கள் உருவாகத் தொடங்கும் போது நீரின் அடர்த்தி குறைகிறது என்பது அறிவியல் பூர்வமாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இது நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் விளைவாகும்.

இந்த கட்டமைப்பிற்கு என்ன காரணம்? படிகங்கள் திடப்பொருளாகும், மேலும் அவற்றின் தொகுதி அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் அல்லது அயனிகள் மூன்று இடப் பரிமாணங்களில் ஒரு வழக்கமான, மீண்டும் மீண்டும் வரும் வடிவத்தில் அமைக்கப்பட்டிருக்கும். நீர் படிகங்களின் அமைப்பு சற்று வித்தியாசமானது. ஐசக்கின் கூற்றுப்படி, பனியில் உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளில் 10% மட்டுமே கோவலன்ட், அதாவது. மிகவும் நிலையான தகவல்களுடன். ஒரு நீர் மூலக்கூறின் ஆக்ஸிஜனுக்கும் மற்றொன்றின் ஹைட்ரஜனுக்கும் இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் வெளிப்புற தாக்கங்களுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை. படிகங்களை உருவாக்கும் போது நீரின் ஸ்பெக்ட்ரம் காலப்போக்கில் ஒப்பீட்டளவில் வேறுபட்டது. அன்டோனோவ் மற்றும் யூஸ்கெசெலீவ் ஆகியோரால் நிரூபிக்கப்பட்ட நீர் துளியின் தனித்துவமான ஆவியாதல் மற்றும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் ஆற்றல் நிலைகளில் அதன் சார்பு ஆகியவற்றின் படி, படிகங்களின் கட்டமைப்பைப் பற்றிய பதிலை நாம் தேடலாம். ஸ்பெக்ட்ரமின் ஒவ்வொரு பகுதியும் நீர்த்துளிகளின் மேற்பரப்பு பதற்றத்தைப் பொறுத்தது. ஸ்பெக்ட்ரமில் ஆறு சிகரங்கள் உள்ளன, அவை ஸ்னோஃப்ளேக்கின் கிளைகளைக் குறிக்கின்றன.

எமோட்டோவின் சோதனைகளில், ஆரம்ப "கட்டுப்பாட்டு" மாதிரி படிகங்களின் தோற்றத்தை பாதிக்கிறது என்பது தெளிவாகிறது. இதன் பொருள் ஒரு குறிப்பிட்ட காரணியை வெளிப்படுத்திய பிறகு, ஒத்த படிகங்களின் உருவாக்கம் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. ஒரே மாதிரியான படிகங்களைப் பெறுவது கிட்டத்தட்ட சாத்தியமற்றது. தண்ணீரில் "காதல்" என்ற வார்த்தையின் விளைவை சோதிக்கும் போது, ​​வெவ்வேறு மாதிரிகள் மூலம் சோதனை மேற்கொள்ளப்பட்டதா என்பதை எமோட்டோ தெளிவாகக் குறிப்பிடவில்லை.

எமோட்டோ நுட்பம் போதுமான அளவு வேறுபடுத்தப்பட்டுள்ளதா என்பதை சோதிக்க இரட்டை குருட்டு சோதனைகள் தேவை. 10% நீர் மூலக்கூறுகள் உறைபனிக்குப் பிறகு கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன என்பதற்கான ஐசக்கின் ஆதாரம், நீர் உறையும் போது இந்தத் தகவலைப் பயன்படுத்துகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. எமோட்டோவின் சாதனை, இரட்டிப்பு கண்மூடித்தனமான சோதனைகள் இல்லாவிட்டாலும், தண்ணீரின் தகவல் பண்புகள் குறித்து மிகவும் முக்கியமானது.

நேச்சுரல் ஸ்னோஃப்ளேக், வில்சன் பென்ட்லி, 1925

இயற்கை நீரிலிருந்து பெறப்பட்ட எமோட்டோ ஸ்னோஃப்ளேக்

ஒரு ஸ்னோஃப்ளேக் இயற்கையானது, மற்றொன்று எமோட்டோவால் உருவாக்கப்பட்டது, இது நீர் நிறமாலையில் உள்ள பன்முகத்தன்மை வரம்பற்றது அல்ல என்பதைக் குறிக்கிறது.

பூகம்பம், சோபியா, 4.0 ரிக்டர் அளவுகோல், 15 நவம்பர் 2008,
டாக்டர். இக்னாடோவ், 2008©, பேராசிரியர். அன்டோனோவின் சாதனம்©

இந்த எண்ணிக்கை கட்டுப்பாட்டு மாதிரிக்கும் மற்ற நாட்களில் எடுக்கப்பட்டவற்றுக்கும் உள்ள வேறுபாட்டைக் குறிக்கிறது. நீர் மூலக்கூறுகள் தண்ணீரில் உள்ள மிகவும் ஆற்றல் வாய்ந்த ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உடைக்கின்றன, அதே போல் ஒரு இயற்கை நிகழ்வின் போது ஸ்பெக்ட்ரமில் இரண்டு சிகரங்களையும் உடைக்கின்றன. அன்டோனோவ் கருவியைப் பயன்படுத்தி ஆய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டது. உயிர் இயற்பியல் முடிவு பூகம்பத்தின் போது உடலின் முக்கிய தொனியில் குறைவதைக் காட்டுகிறது. பூகம்பத்தின் போது, ​​எமோட்டோவின் ஆய்வகத்தில் உள்ள ஸ்னோஃப்ளேக்குகளில் தண்ணீர் அதன் கட்டமைப்பை மாற்ற முடியாது. பூகம்பத்தின் போது நீரின் மின் கடத்துத்திறனில் மாற்றங்கள் ஏற்பட்டதற்கான சான்றுகள் உள்ளன.

1963 ஆம் ஆண்டில், தான்சானிய பள்ளி மாணவர் எராஸ்டோ எம்பெம்பா, குளிர்ந்த நீரை விட சூடான நீர் வேகமாக உறைவதைக் கவனித்தார். இந்த நிகழ்வு எம்பெம்பா விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. அரிஸ்டாட்டில், பிரான்சிஸ் பேகன் மற்றும் ரெனே டெஸ்கார்ட்ஸ் ஆகியோரால் தண்ணீரின் தனித்துவமான பண்பு மிகவும் முன்னதாகவே கவனிக்கப்பட்டது. இந்த நிகழ்வு பல சுயாதீன சோதனைகள் மூலம் பல முறை நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. தண்ணீருக்கு இன்னொரு விசித்திரமான குணமும் உண்டு. எனது கருத்துப்படி, இதற்கான விளக்கம் பின்வருமாறு: வேகவைத்த நீரின் வேறுபட்ட சமநிலையற்ற ஆற்றல் நிறமாலை (DNES) அறை வெப்பநிலையில் எடுக்கப்பட்ட மாதிரியை விட நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் சராசரி ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. படிகங்களை கட்டமைக்கவும் மற்றும் உறையவும் தொடங்குவதற்கு குறைந்த ஆற்றல்.

பனியின் அமைப்பு மற்றும் அதன் பண்புகளுக்கான திறவுகோல் அதன் படிகத்தின் கட்டமைப்பில் உள்ளது. பனிக்கட்டியின் அனைத்து மாற்றங்களின் படிகங்களும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட H 2 O நீர் மூலக்கூறுகளிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுடன் முப்பரிமாண கண்ணி கட்டமைப்பில் கட்டப்பட்டுள்ளன. ஒரு நீர் மூலக்கூறை ஒரு டெட்ராஹெட்ரான் (முக்கோண அடித்தளம் கொண்ட ஒரு பிரமிடு) என்று கற்பனை செய்யலாம். அதன் மையத்தில் ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணு உள்ளது, இது sp 3 கலப்பின நிலையில் உள்ளது, மேலும் இரண்டு முனைகளில் ஒரு ஹைட்ரஜன் அணு உள்ளது, இதில் 1s எலக்ட்ரான்களில் ஒன்று ஆக்ஸிஜனுடன் கோவலன்ட் H-O பிணைப்பை உருவாக்குவதில் ஈடுபட்டுள்ளது. மீதமுள்ள இரண்டு செங்குத்துகள் இணைக்கப்படாத ஆக்ஸிஜன் எலக்ட்ரான்களின் ஜோடிகளால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்டுள்ளன, அவை உள் மூலக்கூறு பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில் பங்கேற்காது, எனவே அவை தனிமை என்று அழைக்கப்படுகின்றன. H 2 O மூலக்கூறின் இடஞ்சார்ந்த வடிவம் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் மற்றும் மத்திய ஆக்ஸிஜன் அணுவின் தனி எலக்ட்ரான் ஜோடிகளின் பரஸ்பர விரட்டல் மூலம் விளக்கப்படுகிறது.

மூலக்கூறு இடைவினைகளின் வேதியியலில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு முக்கியமானது மற்றும் பலவீனமான மின்னியல் சக்திகள் மற்றும் நன்கொடையாளர்-ஏற்றுக்கொள்ளும் தொடர்புகளால் ஏற்படுகிறது. ஒரு நீர் மூலக்கூறின் எலக்ட்ரான் குறைபாடுள்ள ஹைட்ரஜன் அணு அண்டை நீர் மூலக்கூறின் (O-H...O) ஆக்ஸிஜன் அணுவின் தனி எலக்ட்ரான் ஜோடியுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது இது நிகழ்கிறது. ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் ஒரு தனித்துவமான அம்சம் அதன் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வலிமை ஆகும்; இது இரசாயன கோவலன்ட் பிணைப்பை விட 5-10 மடங்கு பலவீனமானது. ஆற்றலின் அடிப்படையில், ஒரு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு ஒரு இரசாயனப் பிணைப்பு மற்றும் வான் டெர் வால்ஸ் இடைவினைகளுக்கு இடையே ஒரு இடைநிலை நிலையை ஆக்கிரமிக்கிறது, அவை மூலக்கூறுகளை திடமான அல்லது திரவ நிலையில் வைத்திருக்கின்றன. ஒரு பனி படிகத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு நீர் மூலக்கூறும் ஒரே நேரத்தில் நான்கு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை மற்ற அண்டை மூலக்கூறுகளுடன் 109 ° 47 க்கு சமமாக கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்ட கோணங்களில் உருவாக்கலாம், இது டெட்ராஹெட்ரானின் முனைகளை நோக்கி செலுத்தப்படுகிறது, இது நீர் உறையும்போது அடர்த்தியான கட்டமைப்பை உருவாக்க அனுமதிக்காது ( படம் 3) I, Ic, VII மற்றும் VIII ஐஸ் கட்டமைப்புகளில், இந்த டெட்ராஹெட்ரான் வழக்கமானது. II, III, V மற்றும் VI பனி அமைப்புகளில், டெட்ராஹெட்ரா குறிப்பிடத்தக்க வகையில் சிதைந்துள்ளது. VI, VII மற்றும் VIII ஐஸ் கட்டமைப்புகளில், இரண்டு வெட்டும் அமைப்புகள் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் இந்த கண்ணுக்குத் தெரியாத கட்டமைப்பானது நீர் மூலக்கூறுகளை வலையமைக்கப்பட்ட கண்ணி வடிவில் அமைக்கிறது, இதன் அமைப்பு ஒரு அறுகோண தேன்கூடு போன்ற வெற்று உள் சேனல்களைக் கொண்டுள்ளது.பனியை சூடாக்கினால், கண்ணி அமைப்பு அழிக்கப்படுகிறது: நீர் மூலக்கூறுகள் கண்ணியின் வெற்றிடங்களில் விழத் தொடங்குகிறது, இது ஒரு அடர்த்தியான திரவ அமைப்புக்கு வழிவகுக்கிறது - நீர் ஏன் பனியை விட கனமானது என்பதை இது விளக்குகிறது.

அரிசி. 3. நான்கு H2O மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை உருவாக்குதல் (சிவப்பு பந்துகள் மத்திய ஆக்ஸிஜன் அணுக்களைக் குறிக்கின்றன, வெள்ளை பந்துகள் ஹைட்ரஜன் அணுக்களைக் குறிக்கின்றன)

ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் தனித்தன்மை மற்றும் பனிக்கட்டியின் கட்டமைப்பின் சிறப்பியல்பு இடைக்கணிப்பு இடைவினைகள் உருகும் நீரில் பாதுகாக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் ஒரு பனி படிகம் உருகும்போது, ​​அனைத்து ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளிலும் 15% மட்டுமே அழிக்கப்படுகிறது. ஆகையால், ஒவ்வொரு நீர் மூலக்கூறுக்கும், பனியில் உள்ள நான்கு அண்டை மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையே உள்ள தொடர்பு மீறப்படுவதில்லை ("குறுகிய தூர வரிசை") இருப்பினும் ஆக்ஸிஜன் கட்டமைப்பின் லேட்டிஸின் அதிக மங்கலானது காணப்படுகிறது. தண்ணீர் கொதிக்கும் போது ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளையும் பராமரிக்க முடியும். நீராவியில் மட்டும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இல்லை.

வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உருவாகும் மற்றும் 0 °C இல் உருகும் பனி மிகவும் பொதுவானது, ஆனால் இன்னும் முழுமையாக புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை. அதன் அமைப்பு மற்றும் பண்புகளில் மிகவும் அசாதாரணமானது. பனிக்கட்டியின் படிக லேட்டிஸின் தளங்களில், நீர் மூலக்கூறுகளின் டெட்ராஹெட்ரான்களின் ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் ஒரு ஒழுங்கான முறையில் அமைக்கப்பட்டன, ஒரு அறுகோண தேன்கூடு போன்ற வழக்கமான அறுகோணங்களை உருவாக்குகின்றன, மேலும் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளில் பல்வேறு நிலைகளை ஆக்கிரமிக்கின்றன. ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் (படம் 4). எனவே, அண்டை நாடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது நீர் மூலக்கூறுகளின் ஆறு சமமான நோக்குநிலைகள் சாத்தியமாகும். அவற்றில் சில விலக்கப்பட்டுள்ளன, ஏனெனில் ஒரே ஹைட்ரஜன் பிணைப்பில் ஒரே நேரத்தில் இரண்டு புரோட்டான்கள் இருப்பது சாத்தியமில்லை, ஆனால் நீர் மூலக்கூறுகளின் நோக்குநிலையில் போதுமான நிச்சயமற்ற தன்மை உள்ளது. அணுக்களின் இந்த நடத்தை வித்தியாசமானது, ஏனெனில் ஒரு திடப்பொருளில் உள்ள அனைத்து அணுக்களும் ஒரே சட்டத்திற்குக் கீழ்ப்படிகின்றன: ஒன்று அணுக்கள் ஒழுங்கான முறையில் அமைக்கப்பட்டிருக்கும், பின்னர் அது ஒரு படிகமாகவோ அல்லது தோராயமாகவோ, பின்னர் அது ஒரு உருவமற்ற பொருளாகும். இத்தகைய அசாதாரண அமைப்பை பனிக்கட்டியின் பெரும்பாலான மாற்றங்களில் உணர முடியும் - Ih, III, V, VI மற்றும் VII (மற்றும் வெளிப்படையாக Ic இல்) (அட்டவணை 3), மற்றும் பனி II, VIII மற்றும் IX ஆகியவற்றின் கட்டமைப்பில் நீர் மூலக்கூறுகள் நோக்குநிலையில் வரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன. . ஜே. பெர்னலின் கூற்றுப்படி, ஆக்சிஜன் அணுக்களுடன் பனிக்கட்டி படிகமாகவும், ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் தொடர்பாக கண்ணாடியாகவும் இருக்கிறது.

அரிசி. 4. இயற்கை அறுகோண கட்டமைப்பின் பனி அமைப்பு I h

மற்ற நிலைகளில், எடுத்துக்காட்டாக, அதிக அழுத்தம் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலையில் விண்வெளியில், பனி வெவ்வேறு படிகமாகி, மற்ற படிக லட்டுகள் மற்றும் மாற்றங்களை உருவாக்குகிறது (கன, முக்கோண, டெட்ராகோனல், மோனோகிளினிக், முதலியன), ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த அமைப்பு மற்றும் படிக லட்டு (அட்டவணை 3 ) பல்வேறு மாற்றங்களின் பனியின் கட்டமைப்புகள் ரஷ்ய ஆராய்ச்சியாளர்களான டாக்டர். ஜி.ஜி. மாலென்கோவ் மற்றும் இயற்பியல் மற்றும் கணிதத்தில் Ph.D. இ.ஏ. இயற்பியல் வேதியியல் மற்றும் மின் வேதியியல் நிறுவனத்தில் இருந்து Zheligovskaya பெயரிடப்பட்டது. ஒரு. ரஷ்ய அறிவியல் அகாடமியின் ஃப்ரம்கின். II, III மற்றும் V மாற்றங்களின் பனிக்கட்டிகள், வெப்பநிலை -170 °C ஐ விட அதிகமாக இல்லாவிட்டால் வளிமண்டல அழுத்தத்தில் நீண்ட நேரம் பாதுகாக்கப்படுகிறது (படம் 5). தோராயமாக -150 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குளிர்விக்கப்படும் போது, ​​இயற்கையான பனி கனசதுர பனிக்கட்டியாக மாறுகிறது, இதில் க்யூப்ஸ் மற்றும் ஆக்டாஹெட்ரா பல நானோமீட்டர்கள் உள்ளன. நீர் நுண்குழாய்களில் உறையும் போது பனி I c சில நேரங்களில் தோன்றும், இது சுவர் பொருள் மற்றும் அதன் கட்டமைப்பை மீண்டும் மீண்டும் செய்வதன் மூலம் தண்ணீரின் தொடர்பு மூலம் வெளிப்படையாக எளிதாக்கப்படுகிறது. வெப்பநிலை -110 0 C ஐ விட சற்று அதிகமாக இருந்தால், உலோக அடி மூலக்கூறில் 0.93 g/cm 3 அடர்த்தி கொண்ட அடர்த்தியான மற்றும் கனமான கண்ணாடி உருவமற்ற பனியின் படிகங்கள் உருவாகின்றன. பனியின் இந்த இரண்டு வடிவங்களும் தன்னிச்சையாக அறுகோண பனியாக மாறக்கூடும், மேலும் அதிக வெப்பநிலை வேகமாக இருக்கும்.

மேசை 3. பனியின் சில மாற்றங்கள் மற்றும் அவற்றின் உடல் அளவுருக்கள்.

குறிப்பு. 1 Å = 10 -10 மீ

அரிசி. 5. பல்வேறு மாற்றங்களின் படிக பனிக்கட்டிகளின் நிலையின் வரைபடம்.

உயர் அழுத்த பனிக்கட்டிகளும் உள்ளன - II மற்றும் III முக்கோண மற்றும் டெட்ராகோனல் மாற்றங்கள், அறுகோண நெளி உறுப்புகளால் உருவாக்கப்பட்ட வெற்று தேன்கூடுகளிலிருந்து உருவாகின்றன, அவை மூன்றில் ஒரு பங்கு (படம் 6 மற்றும் படம் 7). இந்த பனிக்கட்டிகள் உன்னத வாயுக்கள் ஹீலியம் மற்றும் ஆர்கான் முன்னிலையில் நிலைப்படுத்தப்படுகின்றன. பனி V மோனோக்ளினிக் மாற்றத்தின் கட்டமைப்பில், அண்டை ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுக்கு இடையிலான கோணங்கள் 86 0 முதல் 132 ° வரை இருக்கும், இது நீர் மூலக்கூறில் உள்ள பிணைப்பு கோணத்திலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டது, இது 105 ° 47 '. டெட்ராகோனல் மாற்றத்தின் ஐஸ் VI, ஒன்றுக்கொன்று செருகப்பட்ட இரண்டு பிரேம்களைக் கொண்டுள்ளது, அவற்றுக்கு இடையே ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இல்லை, இதன் விளைவாக உடலை மையமாகக் கொண்ட படிக லேட்டிஸ் (படம் 8) உருவாகிறது. பனி VI இன் அமைப்பு ஹெக்ஸாமர்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது - ஆறு நீர் மூலக்கூறுகளின் தொகுதிகள். அவற்றின் உள்ளமைவு ஒரு நிலையான நீரின் கட்டமைப்பை சரியாக மீண்டும் செய்கிறது, இது கணக்கீடுகளால் வழங்கப்படுகிறது. ஐஸ் VII மற்றும் க்யூபிக் மாற்றத்தின் VIII, குறைந்த வெப்பநிலை வரிசைப்படுத்தப்பட்ட பனி VII வடிவங்கள், ஒன்றோடொன்று செருகப்பட்ட பனிக்கட்டியின் பிரேம்களுடன் ஒத்த அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. அழுத்தத்தின் அடுத்தடுத்த அதிகரிப்புடன், பனிக்கட்டிகள் VII மற்றும் VIII இன் படிக லட்டியில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுக்கு இடையிலான தூரம் குறையும், இதன் விளைவாக பனி X இன் அமைப்பு உருவாகிறது, இதில் ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் வழக்கமான லட்டியில் அமைக்கப்பட்டிருக்கும், மற்றும் புரோட்டான்கள் வரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன.

அரிசி. 7. பனி III கட்டமைப்பு.

சாதாரண அழுத்தத்தில் 72 K க்கும் குறைவான காரம் சேர்த்து பனி I h ஐ ஆழமாக குளிர்விப்பதன் மூலம் பனி XI உருவாகிறது. இந்த நிலைமைகளின் கீழ், ஹைட்ராக்சில் படிக குறைபாடுகள் உருவாகின்றன, வளரும் பனி படிகத்தை அதன் கட்டமைப்பை மாற்ற அனுமதிக்கிறது. ஐஸ் XI ஆனது ஒரு ஆர்த்தோர்ஹோம்பிக் படிக லேட்டிஸைக் கொண்டுள்ளது, இது புரோட்டான்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட ஏற்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் படிகத்தின் ஹைட்ராக்சில் குறைபாடுகளுக்கு அருகிலுள்ள பல படிகமயமாக்கல் மையங்களில் ஒரே நேரத்தில் உருவாகிறது.

அரிசி. 8. பனி VI கட்டமைப்பு.

பனிக்கட்டிகளில் IV மற்றும் XII ஆகிய மெட்டாஸ்டேபிள் வடிவங்களும் உள்ளன, அதன் வாழ்நாள் நொடிகள், மற்றும் மிக அழகான அமைப்பு (படம் 9 மற்றும் படம் 10). மெட்டாஸ்டேபிள் பனியைப் பெற, திரவ நைட்ரஜன் வெப்பநிலையில் 1.8 GPa அழுத்தத்திற்கு பனி I h ஐ அழுத்துவது அவசியம். இந்த பனிக்கட்டிகள் மிக எளிதாக உருவாகின்றன மற்றும் அதிக குளிரூட்டப்பட்ட கனமான நீர் அழுத்தத்திற்கு உட்படுத்தப்பட்டால் குறிப்பாக நிலையாக இருக்கும். மற்றொரு மெட்டாஸ்டேபிள் மாற்றம், பனி IX, பனி III சூப்பர் கூல் மற்றும் அடிப்படையில் அதன் குறைந்த வெப்பநிலை வடிவத்தை பிரதிபலிக்கும் போது உருவாகிறது.

அரிசி. 9. பனி IV கட்டமைப்பு.

அரிசி. 10. பனி XII கட்டமைப்பு.

பனிக்கட்டியின் கடைசி இரண்டு மாற்றங்கள் - ஒரு மோனோக்ளினிக் XIII மற்றும் ஒரு ஆர்த்தோர்ஹோம்பிக் உள்ளமைவு XIV - ஆக்ஸ்போர்டு (யுகே) விஞ்ஞானிகளால் சமீபத்தில் - 2006 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. மோனோக்ளினிக் மற்றும் ஆர்த்தோர்ஹோம்பிக் லட்டுகள் கொண்ட பனி படிகங்கள் இருக்க வேண்டும் என்ற அனுமானத்தை உறுதிப்படுத்த கடினமாக இருந்தது: -160 ° C வெப்பநிலையில் நீரின் பாகுத்தன்மை மிக அதிகமாக உள்ளது, மேலும் தூய சூப்பர் கூல்டு நீரின் மூலக்கூறுகள் அத்தகைய அளவுகளில் ஒன்றாக வருவது கடினம். ஒரு படிக கருவை உருவாக்க. இது ஒரு வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தி அடையப்பட்டது - ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம், இது குறைந்த வெப்பநிலையில் நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தை அதிகரித்தது. பனியின் இத்தகைய மாற்றங்கள் பூமியில் உருவாக முடியாது, ஆனால் அவை குளிர்ந்த கிரகங்கள் மற்றும் உறைந்த செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் வால்மீன்களில் விண்வெளியில் இருக்கலாம். எனவே, வியாழன் மற்றும் சனியின் துணைக்கோள்களின் மேற்பரப்பில் இருந்து அடர்த்தி மற்றும் வெப்பப் பாய்ச்சல்களின் கணக்கீடுகள், கேனிமீட் மற்றும் காலிஸ்டோ பனிக்கட்டிகள் I, III, V மற்றும் VI ஆகியவை மாறி மாறி வரும் பனிக்கட்டி ஓடுகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் என்று கூற அனுமதிக்கிறது. டைட்டனில், பனிக்கட்டிகள் ஒரு மேலோடு அல்ல, ஆனால் ஒரு மேலோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன, இதன் உள் அடுக்கு பனி VI, பிற உயர் அழுத்த பனிக்கட்டிகள் மற்றும் கிளாத்ரேட் ஹைட்ரேட்டுகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் பனி I h மேலே அமைந்துள்ளது.

அரிசி. பதினொரு. இயற்கையில் ஸ்னோஃப்ளேக்குகளின் பன்முகத்தன்மை மற்றும் வடிவம்

பூமியின் வளிமண்டலத்தில் குறைந்த வெப்பநிலையில், நீர் டெட்ராஹெட்ராவிலிருந்து படிகமாகி அறுகோண பனி Ih ஐ உருவாக்குகிறது. பனிக்கட்டி படிக உருவாக்கத்தின் மையம் திடமான தூசி துகள்கள் ஆகும், அவை காற்றினால் வளிமண்டலத்தின் மேல் அடுக்குகளுக்குள் உயர்த்தப்படுகின்றன. பனிக்கட்டியின் இந்த கரு மைக்ரோகிரிஸ்டலைச் சுற்றி, தனிப்பட்ட நீர் மூலக்கூறுகளால் உருவாக்கப்பட்ட ஊசிகள் ஆறு சமச்சீர் திசைகளில் வளர்கின்றன, அதில் பக்கவாட்டு செயல்முறைகள் - டென்ட்ரைட்டுகள் - வளரும். ஸ்னோஃப்ளேக்கைச் சுற்றியுள்ள காற்றின் வெப்பநிலை மற்றும் ஈரப்பதம் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், எனவே இது ஆரம்பத்தில் சமச்சீர் வடிவத்தில் உள்ளது. ஸ்னோஃப்ளேக்ஸ் உருவாகும்போது, ​​அவை படிப்படியாக வளிமண்டலத்தின் கீழ் அடுக்குகளில் விழுகின்றன, அங்கு வெப்பநிலை அதிகமாக இருக்கும். இங்கே உருகுதல் ஏற்படுகிறது மற்றும் அவற்றின் சிறந்த வடிவியல் வடிவம் சிதைந்து, பலவிதமான ஸ்னோஃப்ளேக்குகளை உருவாக்குகிறது (படம் 11).

மேலும் உருகுவதன் மூலம், பனியின் அறுகோண அமைப்பு அழிக்கப்பட்டு, கிளஸ்டர்களின் சுழற்சி கூட்டாளிகள், அதே போல் ட்ரை-, டெட்ரா-, பென்டா-, ஹெக்ஸாமர்ஸ் நீர் (படம். 12) மற்றும் இலவச நீர் மூலக்கூறுகளின் கலவை உருவாகிறது. நவீன தரவுகளின்படி, நீர் பல்வேறு நடுநிலைக் கொத்துகள் (H 2 O) n மற்றும் அவற்றின் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட கிளஸ்டர் அயனிகள் [H 2 O] + n மற்றும் [H 2 O ஆகியவற்றின் கலவையாகும் என்பதால், இதன் விளைவாக வரும் கொத்துகளின் கட்டமைப்பைப் படிப்பது பெரும்பாலும் கடினமாக உள்ளது. ] - n, 10 -11 -10 -12 வினாடிகள் ஆயுட்காலத்துடன் தனக்கு இடையே மாறும் சமநிலையில் இருக்கும்.

அரிசி. 12.சாத்தியமான நீர் கொத்துகள் (a-h) கலவை (H 2 O) n, அங்கு n = 5-20.

ஹெக்ஸாஹெட்ரான், ஆக்டோஹெட்ரான், ஐகோசஹெட்ரான் மற்றும் டோடெகாஹெட்ரான் போன்ற மிகவும் சிக்கலான பாலிஹெட்ரல் கட்டமைப்புகளை உருவாக்கும், வெளிப்புறமாக நீண்டுகொண்டிருக்கும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு முகங்கள் மூலம் கொத்துகள் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பு கொள்ள முடிகிறது. எனவே, நீரின் அமைப்பு பிளாட்டோனிக் திடப்பொருட்களுடன் (டெட்ராஹெட்ரான், ஹெக்ஸாஹெட்ரான், ஆக்டோஹெட்ரான், ஐகோசஹெட்ரான் மற்றும் டோடெகாஹெட்ரான்) தொடர்புடையது, அவற்றைக் கண்டுபிடித்த பண்டைய கிரேக்க தத்துவஞானி மற்றும் ஜியோமீட்டர் பிளேட்டோவின் பெயரால் பெயரிடப்பட்டது, அதன் வடிவம் தங்க விகிதத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. (படம் 13).

அரிசி. 13. பிளாட்டோனிக் திடப்பொருள்கள், அதன் வடிவியல் வடிவம் தங்க விகிதத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

எந்தவொரு இடஞ்சார்ந்த பாலிஹெட்ரானில் உள்ள செங்குத்துகள் (B), முகங்கள் (G) மற்றும் விளிம்புகள் (P) ஆகியவை தொடர்பு மூலம் விவரிக்கப்படுகின்றன:

பி + ஜி = பி + 2

ஒரு வழக்கமான பாலிஹெட்ரானின் செங்குத்துகளின் எண்ணிக்கையின் (B) விகிதம் அதன் முகங்களில் ஒன்றின் விளிம்புகளின் எண்ணிக்கை (P) க்கும் அதே பாலிஹெட்ரானின் முகங்களின் எண்ணிக்கைக்கும் (G) விளிம்புகளின் எண்ணிக்கைக்கும் சமமாக இருக்கும் ( பி) அதன் ஒரு முனையிலிருந்து வெளிப்படுகிறது. ஒரு டெட்ராஹெட்ரானுக்கு இந்த விகிதம் 4:3, ஒரு ஹெக்ஸாஹெட்ரான் (6 முகங்கள்) மற்றும் ஆக்டாஹெட்ரான் (8 முகங்கள்) க்கு இது 2:1, மற்றும் ஒரு டோடெகாஹெட்ரான் (12 முகங்கள்) மற்றும் ஐகோசஹெட்ரான் (20 முகங்கள்) ஆகியவற்றுக்கு இது 4:1 ஆகும்.

ரஷ்ய விஞ்ஞானிகளால் கணக்கிடப்பட்ட பாலிஹெட்ரல் நீர் கொத்துகளின் கட்டமைப்புகள் நவீன பகுப்பாய்வு முறைகளைப் பயன்படுத்தி உறுதிப்படுத்தப்பட்டன: புரோட்டான் காந்த அதிர்வு நிறமாலை, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, எக்ஸ்ரே மற்றும் நீர் படிகங்களில் நியூட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன். நீர் கொத்துகளின் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் தகவல்களைச் சேமிக்கும் நீரின் திறன் ஆகியவை 21 ஆம் மில்லினியத்தின் மிக முக்கியமான இரண்டு கண்டுபிடிப்புகள் ஆகும். பனி படிகங்களின் சிறப்பியல்பு, துல்லியமான வடிவியல் வடிவங்கள் மற்றும் விகிதாச்சாரங்களின் வடிவத்தில் இயற்கையானது சமச்சீர் தன்மையால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது என்பதை இது தெளிவாக நிரூபிக்கிறது.

இலக்கியம்.

1. Belyanin V., Romanova E. வாழ்க்கை, நீர் மூலக்கூறு மற்றும் தங்க விகிதம் // அறிவியல் மற்றும் வாழ்க்கை, 2004, தொகுதி 10, எண் 3, ப. 23-34.

2. ஷம்ஸ்கி பி.ஏ., கட்டமைப்பு பனி அறிவியலின் அடிப்படைகள். - மாஸ்கோ, 1955b பக். 113.

3. Mosin O.V., Ignatov I. வாழ்க்கையின் ஒரு பொருளாக நீர் பற்றிய விழிப்புணர்வு. // உணர்வு மற்றும் உடல் உண்மை. 2011, டி 16, எண். 12, ப. 9-22.

4. Petryanov I.V. உலகின் மிக அசாதாரணமான பொருள் மாஸ்கோ, கல்வியியல், 1981, ப. 51-53.

5 ஐசன்பெர்க் டி, காட்ஸ்மேன் வி. நீரின் அமைப்பு மற்றும் பண்புகள். - லெனின்கிராட், Gidrometeoizdat, 1975, ப. 431.

6. Kulsky L. A., Dal V. V., Lenchina L. G. பழக்கமான மற்றும் மர்மமான நீர். - கியேவ், ரோடியன்ப்ஸ்க் பள்ளி, 1982, ப. 62-64.

7. Zatsepina G. N. நீரின் கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகள். - மாஸ்கோ, எட். மாஸ்கோ மாநில பல்கலைக்கழகம், 1974, ப. 125.

8. Antonchenko V. யா., Davydov N. S., Ilyin V. V. Fundamentals of water physics - Kyiv, Naukova Dumka, 1991, p. 167.

9. சிமோனைட் டி. டி.என்.ஏ-போன்ற பனி கார்பன் நானோகுழாய்களுக்குள் "காணப்பட்டது" // புதிய விஞ்ஞானி, வி. 12, 2006.

10. எமோட்டோ எம். நீரின் செய்திகள். பனி படிகங்களின் ரகசிய குறியீடுகள். - சோபியா, 2006. ப. 96.

11. Zenin S.V., Tyaglov B.V. ஹைட்ரோபோபிக் தொடர்புகளின் தன்மை. அக்வஸ் கரைசல்களில் நோக்குநிலை புலங்களின் தோற்றம் // ஜர்னல் ஆஃப் பிசிகல் கெமிஸ்ட்ரி, 1994, டி. 68, எண். 3, ப. 500-503.

12. Pimentel J., McClellan O. ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு - மாஸ்கோ, நௌகா, 1964, ப. 84-85.

13. பெர்னல் ஜே., ஃபோலர் ஆர். நீர் மற்றும் அயனி தீர்வுகளின் அமைப்பு // உஸ்பெகி ஃபிசிசெஸ்கிக் நாக், 1934, டி. 14, எண். 5, ப. 587-644.

14. Khobza P., Zahradnik R. இன்டர்மோலிகுலர் வளாகங்கள்: இயற்பியல் வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் துறைகளில் வான் டெர் வால்ஸ் அமைப்புகளின் பங்கு. - மாஸ்கோ, மிர், 1989, பக். 34-36.

15. பவுண்டர் ஈ.ஆர். பனியின் இயற்பியல், டிரான்ஸ். ஆங்கிலத்தில் இருந்து - மாஸ்கோ, 1967, பக். 89.

16. Komarov S. M. உயர் அழுத்தத்தின் பனி வடிவங்கள். // வேதியியல் மற்றும் வாழ்க்கை, 2007, எண். 2, பக். 48-51.

17. E. A. Zheligovskaya, G. G. Malenkov. படிக பனிக்கட்டிகள் // உஸ்பெகி கிமி, 2006, எண். 75, ப. 64.

18. Fletcher N. H. பனிக்கட்டியின் வேதியியல் இயற்பியல், கேம்பிரேஜ், 1970.

19. நெமுகின் ஏ.வி. கொத்துகளின் பன்முகத்தன்மை // ரஷியன் கெமிக்கல் ஜர்னல், 1996, டி. 40, எண் 2, ப. 48-56.

20. மோசின் ஓ.வி., இக்னாடோவ் I. நீர் மற்றும் உடல் யதார்த்தத்தின் அமைப்பு. // உணர்வு மற்றும் உடல் யதார்த்தம், 2011, டி. 16, எண். 9, ப. 16-32.

21. இக்னாடோவ் I. பயோஎனெர்ஜெடிக் மருந்து. உயிரினங்களின் தோற்றம், நீரின் நினைவகம், உயிரியக்கவியல், உயிர் இயற்பியல் புலங்கள். - கயாலிப்ரிஸ், சோபியா, 2006, ப. 93.

தனிப்பயன் தேடல்

நீர் அமைப்பு

பிஎச்.டி. ஓ.வி. மோசின்

நீர் மூலக்கூறு என்பது அதன் துருவங்களில் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களைக் கொண்ட ஒரு சிறிய இருமுனையாகும். ஆக்சிஜன் அணுக்கருவின் நிறை மற்றும் மின்சுமை ஹைட்ரஜன் அணுக்கருவை விட அதிகமாக இருப்பதால், எலக்ட்ரான் மேகம் ஆக்ஸிஜன் அணுக்கருவை நோக்கி இழுக்கப்படுகிறது. இந்த வழக்கில், ஹைட்ரஜன் கருக்கள் வெளிப்படும். இதனால், எலக்ட்ரான் மேகம் சீரற்ற அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது. ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்கள் அருகே எலக்ட்ரான் அடர்த்தி பற்றாக்குறை உள்ளது, மேலும் மூலக்கூறின் எதிர் பக்கத்தில், ஆக்ஸிஜன் கருவுக்கு அருகில், எலக்ட்ரான் அடர்த்தி அதிகமாக உள்ளது. இந்த அமைப்புதான் நீர் மூலக்கூறின் துருவமுனைப்பை தீர்மானிக்கிறது. நேர்கோடுகளுடன் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களின் மையப்பகுதிகளை நீங்கள் இணைத்தால், நீங்கள் ஒரு முப்பரிமாண வடிவியல் உருவத்தைப் பெறுவீர்கள் - ஒரு வழக்கமான டெட்ராஹெட்ரான்.

நீர் மூலக்கூறின் அமைப்பு (வலதுபுறம் உள்ள படம்)

ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இருப்பதால், ஒவ்வொரு நீர் மூலக்கூறும் 4 அண்டை மூலக்கூறுகளுடன் ஒரு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது, பனி மூலக்கூறில் ஒரு திறந்தவெளி கண்ணி சட்டத்தை உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், திரவ நிலையில், நீர் ஒரு ஒழுங்கற்ற திரவமாகும்; இந்த ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் தன்னிச்சையானவை, குறுகிய காலம், விரைவாக உடைந்து மீண்டும் உருவாகின்றன. இவை அனைத்தும் நீரின் கட்டமைப்பில் பன்முகத்தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது.

நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் (கீழே உள்ள படம்)

நீர் கலவையில் பன்முகத்தன்மை கொண்டது என்பது நீண்ட காலத்திற்கு முன்பே நிறுவப்பட்டது. நீரின் மேற்பரப்பில் பனி மிதக்கிறது என்பது நீண்ட காலமாக அறியப்படுகிறது, அதாவது, படிக பனியின் அடர்த்தி திரவத்தின் அடர்த்தியை விட குறைவாக உள்ளது.

மற்ற அனைத்து பொருட்களுக்கும், படிகமானது திரவ கட்டத்தை விட அடர்த்தியானது. கூடுதலாக, உருகிய பிறகும், அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன், நீரின் அடர்த்தி தொடர்ந்து அதிகரித்து, அதிகபட்சமாக 4C ஐ அடைகிறது. நீர் அமுக்கத்தன்மையின் ஒழுங்கின்மை குறைவாக அறியப்படுகிறது: உருகுநிலையிலிருந்து 40C வரை சூடாக்கப்படும் போது, ​​அது குறைந்து பின்னர் அதிகரிக்கிறது. நீரின் வெப்பத் திறனும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது.

கூடுதலாக, 30C க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில், வளிமண்டலத்திலிருந்து 0.2 GPa க்கு அழுத்தம் அதிகரிப்பதன் மூலம், நீரின் பாகுத்தன்மை குறைகிறது, மேலும் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்புடைய நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தின் வேகத்தை தீர்மானிக்கும் அளவுருவான சுய-பரவல் குணகம் அதிகரிக்கிறது.

மற்ற திரவங்களுக்கு, உறவு எதிர்மாறாக உள்ளது, மேலும் சில முக்கியமான அளவுருக்கள் ஒரே மாதிரியாக செயல்படுவது கிட்டத்தட்ட எங்கும் நடக்காது, அதாவது. முதலில் அதிகரித்தது, மற்றும் வெப்பநிலை அல்லது அழுத்தத்தின் முக்கிய மதிப்பைக் கடந்த பிறகு குறைந்தது. உண்மையில் நீர் ஒரு திரவம் அல்ல, ஆனால் பண்புகளில் வேறுபடும் இரண்டு கூறுகளின் கலவையாகும், எடுத்துக்காட்டாக, அடர்த்தி மற்றும் பாகுத்தன்மை, எனவே கட்டமைப்பு. இத்தகைய கருத்துக்கள் 19 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் எழத் தொடங்கின, தண்ணீர் முரண்பாடுகள் பற்றிய தரவுகள் நிறைய குவிந்தன.

1884 இல் நீர் இரண்டு கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது என்ற கருத்தை முதன்முதலில் முன்மொழிந்தவர் வைட்டிங். 1935 இல் வெளியிடப்பட்ட "த நேச்சர் ஆஃப் வாட்டர். ஹெவி வாட்டர்" என்ற மோனோகிராஃபில் E.F. ஃபிரிட்ஸ்மேனால் அவரது படைப்புரிமை குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. 1891 ஆம் ஆண்டில், வி. ரெங்டன் இரண்டு நீர் நிலைகளின் கருத்தை அறிமுகப்படுத்தினார், அவை அடர்த்தியில் வேறுபடுகின்றன. அதன் பிறகு, பல படைப்புகள் தோன்றின, அதில் நீர் வெவ்வேறு கலவைகளின் (ஹைட்ரோல்கள்) கூட்டாளிகளின் கலவையாகக் கருதப்பட்டது.

1920 களில் பனியின் கட்டமைப்பை தீர்மானிக்கும்போது, ​​​​படிக நிலையில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் முப்பரிமாண தொடர்ச்சியான வலையமைப்பை உருவாக்குகின்றன, இதில் ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் வழக்கமான டெட்ராஹெட்ரானின் உச்சியில் அமைந்துள்ள நான்கு அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. 1933 ஆம் ஆண்டில், ஜே. பெர்னால் மற்றும் பி. ஃபௌலர், திரவ நீரில் இதேபோன்ற வலையமைப்பு இருப்பதாக பரிந்துரைத்தனர். நீர் பனியை விட அடர்த்தியானது என்பதால், அதில் உள்ள மூலக்கூறுகள் பனியில் உள்ளதைப் போல அல்ல, அதாவது கனிம ட்ரைடைமைட்டில் உள்ள சிலிக்கான் அணுக்கள் போல, ஆனால் சிலிக்கா, குவார்ட்ஸின் அடர்த்தியான மாற்றத்தில் உள்ள சிலிக்கான் அணுக்கள் போன்றவை என்று அவர்கள் நம்பினர். 0 முதல் 4C வரை வெப்பமடையும் போது நீரின் அடர்த்தி அதிகரிப்பது குறைந்த வெப்பநிலையில் ட்ரைடைமைட் கூறு இருப்பதால் விளக்கப்பட்டது. இவ்வாறு, பெர்னல் ஃபோலரின் மாதிரியானது இரண்டு-கட்டமைப்பின் உறுப்பைத் தக்க வைத்துக் கொண்டது, ஆனால் அவர்களின் முக்கிய சாதனை ஒரு தொடர்ச்சியான டெட்ராஹெட்ரல் நெட்வொர்க்கின் யோசனையாகும். பின்னர் I. Langmuir இன் புகழ்பெற்ற பழமொழி தோன்றியது: "கடல் ஒரு பெரிய மூலக்கூறு." மாதிரியின் அதிகப்படியான விவரக்குறிப்பு ஒருங்கிணைந்த கட்டக் கோட்பாட்டின் ஆதரவாளர்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கவில்லை.

1951 ஆம் ஆண்டு வரை ஜே. பாப்பிள் ஒரு தொடர்ச்சியான கட்ட மாதிரியை உருவாக்கினார், இது பெர்னல் ஃபோலரின் மாதிரியைப் போல் குறிப்பிடப்படவில்லை. பாப்பிள் தண்ணீரை ஒரு சீரற்ற டெட்ராஹெட்ரல் நெட்வொர்க்காக கற்பனை செய்தார், மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான பிணைப்புகள் வளைந்த மற்றும் வெவ்வேறு நீளங்களைக் கொண்டவை. பாப்லின் மாதிரியானது பிணைப்புகளின் வளைவு மூலம் உருகும்போது நீரின் சுருக்கத்தை விளக்குகிறது. பனிக்கட்டிகள் II மற்றும் IX இன் கட்டமைப்பின் முதல் வரையறைகள் 60-70 களில் தோன்றியபோது, ​​பிணைப்புகளின் வளைவு எவ்வாறு கட்டமைப்பின் சுருக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும் என்பது தெளிவாகியது. வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம் மற்றும் இரு-நிலை மாதிரிகள் ஆகியவற்றில் நீர் பண்புகளின் மோனோடோனிக் சார்பற்ற தன்மையை Pople's மாதிரி விளக்க முடியவில்லை. எனவே, இரண்டு மாநிலங்களின் யோசனை பல விஞ்ஞானிகளால் நீண்ட காலமாக பகிர்ந்து கொள்ளப்பட்டது.

ஆனால் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் இரண்டாம் பாதியில், நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் செய்ததைப் போல ஹைட்ரோல்களின் கலவை மற்றும் கட்டமைப்பைப் பற்றி கற்பனை செய்வது சாத்தியமில்லை. பனி மற்றும் படிக ஹைட்ரேட்டுகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பது ஏற்கனவே அறியப்பட்டது, மேலும் அவர்களுக்கு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு பற்றி நிறைய தெரியும். தொடர் மாதிரிகள் (Pople's model) தவிர, கலப்பு மாதிரிகளின் இரண்டு குழுக்கள் உருவாகியுள்ளன: கிளஸ்டர் மற்றும் கிளாத்ரேட். முதல் குழுவில், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட மூலக்கூறுகளின் கொத்துகளின் வடிவத்தில் நீர் தோன்றியது, இது அத்தகைய பிணைப்புகளில் ஈடுபடாத மூலக்கூறுகளின் கடலில் மிதந்தது. இரண்டாவது குழு மாதிரிகள் தண்ணீரை ஒரு தொடர்ச்சியான வலையமைப்பாகக் கருதுகின்றன (பொதுவாக இந்த சூழலில் ஒரு கட்டமைப்பாக அழைக்கப்படுகிறது) வெற்றிடங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள்; அவை கட்டமைப்பின் மூலக்கூறுகளுடன் பிணைப்பை உருவாக்காத மூலக்கூறுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன. பிரபலமான முரண்பாடுகள் உட்பட நீரின் அனைத்து பண்புகளையும் விளக்குவதற்காக, கிளஸ்டர் மாதிரிகளின் இரண்டு மைக்ரோஃபேஸ்களின் பண்புகள் மற்றும் செறிவுகள் அல்லது கட்டமைப்பின் பண்புகள் மற்றும் கிளாத்ரேட் மாதிரிகளின் அதன் வெற்றிடங்களை நிரப்பும் அளவு ஆகியவற்றைத் தேர்ந்தெடுப்பது கடினம் அல்ல.

கிளஸ்டர் மாடல்களில், ஜி. நெமெட்டி மற்றும் எச். ஷெராகியின் மாடல் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாக இருந்தது.: அவர்கள் முன்மொழிந்த படங்கள், கட்டுப்படாத மூலக்கூறுகளின் கடலில் மிதக்கும் பிணைக்கப்பட்ட மூலக்கூறுகளின் கொத்துகளை சித்தரிக்கும் படங்கள் பல மோனோகிராஃப்களில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன.

கிளாத்ரேட் வகையின் முதல் மாதிரி 1946 ஆம் ஆண்டில் O.Ya. Samoilov ஆல் முன்மொழியப்பட்டது: நீரில், அறுகோண பனி போன்ற ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் நெட்வொர்க் பாதுகாக்கப்படுகிறது, அதன் குழிவுகள் ஓரளவு மோனோமர் மூலக்கூறுகளால் நிரப்பப்படுகின்றன. எல். பாலிங் 1959 இல் மற்றொரு விருப்பத்தை உருவாக்கினார், கட்டமைப்பின் அடிப்படையானது சில படிக ஹைட்ரேட்டுகளில் உள்ளார்ந்த பிணைப்புகளின் வலையமைப்பாக இருக்கலாம் என்று பரிந்துரைத்தார்.

60 களின் இரண்டாம் பாதி மற்றும் 70 களின் தொடக்கத்தில், இந்தக் கருத்துக்கள் அனைத்தும் ஒன்றிணைந்தன. கிளஸ்டர் மாதிரிகளின் மாறுபாடுகள் தோன்றின, இதில் இரண்டு மைக்ரோஃபேஸ்களிலும் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. கிளாத்ரேட் மாதிரிகளின் ஆதரவாளர்கள் வெற்றிட மற்றும் கட்டமைப்பு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதை ஒப்புக்கொள்ளத் தொடங்கினர். அதாவது, உண்மையில், இந்த மாதிரிகளின் ஆசிரியர்கள் தண்ணீரை ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் தொடர்ச்சியான நெட்வொர்க்காக கருதுகின்றனர். இந்த கட்டம் எவ்வளவு பன்முகத்தன்மை வாய்ந்தது என்பதைப் பற்றி நாங்கள் பேசுகிறோம் (எடுத்துக்காட்டாக, அடர்த்தியில்). பிணைக்கப்படாத நீர் மூலக்கூறுகளின் கடலில் மிதக்கும் ஹைட்ரஜன்-பிணைக்கப்பட்ட கொத்துகள் என்ற எண்ணம் எண்பதுகளின் தொடக்கத்தில் முடிவுக்கு வந்தது, ஜி. ஸ்டான்லி நீரின் கட்ட மாற்றங்களை விவரிக்கும் பெர்கோலேஷன் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தினார். தண்ணீர் மாதிரி.

1999 ஆம் ஆண்டில், பிரபல ரஷ்ய நீர் ஆராய்ச்சியாளர் எஸ்.வி. கிளஸ்டர் கோட்பாட்டில் ரஷ்ய அறிவியல் அகாடமியின் மருத்துவ மற்றும் உயிரியல் சிக்கல்கள் நிறுவனத்தில் தனது முனைவர் பட்ட ஆய்வுக் கட்டுரையை ஜெனின் ஆதரித்தார், இது இந்த ஆராய்ச்சித் துறையின் முன்னேற்றத்தில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க படியாகும், இதன் சிக்கலானது அவை என்ற உண்மையால் மேம்படுத்தப்பட்டது. இயற்பியல், வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் ஆகிய மூன்று அறிவியல்களின் சந்திப்பில் உள்ளன. மூன்று இயற்பியல் வேதியியல் முறைகளால் பெறப்பட்ட தரவுகளின் அடிப்படையில்: ரிஃப்ராக்டோமெட்ரி (எஸ்.வி. ஜெனின், பி.வி. தியாகலோவ், 1994), உயர் செயல்திறன் கொண்ட திரவ நிறமூர்த்தம் (எஸ்.வி. ஜெனின் மற்றும் பலர்., 1998) மற்றும் புரோட்டான் காந்த அதிர்வு (சி எஸ்.வி. ஜெனின்) கட்டமைக்கப்பட்டது மற்றும் 199 நீர் மூலக்கூறுகளின் முக்கிய நிலையான கட்டமைப்பு உருவாக்கத்தின் மாதிரி (கட்டமைக்கப்பட்ட நீர்), பின்னர் (எஸ்.வி. ஜெனின், 2004) இந்த கட்டமைப்புகளின் படம் ஒரு மாறுபட்ட-கட்ட நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்டது.

நீரின் இயற்பியல் பண்புகளின் தனித்தன்மையும், நீர் மூலக்கூறில் உள்ள ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள பல குறுகிய கால ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளும் ஒரு சிறப்பு தொடர்புடைய கட்டமைப்புகளை (கிளஸ்டர்கள்) உருவாக்குவதற்கு சாதகமான வாய்ப்புகளை உருவாக்குகின்றன என்பதை இப்போது அறிவியல் நிரூபித்துள்ளது. பல்வேறு வகையான தகவல்கள்.

அத்தகைய நீரின் கட்டமைப்பு அலகு கிளாத்ரேட்டுகளைக் கொண்ட ஒரு கொத்து ஆகும், அதன் தன்மை நீண்ட தூர கூலம்ப் படைகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. கொத்துகளின் அமைப்பு இந்த நீர் மூலக்கூறுகளுடன் நடந்த தொடர்புகள் பற்றிய தகவல்களை குறியாக்குகிறது. நீர் கொத்துகளில், ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள கோவலன்ட் மற்றும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுக்கு இடையிலான தொடர்பு காரணமாக, ஒரு புரோட்டானின் (H+) இடம்பெயர்வு ஒரு ரிலே பொறிமுறையின் மூலம் நிகழலாம், இது கொத்துக்குள் புரோட்டானின் இடமாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும்.

பல்வேறு வகையான பல கொத்துக்களைக் கொண்ட நீர், ஒரு படிநிலை இடஞ்சார்ந்த திரவ படிக அமைப்பை உருவாக்குகிறது, இது பெரிய அளவிலான தகவல்களை உணர்ந்து சேமிக்க முடியும்.

உருவம் (V.L. Voeikov) பல எளிய கிளஸ்டர் கட்டமைப்புகளின் வரைபடங்களை உதாரணமாகக் காட்டுகிறது.

நீர் கொத்துகளின் சில சாத்தியமான கட்டமைப்புகள்

மிகவும் வேறுபட்ட இயல்புடைய இயற்பியல் துறைகள் தகவல் கேரியர்களாக இருக்கலாம். இவ்வாறு, மின்காந்த, ஒலியியல் மற்றும் பிற துறைகளைப் பயன்படுத்தி பல்வேறு இயல்புகளின் பொருள்களுடன் நீரின் திரவ படிக கட்டமைப்பின் தொலைதூர தகவல் தொடர்புக்கான சாத்தியம் நிறுவப்பட்டுள்ளது. செல்வாக்கு செலுத்தும் பொருள் ஒரு நபராகவும் இருக்கலாம்.

நீர் மிகவும் பலவீனமான மற்றும் பலவீனமான மாற்று மின்காந்த கதிர்வீச்சின் மூலமாகும். குறைந்த குழப்பமான மின்காந்த கதிர்வீச்சு கட்டமைக்கப்பட்ட நீரால் உருவாக்கப்படுகிறது. இந்த வழக்கில், தொடர்புடைய மின்காந்த புலத்தின் தூண்டல் ஏற்படலாம், இது உயிரியல் பொருட்களின் கட்டமைப்பு மற்றும் தகவல் பண்புகளை மாற்றுகிறது.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், சூப்பர் கூல்டு நீரின் பண்புகள் பற்றிய முக்கியமான தகவல்கள் பெறப்பட்டுள்ளன. குறைந்த வெப்பநிலையில் தண்ணீரைப் படிப்பது மிகவும் சுவாரஸ்யமானது, ஏனெனில் இது மற்ற திரவங்களை விட அதிகமாக குளிரூட்டப்படலாம். நீரின் படிகமயமாக்கல், ஒரு விதியாக, பாத்திரத்தின் சுவர்களில் அல்லது திட அசுத்தங்களின் மிதக்கும் துகள்களில் சில ஒத்திசைவற்ற தன்மைகளில் தொடங்குகிறது. எனவே, சூப்பர் கூல்டு நீர் தன்னிச்சையாக படிகமாக்கும் வெப்பநிலையைக் கண்டறிவது எளிதல்ல. ஆனால் விஞ்ஞானிகள் இதைச் செய்ய முடிந்தது, இப்போது ஒரே மாதிரியான அணுக்கருவின் வெப்பநிலை, முழு அளவு முழுவதும் ஒரே நேரத்தில் பனி படிகங்களின் உருவாக்கம் நிகழும்போது, ​​​​0.3 GPa வரை அழுத்தங்களுக்கு அறியப்படுகிறது, அதாவது, இருக்கும் பகுதிகளை உள்ளடக்கியது. பனி II.

வளிமண்டல அழுத்தத்திலிருந்து I மற்றும் II ஐ பிரிக்கும் எல்லை வரை, இந்த வெப்பநிலை 231 முதல் 180 K வரை குறைகிறது, பின்னர் 190 K ஆக சிறிது அதிகரிக்கிறது. இந்த முக்கியமான வெப்பநிலைக்கு கீழே, திரவ நீர் கொள்கையளவில் சாத்தியமற்றது.

பனி அமைப்பு (வலதுபுறம் உள்ள படம்)

இருப்பினும், இந்த வெப்பநிலையுடன் தொடர்புடைய ஒரு மர்மம் உள்ளது. எண்பதுகளின் நடுப்பகுதியில், உருவமற்ற பனிக்கட்டியின் புதிய மாற்றம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது - அதிக அடர்த்தி கொண்ட பனி, இது இரண்டு மாநிலங்களின் கலவையாக நீர் என்ற கருத்தை புதுப்பிக்க உதவியது. படிக கட்டமைப்புகள் அல்ல, ஆனால் வெவ்வேறு அடர்த்தி கொண்ட உருவமற்ற பனியின் கட்டமைப்புகள் முன்மாதிரிகளாக கருதப்பட்டன. 1999 இல் எழுதிய E.G. Ponyatovsky மற்றும் V.V. Sinitsin ஆகியோரால் இந்த கருத்து மிகவும் தெளிவான வடிவத்தில் வடிவமைக்கப்பட்டது: "நீர் இரண்டு கூறுகளின் வழக்கமான தீர்வாகக் கருதப்படுகிறது, உருவமற்ற பனியின் மாற்றங்களின் குறுகிய தூர வரிசையுடன் தொடர்புடைய உள்ளூர் கட்டமைப்புகள். ." மேலும், நியூட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் முறைகளைப் பயன்படுத்தி உயர் அழுத்தத்தில் சூப்பர் கூல்டு நீரில் குறுகிய தூர வரிசையைப் படிப்பதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் இந்த கட்டமைப்புகளுடன் தொடர்புடைய கூறுகளைக் கண்டுபிடிக்க முடிந்தது.

உருவமற்ற பனியின் பாலிமார்பிஸத்தின் விளைவு, கற்பனையான குறைந்த-வெப்பநிலை முக்கியமான புள்ளிக்குக் கீழே உள்ள வெப்பநிலையில் தண்ணீரை இரண்டு கலக்க முடியாத கூறுகளாகப் பிரிப்பது பற்றிய அனுமானங்களுக்கும் வழிவகுத்தது. துரதிர்ஷ்டவசமாக, ஆராய்ச்சியாளர்களின் கூற்றுப்படி, 0.017 GPa அழுத்தத்தில் உள்ள இந்த வெப்பநிலை அணுக்கரு வெப்பநிலையை விட 230 K குறைவாக உள்ளது, எனவே திரவ நீரின் அடுக்குகளை யாராலும் இன்னும் கவனிக்க முடியவில்லை. இவ்வாறு, இரு-நிலை மாதிரியின் மறுமலர்ச்சி திரவ நீரில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் நெட்வொர்க்கின் பன்முகத்தன்மை பற்றிய கேள்வியை எழுப்பியது. இந்த பன்முகத்தன்மையை கணினி மாடலிங் மூலம் மட்டுமே புரிந்து கொள்ள முடியும்.

நீரின் படிக அமைப்பைப் பற்றி பேசுகையில், பனியின் 14 மாற்றங்கள் அறியப்படுகின்றன என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.அவற்றில் பெரும்பாலானவை இயற்கையில் காணப்படவில்லை, இதில் நீர் மூலக்கூறுகள் இரண்டும் அவற்றின் தனித்துவத்தைத் தக்கவைத்து ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்படுகின்றன. மறுபுறம், கிளாத்ரேட் ஹைட்ரேட்டுகளில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் பல வகைகள் உள்ளன. இந்த நெட்வொர்க்குகளின் ஆற்றல்கள் (உயர் அழுத்த பனிக்கட்டிகள் மற்றும் கிளாத்ரேட் ஹைட்ரேட்டுகள்) கன மற்றும் அறுகோண பனிக்கட்டிகளின் ஆற்றல்களை விட அதிகமாக இல்லை. எனவே, அத்தகைய கட்டமைப்புகளின் துண்டுகள் திரவ நீரிலும் தோன்றும். எண்ணற்ற வெவ்வேறு காலமற்ற துண்டுகளை உருவாக்குவது சாத்தியமாகும், அவற்றின் மூலக்கூறுகள் நான்கு அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை டெட்ராஹெட்ரானின் முனைகளில் அமைந்துள்ளன, ஆனால் அவற்றின் அமைப்பு பனியின் அறியப்பட்ட மாற்றங்களின் கட்டமைப்புகளுடன் ஒத்துப்போவதில்லை. பல கணக்கீடுகள் காட்டியுள்ளபடி, அத்தகைய துண்டுகளில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் தொடர்பு ஆற்றல்கள் ஒருவருக்கொருவர் நெருக்கமாக இருக்கும், மேலும் எந்தவொரு அமைப்பும் திரவ நீரில் மேலோங்க வேண்டும் என்று கூறுவதற்கு எந்த காரணமும் இல்லை.

நீரின் கட்டமைப்பு ஆய்வுகளை வெவ்வேறு முறைகளைப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யலாம்;புரோட்டான் காந்த அதிர்வு ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, அகச்சிவப்பு நிறமாலை, எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் போன்றவை. உதாரணமாக, எக்ஸ்-கதிர்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மாறுபாடு பல முறை ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், இந்த சோதனைகள் கட்டமைப்பைப் பற்றிய விரிவான தகவல்களை வழங்க முடியாது. சிறிய கோணங்களில் X-கதிர்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் சிதறல் மூலம் அடர்த்தியில் வேறுபடும் ஒத்திசைவுகள் காணப்படுகின்றன, ஆனால் அத்தகைய ஒத்திசைவுகள் நூற்றுக்கணக்கான நீர் மூலக்கூறுகளைக் கொண்டதாக இருக்க வேண்டும். ஒளியின் சிதறலைப் படிப்பதன் மூலம் அவற்றைப் பார்க்க முடியும். இருப்பினும், நீர் ஒரு விதிவிலக்கான தெளிவான திரவமாகும். டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் சோதனைகளின் ஒரே முடிவு ரேடியல் விநியோக செயல்பாடு ஆகும், அதாவது ஆக்ஸிஜன், ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன்-ஹைட்ரஜன் அணுக்களுக்கு இடையிலான தூரம். நீர் மூலக்கூறுகளின் அமைப்பில் நீண்ட தூர ஒழுங்கு இல்லை என்பது அவர்களிடமிருந்து தெளிவாகிறது. இந்த செயல்பாடுகள் மற்ற திரவங்களை விட தண்ணீருக்கு மிக வேகமாக சிதைகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, அறை வெப்பநிலைக்கு நெருக்கமான வெப்பநிலையில் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களுக்கு இடையிலான தூரத்தின் விநியோகம் 2.8, 4.5 மற்றும் 6.7 ஆகிய மூன்று அதிகபட்சங்களை மட்டுமே அளிக்கிறது. முதல் அதிகபட்சம் அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளுக்கான தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது, மேலும் அதன் மதிப்பு ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் நீளத்திற்கு தோராயமாக சமமாக இருக்கும். இரண்டாவது அதிகபட்சம் டெட்ராஹெட்ரான் விளிம்பின் சராசரி நீளத்திற்கு அருகில் உள்ளது: அறுகோண பனியில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் மைய மூலக்கூறைச் சுற்றி விவரிக்கப்பட்டுள்ள டெட்ராஹெட்ரானின் முனைகளில் அமைந்துள்ளன என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள். மூன்றாவது அதிகபட்சம், மிகவும் பலவீனமாக வெளிப்படுத்தப்பட்டது, ஹைட்ரஜன் நெட்வொர்க்கில் மூன்றாவது மற்றும் அதிக தொலைதூர அண்டை நாடுகளுக்கான தூரத்தை ஒத்துள்ளது. இந்த அதிகபட்சம் மிகவும் பிரகாசமாக இல்லை, மேலும் சிகரங்களைப் பற்றி பேச வேண்டிய அவசியமில்லை. இந்த விநியோகங்களில் இருந்து மேலும் விரிவான தகவல்களைப் பெற முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன. எனவே 1969 ஆம் ஆண்டில், ஐ.எஸ் ஆண்ட்ரியானோவ் மற்றும் ஐ.இசட் ஃபிஷர் எட்டாவது அண்டை நாடு வரையிலான தூரத்தைக் கண்டறிந்தனர், ஐந்தாவது அண்டை வீட்டாருக்கு அது 3 ஆகவும், ஆறாவது 3.1 ஆகவும் மாறியது. இது நீர் மூலக்கூறுகளின் தொலைதூர சூழல் பற்றிய தரவுகளைப் பெறுவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

கட்டமைப்பைப் படிக்கும் மற்றொரு முறை - நீர் படிகங்களில் நியூட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் - எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷனைப் போலவே மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இருப்பினும், நியூட்ரான் சிதறல் நீளம் வெவ்வேறு அணுக்களுக்கு இடையில் வேறுபடுவதில்லை என்ற உண்மையின் காரணமாக, ஐசோமார்பிக் மாற்று முறை ஏற்றுக்கொள்ள முடியாததாகிறது. நடைமுறையில், ஒருவர் வழக்கமாக ஒரு படிகத்துடன் வேலை செய்கிறார், அதன் மூலக்கூறு அமைப்பு ஏற்கனவே மற்ற முறைகளால் தோராயமாக தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இந்த படிகத்திற்கு நியூட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் தீவிரம் அளவிடப்படுகிறது. இந்த முடிவுகளின் அடிப்படையில், ஒரு ஃபோரியர் உருமாற்றம் செய்யப்படுகிறது, இதன் போது அளவிடப்பட்ட நியூட்ரான் தீவிரங்கள் மற்றும் கட்டங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஹைட்ரஜன் அல்லாத அணுக்களை கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டு கணக்கிடப்படுகிறது, அதாவது. ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள், கட்டமைப்பு மாதிரியில் அதன் நிலை அறியப்படுகிறது. பின்னர், இந்த வழியில் பெறப்பட்ட ஃபோரியர் வரைபடத்தில், ஹைட்ரஜன் மற்றும் டியூட்டீரியம் அணுக்கள் எலக்ட்ரான் அடர்த்தி வரைபடத்தை விட அதிக எடையுடன் குறிப்பிடப்படுகின்றன, ஏனெனில் நியூட்ரான் சிதறலுக்கு இந்த அணுக்களின் பங்களிப்பு மிகப் பெரியது. இந்த அடர்த்தி வரைபடத்தைப் பயன்படுத்தி, எடுத்துக்காட்டாக, ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் (எதிர்மறை அடர்த்தி) மற்றும் டியூட்டீரியம் (நேர்மறை அடர்த்தி) ஆகியவற்றின் நிலைகளை நீங்கள் தீர்மானிக்கலாம்.

இந்த முறையின் மாறுபாடு சாத்தியமாகும், இது தண்ணீரில் உருவாகும் படிகமானது அளவீடுகளுக்கு முன் கனமான நீரில் வைக்கப்படுகிறது. இந்த வழக்கில், நியூட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் எங்குள்ளது என்பதைக் கண்டறிவது மட்டுமல்லாமல், ஐசோடோப்பு (எச்-டி) பரிமாற்றத்தைப் படிக்கும் போது குறிப்பாக முக்கியமான டியூட்டீரியத்திற்கு மாற்றக்கூடியவற்றை அடையாளம் காணவும் செய்கிறது. அத்தகைய தகவல்கள் கட்டமைப்பு சரியாக நிறுவப்பட்டிருப்பதை உறுதிப்படுத்த உதவுகிறது.

மற்ற முறைகள் நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்கவியலைப் படிப்பதை சாத்தியமாக்குகின்றன. இவை அரை-எலாஸ்டிக் நியூட்ரான் சிதறல், அல்ட்ராஃபாஸ்ட் ஐஆர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி மற்றும் என்எம்ஆர் அல்லது லேபிளிடப்பட்ட டியூட்டீரியம் அணுக்களைப் பயன்படுத்தி நீர் பரவல் பற்றிய ஆய்வு. NMR ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி முறையானது, ஹைட்ரஜன் அணுவின் கருவானது ஒரு காந்தத் தருணத்தைக் கொண்டுள்ளது-சுழல்-அது காந்தப்புலங்களுடன், நிலையான மற்றும் மாறக்கூடியதாக தொடர்பு கொள்கிறது. NMR ஸ்பெக்ட்ரமிலிருந்து இந்த அணுக்கள் மற்றும் கருக்கள் எந்த சூழலில் அமைந்துள்ளன என்பதை ஒருவர் தீர்மானிக்க முடியும், இதனால் மூலக்கூறின் அமைப்பு பற்றிய தகவல்களைப் பெறலாம்.

நீர் படிகங்களில் அரை-எலாஸ்டிக் நியூட்ரான் சிதறல் மீதான சோதனைகளின் விளைவாக, மிக முக்கியமான அளவுரு அளவிடப்பட்டது - பல்வேறு அழுத்தங்கள் மற்றும் வெப்பநிலைகளில் சுய-பரவல் குணகம். குவாசிலாஸ்டிக் நியூட்ரான் சிதறலில் இருந்து சுய-பரவல் குணகத்தை தீர்மானிக்க, மூலக்கூறு இயக்கத்தின் தன்மையைப் பற்றி ஒரு அனுமானம் செய்வது அவசியம். Ya.I. Frenkel (பிரபல ரஷ்ய தத்துவார்த்த இயற்பியலாளர், "கினடிக் தியரி ஆஃப் திரவங்களின்" ஆசிரியர் - பல மொழிகளில் மொழிபெயர்க்கப்பட்ட ஒரு உன்னதமான புத்தகம்), "ஜம்ப்-வெயிட்டிங்" மாதிரியின் மாதிரிக்கு ஏற்ப அவை நகர்ந்தால், ஒரு மூலக்கூறின் செட்டில் செய்யப்பட்ட வாழ்க்கையின் நேரம் (குதிக்கும் இடைப்பட்ட நேரம்) 3.2 பைக்கோசெகண்டுகள். ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபியின் சமீபத்திய முறைகள் உடைந்த ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் ஆயுட்காலத்தை மதிப்பிடுவதை சாத்தியமாக்கியுள்ளன: ஒரு கூட்டாளரைக் கண்டுபிடிக்க ஒரு புரோட்டானுக்கு 200 fs தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், இவை அனைத்தும் சராசரி மதிப்புகள். கணினி உருவகப்படுத்துதலின் உதவியுடன் மட்டுமே நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தின் கட்டமைப்பு மற்றும் தன்மை பற்றிய விவரங்களைப் படிக்க முடியும், இது சில நேரங்களில் எண் பரிசோதனை என்று அழைக்கப்படுகிறது.

கணினி மாடலிங் முடிவுகளின்படி நீரின் அமைப்பு இப்படித்தான் இருக்கிறது (டாக்டர் ஆஃப் கெமிக்கல் சயின்சஸ் ஜி.ஜி. மாலென்கோவ் படி). பொதுவான ஒழுங்கற்ற கட்டமைப்பை இரண்டு வகையான பகுதிகளாகப் பிரிக்கலாம் (இருண்ட மற்றும் ஒளி பந்துகளாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது), அவை அவற்றின் கட்டமைப்பில் வேறுபடுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, வோரோனோய் பாலிஹெட்ரானின் அளவு (அ), உடனடி சூழலின் டெட்ராஹெட்ரலிட்டி அளவு ( b), சாத்தியமான ஆற்றலின் மதிப்பு (c), மேலும் ஒவ்வொரு மூலக்கூறிலும் நான்கு ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் முன்னிலையில் (d). இருப்பினும், இந்தப் பகுதிகள் ஒரு கணத்தில், சில பைக்கோசெகண்டுகளுக்குப் பிறகு, அவற்றின் இருப்பிடத்தை மாற்றிவிடும்.

உருவகப்படுத்துதல் இவ்வாறு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. பனி அமைப்பு எடுக்கப்பட்டு அது உருகும் வரை சூடுபடுத்தப்படுகிறது. சிறிது நேரம் கழித்து, தண்ணீர் அதன் படிக தோற்றத்தை மறந்துவிட, உடனடியாக மைக்ரோஃபோட்டோகிராஃப்கள் எடுக்கப்படுகின்றன.

நீரின் கட்டமைப்பை பகுப்பாய்வு செய்ய, மூன்று அளவுருக்கள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன:
- வழக்கமான டெட்ராஹெட்ரானின் முனைகளிலிருந்து மூலக்கூறின் உள்ளூர் சூழலின் விலகல் அளவு;
- மூலக்கூறுகளின் சாத்தியமான ஆற்றல்;
வோரோனோய் பாலிஹெட்ரான் என்று அழைக்கப்படும் அளவு.

இந்த பாலிஹெட்ரானை உருவாக்க, கொடுக்கப்பட்ட மூலக்கூறிலிருந்து அருகிலுள்ள ஒன்றிற்கு ஒரு விளிம்பை எடுத்து, அதை பாதியாகப் பிரித்து, விளிம்பிற்கு செங்குத்தாக ஒரு விமானத்தை வரையவும். இது ஒரு மூலக்கூறுக்கான அளவைக் கொடுக்கிறது. பாலிஹெட்ரானின் அளவு அடர்த்தி, டெட்ராஹெட்ராலிட்டி என்பது ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் சிதைவின் அளவு, ஆற்றல் என்பது மூலக்கூறு கட்டமைப்பின் நிலைத்தன்மையின் அளவு. இந்த அளவுருக்கள் ஒவ்வொன்றின் ஒத்த மதிப்புகளைக் கொண்ட மூலக்கூறுகள் தனித்தனி கிளஸ்டர்களாக ஒன்றிணைகின்றன. குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் அதிக அடர்த்தி கொண்ட பகுதிகள் இரண்டும் வெவ்வேறு ஆற்றல் மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவை ஒரே ஆற்றல் மதிப்புகளைக் கொண்டிருக்கலாம். வெவ்வேறு கட்டமைப்புகள், கொத்துகள் கொண்ட பகுதிகள் தன்னிச்சையாக எழுகின்றன மற்றும் தன்னிச்சையாக சிதைகின்றன என்று சோதனைகள் காட்டுகின்றன. நீரின் முழு அமைப்பும் உயிருடன் உள்ளது மற்றும் தொடர்ந்து மாறுகிறது, மேலும் இந்த மாற்றங்கள் நிகழும் நேரம் மிகக் குறைவு. ஆராய்ச்சியாளர்கள் மூலக்கூறுகளின் இயக்கங்களைக் கண்காணித்து, அவை சுமார் 0.5 பிஎஸ் அதிர்வெண் மற்றும் 1 ஆங்ஸ்ட்ராம் வீச்சுடன் ஒழுங்கற்ற அதிர்வுகளைச் செய்வதைக் கண்டறிந்தனர். பைக்கோசெகண்டுகளுக்கு நீடிக்கும் ஆங்ஸ்ட்ரோம்களின் அரிய மெதுவான தாவல்களும் காணப்பட்டன. பொதுவாக, 30 பிஎஸ்ஸில் ஒரு மூலக்கூறு 8-10 ஆங்ஸ்ட்ரோம்களை நகர்த்த முடியும். உள்ளூர் சூழலின் ஆயுட்காலமும் குறுகியது. வோரோனோய் பாலிஹெட்ரானின் ஒத்த அளவு மதிப்புகளைக் கொண்ட மூலக்கூறுகளால் ஆன பகுதிகள் 0.5 பிஎஸ்ஸில் சிதைந்துவிடும் அல்லது அவை பல பைக்கோசெகண்டுகள் வரை வாழலாம். ஆனால் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு வாழ்நாள்களின் விநியோகம் மிகவும் பெரியது. ஆனால் இந்த நேரம் 40 ps ஐ விட அதிகமாக இல்லை, சராசரி மதிப்பு பல ps ஆகும்.

முடிவில், அதை வலியுறுத்த வேண்டும் நீரின் கொத்து கட்டமைப்பின் கோட்பாடு பல குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.எடுத்துக்காட்டாக, நீரின் முக்கிய கட்டமைப்பு உறுப்பு நான்கு டோடெகாஹெட்ரான்களின் இணைப்பால் உருவாக்கப்பட்ட 57 மூலக்கூறுகளின் கொத்து என்று ஜெனின் கூறுகிறார். அவை பொதுவான முகங்களைக் கொண்டுள்ளன, அவற்றின் மையங்கள் வழக்கமான டெட்ராஹெட்ரானை உருவாக்குகின்றன. நீர் மூலக்கூறுகள் ஐங்கோண டோடெகாஹெட்ரானின் உச்சியில் அமைந்திருக்கும் என்பது நீண்ட காலமாக அறியப்படுகிறது; அத்தகைய ஒரு dodecahedron வாயு ஹைட்ரேட்டுகளின் அடிப்படையாகும். எனவே, தண்ணீரில் இத்தகைய கட்டமைப்புகள் இருப்பதாக அனுமானிப்பதில் ஆச்சரியம் எதுவும் இல்லை, இருப்பினும் எந்தவொரு குறிப்பிட்ட அமைப்பும் மேலோங்கி நீண்ட காலமாக இருக்க முடியாது என்று ஏற்கனவே கூறப்பட்டுள்ளது. எனவே இந்த தனிமம் முதன்மையானது என்று கருதப்படுவதும், அதில் சரியாக 57 மூலக்கூறுகள் இருப்பதும் விசித்திரமானது. பந்துகளில் இருந்து, எடுத்துக்காட்டாக, நீங்கள் அதே கட்டமைப்புகளை வரிசைப்படுத்தலாம், அவை ஒருவருக்கொருவர் அருகில் உள்ள டோடெகாஹெட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கின்றன மற்றும் 200 மூலக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன. நீரின் முப்பரிமாண பாலிமரைசேஷன் செயல்முறை 57 மூலக்கூறுகளில் நிற்கிறது என்று ஜெனின் கூறுகிறார். அவரது கருத்துப்படி, பெரிய கூட்டாளிகள் இருக்கக்கூடாது. இருப்பினும், இது அவ்வாறு இருந்தால், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட ஏராளமான மூலக்கூறுகளைக் கொண்ட அறுகோண பனி படிகங்கள் நீராவியிலிருந்து வீழ்ச்சியடைய முடியாது. Zenin கிளஸ்டரின் வளர்ச்சி ஏன் 57 மூலக்கூறுகளில் நின்றது என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. முரண்பாடுகளைத் தவிர்ப்பதற்காக, ஜெனின் கொத்துகளை மிகவும் சிக்கலான அமைப்புகளாக-ரோம்போஹெட்ரா-கிட்டத்தட்ட ஆயிரம் மூலக்கூறுகளில் இணைக்கிறது, மேலும் அசல் கொத்துகள் ஒன்றோடொன்று ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில்லை. ஏன்? அவற்றின் மேற்பரப்பில் உள்ள மூலக்கூறுகள் உள்ளே இருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகின்றன? ஜெனினின் கூற்றுப்படி, ரோம்போஹெட்ரான்களின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஹைட்ராக்சைல் குழுக்களின் அமைப்பு நீரின் நினைவகத்தை வழங்குகிறது. இதன் விளைவாக, இந்த பெரிய வளாகங்களில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் உறுதியாக நிலைநிறுத்தப்படுகின்றன, மேலும் வளாகங்களே திடப்பொருள்களாகும். அத்தகைய நீர் பாயாது, மூலக்கூறு எடையுடன் தொடர்புடைய அதன் உருகும் புள்ளி மிக அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.

ஜெனினின் மாதிரி நீரின் என்ன பண்புகளை விளக்குகிறது? மாதிரியானது டெட்ராஹெட்ரல் கட்டமைப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டிருப்பதால், இது எக்ஸ்ரே மற்றும் நியூட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் தரவுகளுடன் அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ ஒத்துப்போகும். இருப்பினும், உருகும் போது அடர்த்தி குறைவதை மாதிரி விளக்குவது சாத்தியமில்லை; டோடெகாஹெட்ரான்களின் பொதி பனியை விட குறைவான அடர்த்தியானது. ஆனால் டைனமிக் பண்புகளைக் கொண்ட மாதிரியுடன் உடன்படுவது மிகவும் கடினம் - திரவத்தன்மை, சுய-பரவல் குணகத்தின் பெரிய மதிப்பு, குறுகிய தொடர்பு மற்றும் மின்கடத்தா தளர்வு நேரங்கள், அவை பைக்கோசெகண்டுகளில் அளவிடப்படுகின்றன.

பிஎச்.டி. ஓ.வி. மோசின்

குறிப்புகள்:
ஜி.ஜி. மாலென்கோவ். இயற்பியல் வேதியியலில் முன்னேற்றங்கள், 2001
எஸ்.வி.ஜெனின், பி.எம். போலனுயர், பி.வி. தியாகலோவ். நீர் பின்னங்கள் இருப்பதற்கான பரிசோதனை ஆதாரம். ஜி. ஹோமியோபதி மருத்துவம் மற்றும் குத்தூசி மருத்துவம். 1997.எண்.2.பி.42-46.
எஸ்.வி. ஜெனின், பி.வி. தியாகலோவ். நீர் மூலக்கூறுகளின் கூட்டாளிகளின் கட்டமைப்பின் ஹைட்ரோபோபிக் மாதிரி. ஜே. இயற்பியல் வேதியியல். 1994. டி. 68. எண். 4. பி. 636-641.
எஸ்.வி. புரோட்டான் காந்த அதிர்வு முறையைப் பயன்படுத்தி நீரின் கட்டமைப்பைப் பற்றிய ஜெனின் ஆய்வு. Dokl.RAN.1993.T.332.No.3.S.328-329.
S.V.Zenin, B.V.Tyaglov. ஹைட்ரோபோபிக் தொடர்புகளின் தன்மை. அக்வஸ் கரைசல்களில் நோக்குநிலை புலங்களின் தோற்றம். ஜே. இயற்பியல் வேதியியல். 1994. டி. 68. எண். 3. பி. 500-503.
எஸ்.வி. ஜெனின், பி.வி. தியாகலோவ், ஜி.பி. செர்ஜிவ், இசட்.ஏ. ஷபரோவா. NMR ஐப் பயன்படுத்தி நியூக்ளியோடைடமைடுகளில் உள்ள மூலக்கூறு இடைவினைகள் பற்றிய ஆய்வு. 2வது அனைத்து யூனியன் கான்ஃபரின் பொருட்கள். டைனமிக் மூலம் ஸ்டீரியோ கெமிஸ்ட்ரி. ஒடெசா.1975.ப.53.
எஸ்.வி. ஜெனின். வாழ்க்கை அமைப்புகளின் நடத்தை மற்றும் பாதுகாப்பைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான அடிப்படையாக நீரின் கட்டமைக்கப்பட்ட நிலை. ஆய்வறிக்கை. உயிரியல் அறிவியல் டாக்டர். மாநில அறிவியல் மையம் "மருத்துவ மற்றும் உயிரியல் சிக்கல்கள் நிறுவனம்" (SSC "IMBP"). பாதுகாக்கப்பட்டது 1999. 05. 27. UDC 577.32:57.089.001.66.207 பக்.
மற்றும். ஸ்லேசரேவ். ஆராய்ச்சி முன்னேற்ற அறிக்கை

நீரின் பண்புகள்

தண்ணீர் ஏன் தண்ணீர்?

பல்வேறு வகையான பொருட்களில், அதன் இயற்பியல் மற்றும் இரசாயன பண்புகள் கொண்ட நீர் மிகவும் சிறப்பு வாய்ந்த, விதிவிலக்கான இடத்தைப் பிடித்துள்ளது. மேலும் இது உண்மையில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும்.

தண்ணீரின் அனைத்து இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளும் இயற்கையில் விதிவிலக்குகள். இது உண்மையிலேயே உலகின் மிக அற்புதமான பொருள். மூலக்கூறின் பல்வேறு ஐசோடோபிக் வடிவங்களுக்கு மட்டுமல்ல, எதிர்காலத்திற்கான ஆற்றலின் விவரிக்க முடியாத ஆதாரமாக அதனுடன் தொடர்புடைய நம்பிக்கைகளுக்கும் நீர் ஆச்சரியமாக இருக்கிறது. கூடுதலாக, அதன் மிகவும் சாதாரண பண்புகள் ஆச்சரியமாக இருக்கிறது.

நீர் மூலக்கூறு எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகிறது?

ஒரு நீர் மூலக்கூறு எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகிறது என்பது இப்போது மிகவும் துல்லியமாக அறியப்படுகிறது. இது இப்படி கட்டப்பட்டுள்ளது.

ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களின் அணுக்கருக்களின் ஒப்பீட்டு நிலைகள் மற்றும் அவற்றுக்கிடையேயான தூரம் ஆகியவை நன்கு ஆய்வு செய்யப்பட்டு அளவிடப்பட்டுள்ளன. நீர் மூலக்கூறு நேரியல் அல்ல என்று மாறியது. அணுக்களின் எலக்ட்ரான் ஓடுகளுடன் சேர்ந்து, ஒரு நீர் மூலக்கூறு, நீங்கள் அதை "பக்கத்திலிருந்து" பார்த்தால், இவ்வாறு சித்தரிக்கலாம்:

அதாவது, வடிவியல் ரீதியாக, ஒரு மூலக்கூறில் உள்ள மின்சுமைகளின் பரஸ்பர அமைப்பை ஒரு எளிய டெட்ராஹெட்ரானாக சித்தரிக்கலாம். ஐசோடோபிக் கலவை கொண்ட அனைத்து நீர் மூலக்கூறுகளும் ஒரே மாதிரியாக கட்டப்பட்டுள்ளன.

கடலில் எத்தனை நீர் மூலக்கூறுகள் உள்ளன?

ஒன்று. இந்த பதில் ஒரு நகைச்சுவை அல்ல. நிச்சயமாக, ஒரு குறிப்பு புத்தகத்தைப் பார்த்து, உலகப் பெருங்கடலில் எவ்வளவு தண்ணீர் உள்ளது என்பதைக் கண்டுபிடிப்பதன் மூலம், அதில் எத்தனை H2O மூலக்கூறுகள் உள்ளன என்பதை எளிதாகக் கணக்கிட முடியும். ஆனால் அத்தகைய பதில் முற்றிலும் சரியாக இருக்காது. நீர் ஒரு சிறப்புப் பொருள். அவற்றின் தனித்துவமான அமைப்பு காரணமாக, தனிப்பட்ட மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பு கொள்கின்றன. ஒரு மூலக்கூறின் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் அண்டை மூலக்கூறுகளில் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களின் எலக்ட்ரான்களை ஈர்க்கின்றன என்பதன் காரணமாக ஒரு சிறப்பு இரசாயன பிணைப்பு எழுகிறது. இந்த ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் காரணமாக, வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒவ்வொரு நீர் மூலக்கூறும் மற்ற நான்கு அண்டை மூலக்கூறுகளுடன் மிகவும் இறுக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. உண்மை, இந்த வரைபடம் மிகவும் எளிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது - இது தட்டையானது, இல்லையெனில் அதை படத்தில் சித்தரிக்க முடியாது. சற்று துல்லியமான படத்தை கற்பனை செய்வோம். இதைச் செய்ய, நீர் மூலக்கூறில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் அமைந்துள்ள விமானம் (அவை புள்ளியிடப்பட்ட கோட்டால் குறிக்கப்படுகின்றன) ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் இருப்பிடத்தின் விமானத்திற்கு செங்குத்தாக இயக்கப்படுகிறது என்பதை நீங்கள் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும்.

தண்ணீரில் உள்ள அனைத்து தனிப்பட்ட H2O மூலக்கூறுகளும் ஒரு தொடர்ச்சியான இடஞ்சார்ந்த வலையமைப்புடன் இணைக்கப்படுகின்றன - ஒரு மாபெரும் மூலக்கூறாக. எனவே, முழு கடலும் ஒரே மூலக்கூறு என்று சில இயற்பியல் வேதியியலாளர்களின் கூற்று மிகவும் நியாயமானது. ஆனால் இந்தக் கூற்றை மிகத் தெளிவாக எடுத்துக் கொள்ளக் கூடாது. நீரில் உள்ள அனைத்து நீர் மூலக்கூறுகளும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்டிருந்தாலும், அவை ஒரே நேரத்தில் மிகவும் சிக்கலான மொபைல் சமநிலையில் உள்ளன, தனிப்பட்ட மூலக்கூறுகளின் தனிப்பட்ட பண்புகளைப் பாதுகாத்து சிக்கலான திரட்டுகளை உருவாக்குகின்றன. இந்த யோசனை தண்ணீருக்கு மட்டுமல்ல: ஒரு துண்டு வைரமும் ஒரு மூலக்கூறு.

ஒரு பனி மூலக்கூறு எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகிறது?

சிறப்பு பனி மூலக்கூறுகள் எதுவும் இல்லை. நீரின் மூலக்கூறுகள், அவற்றின் குறிப்பிடத்தக்க அமைப்பு காரணமாக, ஒரு பனிக்கட்டியில் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளன, இதனால் அவை ஒவ்வொன்றும் இணைக்கப்பட்டு மற்ற நான்கு மூலக்கூறுகளால் சூழப்பட்டுள்ளன. இது மிகவும் தளர்வான பனிக்கட்டி கட்டமைப்பின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இதில் நிறைய இலவச அளவு உள்ளது. பனிக்கட்டியின் சரியான படிக அமைப்பு ஸ்னோஃப்ளேக்கின் அற்புதமான கருணை மற்றும் உறைந்த ஜன்னல் கண்ணாடிகளில் உறைபனி வடிவங்களின் அழகு ஆகியவற்றில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

தண்ணீரில் நீர் மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகின்றன?

துரதிர்ஷ்டவசமாக, இந்த மிக முக்கியமான பிரச்சினை இன்னும் போதுமான அளவு ஆய்வு செய்யப்படவில்லை. திரவ நீரில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் அமைப்பு மிகவும் சிக்கலானது. பனி உருகும்போது, ​​​​அதன் நெட்வொர்க் அமைப்பு அதன் விளைவாக வரும் நீரில் ஓரளவு பாதுகாக்கப்படுகிறது. உருகும் நீரில் உள்ள மூலக்கூறுகள் பல எளிய மூலக்கூறுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன - பனியின் பண்புகளைத் தக்கவைக்கும் திரட்டுகள். வெப்பநிலை உயரும்போது, ​​அவற்றில் சில சிதைந்து, அவற்றின் அளவுகள் சிறியதாகின்றன.

பரஸ்பர ஈர்ப்பு திரவ நீரில் ஒரு சிக்கலான நீர் மூலக்கூறின் சராசரி அளவு ஒரு நீர் மூலக்கூறின் அளவைக் கணிசமாக மீறுகிறது என்பதற்கு வழிவகுக்கிறது. நீரின் இந்த அசாதாரண மூலக்கூறு அமைப்பு அதன் அசாதாரண இயற்பியல் வேதியியல் பண்புகளை தீர்மானிக்கிறது.

நீரின் அடர்த்தி என்னவாக இருக்க வேண்டும்?

இது மிகவும் விசித்திரமான கேள்வி அல்லவா? வெகுஜன அலகு எவ்வாறு நிறுவப்பட்டது என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள் - ஒரு கிராம். இது ஒரு கன சென்டிமீட்டர் நீரின் நிறை. அதாவது, தண்ணீரின் அடர்த்தி என்னவாக இருக்க வேண்டும் என்பதில் எந்த சந்தேகமும் இல்லை. இதில் ஏதேனும் சந்தேகம் இருக்க முடியுமா? முடியும். திரவ நிலையில் நீர் ஒரு தளர்வான, பனி போன்ற அமைப்பைத் தக்கவைக்காமல், அதன் மூலக்கூறுகள் இறுக்கமாக நிரம்பியிருந்தால், நீரின் அடர்த்தி அதிகமாக இருக்கும் என்று கோட்பாட்டாளர்கள் கணக்கிட்டுள்ளனர். 25 ° C இல் அது 1.0 க்கு சமமாக இருக்காது, ஆனால் 1.8 g/cm3 க்கு சமமாக இருக்கும்.

எந்த வெப்பநிலையில் தண்ணீர் கொதிக்க வேண்டும்?

இந்த கேள்வியும், நிச்சயமாக, விசித்திரமானது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, தண்ணீர் நூறு டிகிரியில் கொதிக்கிறது. இது அனைவருக்கும் தெரியும். மேலும், இது சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உள்ள நீரின் கொதிநிலையாகும், இது வெப்பநிலை அளவின் குறிப்பு புள்ளிகளில் ஒன்றாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, வழக்கமாக 100 டிகிரி செல்சியஸ் என குறிப்பிடப்படுகிறது.

இருப்பினும், கேள்வி வித்தியாசமாக முன்வைக்கப்படுகிறது: எந்த வெப்பநிலையில் தண்ணீர் கொதிக்க வேண்டும்? எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, பல்வேறு பொருட்களின் கொதிக்கும் வெப்பநிலை சீரற்றதாக இல்லை. அவை மெண்டலீவின் கால அட்டவணையில் அவற்றின் மூலக்கூறுகளை உருவாக்கும் தனிமங்களின் நிலையைப் பொறுத்தது.

வெவ்வேறு தனிமங்களின் வேதியியல் சேர்மங்களை, கால அட்டவணையின் ஒரே குழுவைச் சேர்ந்த ஒரே கலவையுடன் ஒப்பிட்டுப் பார்த்தால், ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் குறைவாக இருந்தால், அதன் அணு எடை குறைவாக, கொதிநிலையின் கொதிநிலை குறைவாக இருப்பதைக் கவனிப்பது எளிது. அதன் கலவைகள். அதன் வேதியியல் கலவையின் அடிப்படையில், தண்ணீரை ஆக்ஸிஜன் ஹைட்ரைடு என்று அழைக்கலாம். H2Te, H2Se மற்றும் H2S ஆகியவை தண்ணீரின் வேதியியல் ஒப்புமைகளாகும். அவற்றின் கொதிநிலைகளை நீங்கள் கண்காணித்து, கால அட்டவணையின் மற்ற குழுக்களில் ஹைட்ரைடுகளின் கொதிநிலைகள் எவ்வாறு மாறுகின்றன என்பதை ஒப்பிட்டுப் பார்த்தால், மற்ற கலவைகளைப் போலவே எந்த ஹைட்ரைட்டின் கொதிநிலையையும் நீங்கள் மிகவும் துல்லியமாக தீர்மானிக்க முடியும். இந்த வழியில் இதுவரை கண்டுபிடிக்கப்படாத தனிமங்களின் வேதியியல் சேர்மங்களின் பண்புகளை மெண்டலீவ் அவரே கணிக்க முடிந்தது.

ஆக்சிஜன் ஹைட்ரைட்டின் கொதிநிலையை கால அட்டவணையில் அதன் நிலைப்பாட்டின் மூலம் நாம் தீர்மானித்தால், தண்ணீர் -80 ° C இல் கொதிக்க வேண்டும் என்று மாறிவிடும். இதன் விளைவாக, தண்ணீர் சுமார் நூற்று எண்பது டிகிரி அதிகமாக கொதிக்கிறது. , அது கொதிக்க வேண்டும் விட. நீரின் கொதிநிலை - இது அதன் மிகவும் பொதுவான சொத்து - அசாதாரணமான மற்றும் ஆச்சரியமானதாக மாறிவிடும்.

எந்தவொரு வேதியியல் சேர்மத்தின் பண்புகளும் அதை உருவாக்கும் தனிமங்களின் தன்மையைப் பொறுத்தது, எனவே, மெண்டலீவின் வேதியியல் கூறுகளின் கால அட்டவணையில் அவற்றின் நிலைப்பாட்டைப் பொறுத்தது. காலமுறை அமைப்பின் IV மற்றும் VI குழுக்களின் ஹைட்ரஜன் சேர்மங்களின் கொதிநிலை மற்றும் உருகும் வெப்பநிலையின் சார்புகளை இந்த வரைபடங்கள் காட்டுகின்றன. தண்ணீர் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க விதிவிலக்கு. புரோட்டானின் மிகச்சிறிய ஆரம் காரணமாக, அதன் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான தொடர்பு சக்திகள் மிகவும் பெரியவை, அவற்றைப் பிரிப்பது மிகவும் கடினம், அதனால்தான் தண்ணீர் அசாதாரணமாக அதிக வெப்பநிலையில் கொதித்து உருகுகிறது.

வரைபடம் A. குழு IV தனிமங்களின் ஹைட்ரைடுகளின் கொதிநிலையின் இயல்பான சார்பு கால அட்டவணையில் அவற்றின் நிலை.

வரைபடம் B. குழு VI உறுப்புகளின் ஹைட்ரைடுகளில், நீர் முரண்பாடான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது: நீர் மைனஸ் 80 - மைனஸ் 90 ° C இல் கொதிக்க வேண்டும், ஆனால் அது பிளஸ் 100 ° C இல் கொதிக்கிறது.

வரைபடம் B. குழு IV தனிமங்களின் ஹைட்ரைடுகளின் உருகும் வெப்பநிலையின் இயல்பான சார்பு கால அட்டவணையில் அவற்றின் நிலை.

வரைபடம் D. குழு VI உறுப்புகளின் ஹைட்ரைடுகளில், நீர் ஒழுங்கை மீறுகிறது: இது மைனஸ் 100 ° C இல் உருக வேண்டும், மற்றும் பனிக்கட்டிகள் 0 ° C இல் உருக வேண்டும்.

எந்த வெப்பநிலையில் தண்ணீர் உறைகிறது?

கேள்வி முந்தைய கேள்விகளை விட விசித்திரமானது அல்லவா? சரி, பூஜ்ஜிய டிகிரியில் தண்ணீர் உறைகிறது என்று யாருக்குத் தெரியாது? இது தெர்மோமீட்டரின் இரண்டாவது குறிப்பு புள்ளியாகும். இது தண்ணீரின் மிகவும் பொதுவான சொத்து. ஆனால் இந்த விஷயத்தில் கூட, ஒருவர் கேட்கலாம்: அதன் வேதியியல் தன்மைக்கு ஏற்ப எந்த வெப்பநிலையில் நீர் உறைய வேண்டும்? ஆக்சிஜன் ஹைட்ரைடு, கால அட்டவணையில் அதன் நிலையை அடிப்படையாகக் கொண்டது, பூஜ்ஜியத்திற்கு கீழே நூறு டிகிரியில் திடப்படுத்தப்பட்டிருக்க வேண்டும்.

நீரின் திரவ நிலைகள் எத்தனை?

இந்த கேள்விக்கு பதில் சொல்வது அவ்வளவு எளிதானது அல்ல. நிச்சயமாக, ஒரு விஷயம் உள்ளது - நாம் அனைவரும் நன்கு அறிந்த திரவ நீர். ஆனால் திரவ நீர் அத்தகைய அசாதாரண பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, அத்தகைய எளிமையானது, வெளித்தோற்றத்தில் ஆத்திரமூட்டும்தா என்று ஒருவர் ஆச்சரியப்பட வேண்டும்.

சந்தேகமே இல்லை பதில்? உலகில் உள்ள ஒரே பொருள் நீர் மட்டுமே, உருகிய பிறகு, முதலில் சுருங்குகிறது, பின்னர் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது விரிவடைகிறது. தோராயமாக 4 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில், நீர் அதிக அடர்த்தியில் இருக்கும். நீரின் பண்புகளில் இந்த அரிய ஒழுங்கின்மை உண்மையில் திரவ நீர் என்பது முற்றிலும் அசாதாரண கலவையின் சிக்கலான தீர்வாகும் என்பதன் மூலம் விளக்கப்படுகிறது: இது தண்ணீரில் உள்ள நீரின் தீர்வு.

பனி உருகும்போது, ​​​​பெரிய, சிக்கலான நீர் மூலக்கூறுகள் முதலில் உருவாகின்றன. அவை பனிக்கட்டியின் தளர்வான படிகக் கட்டமைப்பின் எச்சங்களைத் தக்கவைத்து, சாதாரண குறைந்த மூலக்கூறு-எடை நீரில் கரைக்கப்படுகின்றன. எனவே, முதலில் நீரின் அடர்த்தி குறைவாக இருக்கும், ஆனால் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ​​​​இந்த பெரிய மூலக்கூறுகள் உடைந்து, சாதாரண வெப்ப விரிவாக்கம் எடுக்கும் வரை நீரின் அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது, அந்த நேரத்தில் நீரின் அடர்த்தி மீண்டும் விழுகிறது. இது உண்மையாக இருந்தால், பல நீர் நிலைகள் சாத்தியமாகும், ஆனால் அவற்றை எவ்வாறு பிரிப்பது என்பது யாருக்கும் தெரியாது. மேலும் இது சாத்தியப்படுமா என்பது இன்னும் தெரியவில்லை. தண்ணீரின் இந்த அசாதாரண சொத்து வாழ்க்கைக்கு மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. நீர்த்தேக்கங்களில், குளிர்காலம் தொடங்கும் முன், முழு நீர்த்தேக்கத்தின் வெப்பநிலை 4 டிகிரி செல்சியஸ் அடையும் வரை குளிரூட்டும் நீர் படிப்படியாக குறைகிறது. மேலும் குளிர்ச்சியுடன், குளிர்ந்த நீர் மேலே உள்ளது மற்றும் அனைத்து கலவையும் நிறுத்தப்படும். இதன் விளைவாக, ஒரு அசாதாரண சூழ்நிலை உருவாக்கப்படுகிறது: குளிர்ந்த நீரின் மெல்லிய அடுக்கு நீருக்கடியில் வாழும் அனைத்து மக்களுக்கும் ஒரு "சூடான போர்வை" போல மாறும். 4 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் அவர்கள் நன்றாக உணர்கிறார்கள்.

எது எளிதாக இருக்க வேண்டும் - தண்ணீர் அல்லது பனி?

இது யாருக்குத் தெரியாது... எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, பனிக்கட்டி தண்ணீரில் மிதக்கிறது. ராட்சத பனிப்பாறைகள் கடலில் மிதக்கின்றன. குளிர்காலத்தில் ஏரிகள் மிதக்கும் தொடர்ச்சியான பனிக்கட்டியால் மூடப்பட்டிருக்கும். நிச்சயமாக, பனி தண்ணீரை விட இலகுவானது.

ஆனால் ஏன் "நிச்சயமாக"? அவ்வளவு தெளிவாக இருக்கிறதா? மாறாக, அனைத்து திடப்பொருட்களின் அளவும் உருகும் போது அதிகரிக்கிறது, மேலும் அவை அவற்றின் சொந்த உருகலில் மூழ்கிவிடும். ஆனால் பனிக்கட்டி தண்ணீரில் மிதக்கிறது. நீரின் இந்த சொத்து இயற்கையில் ஒரு ஒழுங்கின்மை, ஒரு விதிவிலக்கு, மேலும், முற்றிலும் குறிப்பிடத்தக்க விதிவிலக்கு.

நீர் மூலக்கூறில் உள்ள நேர்மறை கட்டணங்கள் ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் தொடர்புடையவை. எதிர்மறை கட்டணங்கள் ஆக்ஸிஜனின் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள். நீர் மூலக்கூறில் அவற்றின் ஒப்பீட்டு அமைப்பை ஒரு எளிய டெட்ராஹெட்ரானாக சித்தரிக்கலாம்.

நீர் இயல்பான பண்புகளைக் கொண்டிருந்தாலும், பனிக்கட்டியானது திரவ நீரை விட அடர்த்தியான எந்தப் பொருளாக இருந்தாலும், உலகம் எப்படி இருக்கும் என்று கற்பனை செய்து பார்க்க முயற்சிப்போம். குளிர்காலத்தில், மேலே இருந்து உறைபனி அடர்த்தியான பனி நீரில் மூழ்கி, தொடர்ந்து நீர்த்தேக்கத்தின் அடிப்பகுதியில் மூழ்கும். கோடையில், குளிர்ந்த நீரின் ஒரு அடுக்கு மூலம் பாதுகாக்கப்பட்ட பனி, உருக முடியாது. படிப்படியாக, அனைத்து ஏரிகள், குளங்கள், ஆறுகள், நீரோடைகள் முற்றிலும் உறைந்து, பெரிய பனிக்கட்டிகளாக மாறும். இறுதியாக, கடல்கள் உறைந்துவிடும், அதைத் தொடர்ந்து பெருங்கடல்கள். எங்கள் அழகான, பூக்கும் பசுமையான உலகம், உருகிய நீரின் மெல்லிய அடுக்குடன் அங்கும் இங்கும் மூடப்பட்டிருக்கும் தொடர்ச்சியான பனிக்கட்டி பாலைவனமாக மாறும்.

எத்தனை பனிக்கட்டிகள் உள்ளன?

நம் பூமியில் இயற்கையில் ஒன்று மட்டுமே உள்ளது: சாதாரண பனி. பனி என்பது அசாதாரண பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு பாறை. இது திடமானது, ஆனால் ஒரு திரவம் போல் பாய்கிறது, மேலும் உயரமான மலைகளில் இருந்து மெதுவாக பாயும் பனியின் பெரிய ஆறுகள் உள்ளன. பனி மாறக்கூடியது - அது தொடர்ந்து மறைந்து மீண்டும் உருவாகிறது. பனி வழக்கத்திற்கு மாறாக வலுவானது மற்றும் நீடித்தது - பல்லாயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக இது பனிப்பாறை விரிசல்களில் தற்செயலாக இறந்த மாமத்களின் உடல்களை மாற்றங்கள் இல்லாமல் பாதுகாக்கிறது. தனது ஆய்வகங்களில், மனிதன் குறைந்தது ஆறு வித்தியாசமான, குறைவான அற்புதமான பனிக்கட்டிகளைக் கண்டுபிடிக்க முடிந்தது. அவற்றை இயற்கையில் காண முடியாது. அவை மிக அதிக அழுத்தத்தில் மட்டுமே இருக்க முடியும். சாதாரண பனி 208 MPa (மெகாபாஸ்கல்ஸ்) அழுத்தம் வரை பாதுகாக்கப்படுகிறது, ஆனால் இந்த அழுத்தத்தில் அது - 22 °C இல் உருகும். அழுத்தம் 208 MPa ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், அடர்த்தியான பனி தோன்றுகிறது - ice-III. இது தண்ணீரை விட கனமானது மற்றும் அதில் மூழ்கும். குறைந்த வெப்பநிலை மற்றும் அதிக அழுத்தத்தில் - 300 MPa வரை - கூட அடர்த்தியான பனி-P உருவாகிறது. 500 MPa க்கு மேல் அழுத்தம் பனியை பனி-V ஆக மாற்றுகிறது. இந்த பனியை கிட்டத்தட்ட 0 ° C க்கு வெப்பப்படுத்தலாம், மேலும் அது மிகப்பெரிய அழுத்தத்தில் இருந்தாலும் உருகாது. சுமார் 2 GPa (ஜிகாபாஸ்கல்ஸ்) அழுத்தத்தில், பனி-VI தோன்றுகிறது. இது உண்மையில் சூடான பனி - இது 80 ° C வெப்பநிலையை உருகாமல் தாங்கும். 3GP அழுத்தத்தில் காணப்படும் பனி-VII, ஒருவேளை சூடான பனி என்று அழைக்கப்படலாம். அறியப்பட்ட மிகவும் அடர்த்தியான மற்றும் மிகவும் பயனற்ற பனி இதுவாகும். இது பூஜ்ஜியத்திற்கு மேல் 190° இல் மட்டுமே உருகும்.

ஐஸ்-VII வழக்கத்திற்கு மாறாக அதிக கடினத்தன்மை கொண்டது. இந்த பனிக்கட்டி திடீர் பேரழிவுகளை கூட ஏற்படுத்தும். சக்திவாய்ந்த மின் நிலைய விசையாழிகளின் தண்டுகள் சுழலும் தாங்கு உருளைகள் மிகப்பெரிய அழுத்தத்தை உருவாக்குகின்றன. கிரீஸில் சிறிதளவு தண்ணீர் கூட வந்தால், தாங்கும் வெப்பநிலை மிக அதிகமாக இருந்தாலும், அது உறைந்துவிடும். இதன் விளைவாக உருவாகும் பனி-VII துகள்கள், அபரிமிதமான கடினத்தன்மை கொண்டவை, தண்டு மற்றும் தாங்கியை அழிக்கத் தொடங்குகின்றன, மேலும் அவை விரைவாக தோல்வியடையும்.

ஒருவேளை விண்வெளியிலும் பனி இருக்குமோ?

இருப்பதைப் போல, அதே நேரத்தில் மிகவும் விசித்திரமானது. ஆனால் பூமியில் உள்ள விஞ்ஞானிகள் அதை கண்டுபிடித்தனர், இருப்பினும் நமது கிரகத்தில் அத்தகைய பனி இருக்க முடியாது. தற்போது அறியப்பட்ட அனைத்து பனிக்கட்டிகளின் அடர்த்தி, மிக அதிக அழுத்தத்திலும் கூட, 1 g/cm3 ஐ மிகக் குறைவாகவே உள்ளது. மிகக் குறைந்த அழுத்தங்கள் மற்றும் வெப்பநிலையில் பனியின் அறுகோண மற்றும் கனசதுர மாற்றங்களின் அடர்த்தி, முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் கூட, ஒற்றுமையை விட சற்று குறைவாக உள்ளது. அவற்றின் அடர்த்தி 0.94 g/cm3 ஆகும்.

ஆனால் ஒரு வெற்றிடத்தில், மிகக் குறைவான அழுத்தங்களில் மற்றும் -170 ° C க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில், குளிர்ந்த திடமான மேற்பரப்பில் நீராவியிலிருந்து ஒடுங்கும்போது பனி உருவாகும்போது, ​​முற்றிலும் அற்புதமான பனி தோன்றும். அதன் அடர்த்தி... 2.3 g/cm3. இதுவரை அறியப்பட்ட அனைத்து பனிகளும் படிகமானது, ஆனால் இந்த புதிய பனி வெளிப்படையாக உருவமற்றது, இது தனிப்பட்ட நீர் மூலக்கூறுகளின் சீரற்ற ஒப்பீட்டு ஏற்பாட்டால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது; இது ஒரு குறிப்பிட்ட படிக அமைப்பைக் கொண்டிருக்கவில்லை. இந்த காரணத்திற்காக, இது சில நேரங்களில் கண்ணாடி பனி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த அற்புதமான பனி விண்வெளி நிலைமைகளில் எழ வேண்டும் மற்றும் கிரகங்கள் மற்றும் வால்மீன்களின் இயற்பியலில் பெரிய பங்கு வகிக்க வேண்டும் என்று விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர். இத்தகைய அதி அடர்த்தியான பனிக்கட்டியின் கண்டுபிடிப்பு இயற்பியலாளர்களுக்கு எதிர்பாராதது.

பனி உருகுவதற்கு என்ன தேவை?

நிறைய வெப்பம். வேறு எந்தப் பொருளையும் அதே அளவு உருகுவதற்கு எடுக்கும். ஒரு கிராம் பனிக்கட்டிக்கு இணைவு -80 கலோரி (335 ஜே) விதிவிலக்கான உயர் குறிப்பிட்ட வெப்பமும் நீரின் ஒரு முரண்பாடான பண்பு ஆகும். நீர் உறையும் போது, ​​அதே அளவு வெப்பம் மீண்டும் வெளியிடப்படுகிறது.

குளிர்காலம் வரும்போது, ​​​​பனி உருவாகிறது, பனிப்பொழிவு மற்றும் நீர் மீண்டும் வெப்பத்தைத் தருகிறது, தரையையும் காற்றையும் வெப்பமாக்குகிறது. அவை குளிர்ச்சியை எதிர்க்கின்றன மற்றும் கடுமையான குளிர்காலத்திற்கு மாற்றத்தை மென்மையாக்குகின்றன. நீரின் இந்த அற்புதமான சொத்துக்கு நன்றி, இலையுதிர் காலம் மற்றும் வசந்த காலம் ஆகியவை நமது கிரகத்தில் உள்ளன.

தண்ணீரை சூடாக்க எவ்வளவு வெப்பம் தேவை?

நிறைய. வேறு எந்தப் பொருளையும் சம அளவு வெப்பப்படுத்துவதற்கு எடுக்கும். ஒரு கிராம் தண்ணீரை ஒரு டிகிரிக்கு சூடாக்க ஒரு கலோரி (4.2 ஜே) தேவைப்படுகிறது. இது எந்த இரசாயன சேர்மத்தின் வெப்பத் திறனை விட இரண்டு மடங்கு அதிகமாகும்.

தண்ணீர் என்பது நமக்கு அதன் மிக சாதாரண பண்புகளில் அசாதாரணமான ஒரு பொருள். நிச்சயமாக, சமையலறையில் இரவு உணவை சமைக்கும் போது மட்டுமல்ல, தண்ணீரின் இந்த திறன் மிகவும் முக்கியமானது. பூமி முழுவதும் வெப்பத்தின் பெரும் விநியோகஸ்தர் நீர். பூமத்திய ரேகையின் கீழ் சூரியனால் வெப்பமடைகிறது, இது உலகப் பெருங்கடலில் வெப்பத்தை கடல் நீரோட்டங்களின் மாபெரும் நீரோடைகளுடன் தொலைதூர துருவப் பகுதிகளுக்கு மாற்றுகிறது, அங்கு நீரின் இந்த அற்புதமான அம்சத்திற்கு நன்றி மட்டுமே வாழ்க்கை சாத்தியமாகும்.

கடலில் உள்ள தண்ணீர் ஏன் உப்பாக இருக்கிறது?

இது தண்ணீரின் மிக அற்புதமான பண்புகளில் ஒன்றின் மிக முக்கியமான விளைவுகளில் ஒன்றாகும். அதன் மூலக்கூறில், நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களின் மையங்கள் ஒருவருக்கொருவர் ஒப்பிடும்போது வலுவாக இடம்பெயர்ந்துள்ளன. எனவே, நீர் மின்கடத்தா மாறிலியின் விதிவிலக்கான உயர், முரண்பாடான மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது. தண்ணீருக்கு, e = 80, மற்றும் காற்று மற்றும் வெற்றிடத்திற்கு, e = 1. இதன் பொருள் தண்ணீரில் உள்ள எந்த இரண்டு எதிர் மின்னூட்டங்களும் காற்றை விட 80 மடங்கு குறைவான விசையுடன் ஒன்றுடன் ஒன்று ஈர்க்கப்படுகின்றன. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, கூலம்பின் சட்டத்தின்படி:

ஆனால் இன்னும், உடலின் வலிமையை நிர்ணயிக்கும் அனைத்து உடல்களிலும் உள்ள இடைக்கணிப்பு பிணைப்புகள், அணுக்கருக்கள் மற்றும் எதிர்மறை எலக்ட்ரான்களின் நேர்மறை கட்டணங்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளால் ஏற்படுகின்றன. நீரில் மூழ்கியிருக்கும் உடலின் மேற்பரப்பில், மூலக்கூறுகள் அல்லது அணுக்களுக்கு இடையில் செயல்படும் சக்திகள் தண்ணீரின் செல்வாக்கின் கீழ் கிட்டத்தட்ட நூறு மடங்கு பலவீனமடைகின்றன. மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே மீதமுள்ள பிணைப்பு வலிமை வெப்ப இயக்கத்தின் விளைவுகளைத் தாங்க போதுமானதாக இல்லாவிட்டால், உடலின் மூலக்கூறுகள் அல்லது அணுக்கள் அதன் மேற்பரப்பில் இருந்து பிரிந்து தண்ணீருக்குள் செல்லத் தொடங்குகின்றன. உடல் கரையத் தொடங்குகிறது, ஒரு கிளாஸ் தேநீரில் உள்ள சர்க்கரை போன்ற தனிப்பட்ட மூலக்கூறுகளாகவோ அல்லது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களாகவோ - அயனிகள், டேபிள் உப்பு போன்றது.

அதன் அசாதாரண உயர் மின்கடத்தா மாறிலிக்கு நன்றி, நீர் மிகவும் சக்திவாய்ந்த கரைப்பான்களில் ஒன்றாகும். இது பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ள எந்தப் பாறையையும் கரைக்கும் திறன் கொண்டது. மெதுவாக மற்றும் தவிர்க்க முடியாமல், இது கிரானைட்களை கூட அழித்து, அவற்றிலிருந்து எளிதில் கரையக்கூடிய கூறுகளை வெளியேற்றுகிறது.

நீரோடைகள், ஆறுகள் மற்றும் ஆறுகள் நீரில் கரைந்த அசுத்தங்களை கடலில் கொண்டு செல்கின்றன. கடலில் இருந்து நீர் ஆவியாகி மீண்டும் பூமிக்குத் திரும்பி அதன் நித்திய பணியை மீண்டும் மீண்டும் தொடரும். மேலும் கரைந்த உப்புக்கள் கடல்களிலும் பெருங்கடல்களிலும் இருக்கும்.

எளிதில் கரையக்கூடியதை மட்டுமே நீர் கரைத்து கடலுக்குள் கொண்டு செல்கிறது என்றும், கடல் நீரில் சாப்பாட்டு மேசையில் நிற்கும் சாதாரண உப்பு மட்டுமே உள்ளது என்றும் நினைக்க வேண்டாம். இல்லை, கடல் நீரில் இயற்கையில் இருக்கும் அனைத்து கூறுகளும் உள்ளன. இதில் மெக்னீசியம், கால்சியம், சல்பர், புரோமின், அயோடின் மற்றும் ஃப்ளோரின் ஆகியவை உள்ளன. இரும்பு, தாமிரம், நிக்கல், தகரம், யுரேனியம், கோபால்ட், வெள்ளி மற்றும் தங்கம் கூட சிறிய அளவில் காணப்பட்டன. கடல் நீரில் அறுபதுக்கும் மேற்பட்ட தனிமங்களை வேதியியலாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். அனேகமாக மற்ற அனைத்தும் கண்டுபிடிக்கப்படும். கடல் நீரில் உள்ள பெரும்பாலான உப்பு டேபிள் உப்பு ஆகும். அதனால்தான் கடலில் உள்ள தண்ணீர் உப்புத்தன்மை கொண்டது.

நீரின் மேற்பரப்பில் ஓடுவது சாத்தியமா?

முடியும். இதைப் பார்க்க, கோடையில் எந்த குளம் அல்லது ஏரியின் மேற்பரப்பைப் பாருங்கள். நிறைய வாழும் மற்றும் வேகமான மக்கள் தண்ணீரில் நடப்பது மட்டுமல்லாமல், ஓடுகிறார்கள். இந்த பூச்சிகளின் கால்களின் ஆதரவு பகுதி மிகவும் சிறியது என்று நாம் கருதினால், அவற்றின் குறைந்த எடை இருந்தபோதிலும், நீரின் மேற்பரப்பு உடைக்காமல் குறிப்பிடத்தக்க அழுத்தத்தைத் தாங்கும் என்பதை புரிந்துகொள்வது கடினம் அல்ல.

தண்ணீர் மேல்நோக்கி பாய முடியுமா?

ஆம் இருக்கலாம். இது எல்லா நேரத்திலும் எல்லா இடங்களிலும் நடக்கும். நிலத்தடி நீர் மட்டத்தில் இருந்து பூமியின் தடிமன் முழுவதையும் ஈரமாக்கி, நீரே மண்ணில் உயர்கிறது. மரத்தின் தந்துகி பாத்திரங்கள் வழியாக நீர் மேலே உயர்ந்து, தாவரமானது கரைந்த ஊட்டச்சத்துக்களை பெரிய உயரத்திற்கு வழங்க உதவுகிறது - தரையில் ஆழமாக மறைந்திருக்கும் வேர்கள் முதல் இலைகள் மற்றும் பழங்கள் வரை. நீங்கள் ஒரு கறையை உலர்த்தும் போது, ​​அல்லது உங்கள் முகத்தை துடைக்கும் போது ஒரு துண்டு துணியில், நீர் துடைக்கும் காகிதத்தின் துளைகளில் மேல்நோக்கி நகர்கிறது. மிக மெல்லிய குழாய்களில் - நுண்குழாய்களில் - நீர் பல மீட்டர் உயரத்திற்கு உயரும்.

இதை என்ன விளக்குகிறது?

நீரின் மற்றொரு குறிப்பிடத்தக்க அம்சம் அதன் விதிவிலக்கான உயர் மேற்பரப்பு பதற்றம் ஆகும். அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் ஒரு புறத்தில் மட்டுமே மூலக்கூறு ஈர்ப்பு சக்திகளை அனுபவிக்கின்றன, மேலும் தண்ணீரில் இந்த தொடர்பு முரண்பாடானதாக வலுவாக உள்ளது. எனவே, அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் திரவத்திற்குள் இழுக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, திரவத்தின் மேற்பரப்பை இறுக்கும் ஒரு சக்தி எழுகிறது.தண்ணீரில் இது குறிப்பாக வலுவானது: அதன் மேற்பரப்பு பதற்றம் 72 mN/m (மீட்டருக்கு மில்லிநியூடன்கள்).

தண்ணீரை நினைவில் கொள்ள முடியுமா?

இந்த கேள்வி மிகவும் அசாதாரணமானது, ஒப்புக்கொள்ளத்தக்கது, ஆனால் இது மிகவும் தீவிரமானது மற்றும் மிகவும் முக்கியமானது. இது ஒரு பெரிய இயற்பியல்-வேதியியல் சிக்கலைப் பற்றியது, அதன் மிக முக்கியமான பகுதி இன்னும் ஆராயப்படவில்லை. இந்த கேள்வி அறிவியலில் முன்வைக்கப்பட்டது, ஆனால் அதற்கு இன்னும் பதில் கிடைக்கவில்லை.

கேள்வி என்னவென்றால்: நீரின் முந்தைய வரலாறு அதன் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளை பாதிக்கிறதா மற்றும் நீரின் பண்புகளைப் படிப்பதன் மூலம், அதற்கு முன்பு என்ன நடந்தது என்பதைக் கண்டறிய - தண்ணீரை "நினைவில்" வைத்து அதைப் பற்றி எங்களிடம் கூற முடியுமா? . ஆம், ஒருவேளை, ஆச்சரியமாகத் தோன்றலாம். இதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான எளிதான வழி ஒரு எளிய, ஆனால் மிகவும் சுவாரஸ்யமான மற்றும் அசாதாரணமான உதாரணம் - பனியின் நினைவகம்.

எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, பனி நீர். நீர் ஆவியாகும்போது, ​​நீர் மற்றும் நீராவியின் ஐசோடோபிக் கலவை மாறுகிறது. லேசான நீர் ஆவியாகிறது, இருப்பினும் ஒரு சிறிய அளவிற்கு, கனமான தண்ணீரை விட வேகமாக.

இயற்கையான நீர் ஆவியாகும்போது, ​​டியூட்டீரியத்தின் ஐசோடோபிக் உள்ளடக்கத்தில் கலவை மாறுகிறது, ஆனால் கனமான ஆக்ஸிஜனும். நீராவியின் ஐசோடோபிக் கலவையில் இந்த மாற்றங்கள் மிகவும் நன்றாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை வெப்பநிலையை சார்ந்திருப்பதும் நன்கு ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது.

சமீபத்தில், விஞ்ஞானிகள் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பரிசோதனையை மேற்கொண்டனர். ஆர்க்டிக்கில், வடக்கு கிரீன்லாந்தில் ஒரு பெரிய பனிப்பாறையின் தடிமனில், ஒரு ஆழ்துளை கிணறு மூழ்கடிக்கப்பட்டது மற்றும் கிட்டத்தட்ட ஒன்றரை கிலோமீட்டர் நீளமுள்ள ஒரு மாபெரும் பனிக்கட்டி துளையிடப்பட்டு பிரித்தெடுக்கப்பட்டது. வளர்ந்து வரும் பனியின் வருடாந்திர அடுக்குகள் அதில் தெளிவாகத் தெரிந்தன. மையத்தின் முழு நீளத்திலும், இந்த அடுக்குகள் ஐசோடோபிக் பகுப்பாய்விற்கு உட்படுத்தப்பட்டன, மேலும் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் கனமான ஐசோடோப்புகளின் ஒப்பீட்டு உள்ளடக்கத்தின் அடிப்படையில் - டியூட்டீரியம் மற்றும் 18O - ஒவ்வொரு மையப் பகுதியிலும் வருடாந்திர பனி அடுக்குகளின் உருவாக்க வெப்பநிலை தீர்மானிக்கப்பட்டது. வருடாந்திர அடுக்கு உருவாகும் தேதி நேரடியாக எண்ணுவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்பட்டது. இந்த வழியில், பூமியின் காலநிலை நிலைமை ஒரு மில்லினியத்திற்கு மீட்டெடுக்கப்பட்டது. கிரீன்லாந்து பனிப்பாறையின் ஆழமான அடுக்குகளில் நீர் இதையெல்லாம் நினைவில் வைத்து பதிவு செய்ய முடிந்தது.

பனி அடுக்குகளின் ஐசோடோபிக் பகுப்பாய்வுகளின் விளைவாக, விஞ்ஞானிகள் பூமியில் ஒரு காலநிலை மாற்ற வளைவை உருவாக்கினர். நமது சராசரி வெப்பநிலை மதச்சார்பற்ற ஏற்ற இறக்கங்களுக்கு உட்பட்டது என்று மாறியது. 15 ஆம் நூற்றாண்டில், 17 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் மிகவும் குளிராக இருந்தது. மற்றும் 19 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில். வெப்பமான ஆண்டுகள் 1550 மற்றும் 1930 ஆகும்.

அப்படியென்றால் தண்ணீரின் "நினைவகத்தின்" மர்மம் என்ன?

உண்மை என்னவென்றால், சமீபத்திய ஆண்டுகளில், விஞ்ஞானம் படிப்படியாக பல அற்புதமான மற்றும் முற்றிலும் புரிந்துகொள்ள முடியாத உண்மைகளைக் குவித்துள்ளது. அவற்றில் சில உறுதியாக நிறுவப்பட்டுள்ளன, மற்றவர்களுக்கு அளவு நம்பகமான உறுதிப்படுத்தல் தேவைப்படுகிறது, மேலும் அவை அனைத்தும் விளக்கப்படுவதற்கு இன்னும் காத்திருக்கின்றன.

உதாரணமாக, ஒரு வலுவான காந்தப்புலத்தின் வழியாக பாயும் தண்ணீருக்கு என்ன நடக்கும் என்று இதுவரை யாருக்கும் தெரியாது. கோட்பாட்டு இயற்பியலாளர்கள் அதற்கு எதுவும் நடக்காது மற்றும் நடக்காது என்பதில் உறுதியாக உள்ளனர், இது முற்றிலும் நம்பகமான தத்துவார்த்த கணக்கீடுகளுடன் அவர்களின் நம்பிக்கையை வலுப்படுத்துகிறது, அதில் இருந்து காந்தப்புலம் நிறுத்தப்பட்ட பிறகு, தண்ணீர் உடனடியாக அதன் முந்தைய நிலைக்குத் திரும்ப வேண்டும். இருந்தது. அது மாறுகிறது மற்றும் வித்தியாசமாகிறது என்பதை அனுபவம் காட்டுகிறது.

பெரிய வித்தியாசம் உள்ளதா? நீங்களே தீர்ப்பளிக்கவும். நீராவி கொதிகலனில் உள்ள சாதாரண நீரிலிருந்து, கரைந்த உப்புக்கள், கொதிகலன் குழாய்களின் சுவர்களில் ஒரு கல், அடுக்கு போன்ற அடர்த்தியான மற்றும் கடினமான இடத்தில் வைக்கப்பட்டு, காந்தமாக்கப்பட்ட நீரிலிருந்து (இது இப்போது தொழில்நுட்பத்தில் அழைக்கப்படுகிறது) அவை வெளியே விழுகின்றன. தண்ணீரில் இடைநிறுத்தப்பட்ட ஒரு தளர்வான வண்டல் வடிவத்தில். வித்தியாசம் சிறியது போல் தெரிகிறது. ஆனால் அது பார்வையைப் பொறுத்தது. அனல் மின் நிலையங்களில் உள்ள தொழிலாளர்களின் கூற்றுப்படி, இந்த வேறுபாடு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது, ஏனெனில் காந்தமாக்கப்பட்ட நீர் மாபெரும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் இயல்பான மற்றும் தடையற்ற செயல்பாட்டை உறுதி செய்கிறது: நீராவி கொதிகலன் குழாய்களின் சுவர்கள் அதிகமாக வளரவில்லை, வெப்ப பரிமாற்றம் அதிகமாக உள்ளது, மற்றும் மின்சார உற்பத்தி அதிகமாக உள்ளது. காந்த நீர் சுத்திகரிப்பு நீண்ட காலமாக பல வெப்ப நிலையங்களில் நிறுவப்பட்டுள்ளது, ஆனால் பொறியாளர்கள் அல்லது விஞ்ஞானிகளுக்கு இது எப்படி, ஏன் வேலை செய்கிறது என்று தெரியவில்லை. கூடுதலாக, நீரின் காந்த சிகிச்சைக்குப் பிறகு, படிகமாக்கல், கரைதல், உறிஞ்சுதல் ஆகியவற்றின் செயல்முறைகள் அதில் துரிதப்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் ஈரமாக்கும் மாற்றங்கள் ... இருப்பினும், எல்லா நிகழ்வுகளிலும் விளைவுகள் சிறியதாகவும் இனப்பெருக்கம் செய்வது கடினம் என்றும் சோதனை ரீதியாகக் காணப்பட்டது.

தண்ணீரில் ஒரு காந்தப்புலத்தின் விளைவு (அவசியம் வேகமாக பாயும்) ஒரு நொடியின் சிறிய பகுதிகளுக்கு நீடிக்கும், ஆனால் நீர் இதை பத்து மணிநேரங்களுக்கு "நினைவில் கொள்கிறது". ஏன் என்பது தெரியவில்லை. இந்த விஷயத்தில், நடைமுறை அறிவியலை விட மிகவும் முன்னால் உள்ளது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, காந்த சிகிச்சை சரியாக என்ன பாதிக்கிறது என்பது இன்னும் தெரியவில்லை - நீர் அல்லது அதில் உள்ள அசுத்தங்கள். சுத்தமான தண்ணீர் என்று எதுவும் இல்லை.

நீரின் "நினைவகம்" காந்த செல்வாக்கின் விளைவுகளைப் பாதுகாப்பதில் மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை. அறிவியலில், பல உண்மைகள் மற்றும் அவதானிப்புகள் உள்ளன மற்றும் படிப்படியாக குவிந்து வருகின்றன, தண்ணீர் முன்பு உறைந்திருப்பதை "நினைவில்" தெரிகிறது.

சமீபத்தில் ஒரு பனிக்கட்டியை உருகுவதன் மூலம் உருவான உருகும் நீர், இந்த பனிக்கட்டி உருவான தண்ணீரிலிருந்து வேறுபட்டதாகத் தெரிகிறது. உருகிய நீரில், விதைகள் வேகமாகவும் சிறப்பாகவும் முளைக்கும், முளைகள் வேகமாக வளரும்; மேலும், உருகும் தண்ணீரைப் பெறும் கோழிகள் வேகமாக வளர்ந்து வளரும். உயிரியலாளர்களால் நிறுவப்பட்ட உருகும் நீரின் அற்புதமான பண்புகளுக்கு கூடுதலாக, முற்றிலும் உடல் மற்றும் வேதியியல் வேறுபாடுகள் அறியப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, உருகும் நீர் பாகுத்தன்மை மற்றும் மின்கடத்தா மாறிலி ஆகியவற்றில் வேறுபடுகிறது. உருகிய நீரின் பாகுத்தன்மை, உருகிய 3-6 நாட்களுக்குப் பிறகுதான் தண்ணீருக்கான வழக்கமான மதிப்பைப் பெறுகிறது. இது ஏன் (அப்படி இருந்தால்), வேறு யாருக்கும் தெரியாது.

பெரும்பாலான ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த நிகழ்வுகளின் பகுதியை நீரின் "கட்டமைப்பு நினைவகம்" என்று அழைக்கிறார்கள், அதன் பண்புகளில் நீரின் முந்தைய வரலாற்றின் செல்வாக்கின் இந்த விசித்திரமான வெளிப்பாடுகள் அனைத்தும் அதன் மூலக்கூறு நிலையின் சிறந்த கட்டமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் விளக்கப்படுகின்றன என்று நம்புகிறார்கள். ஒருவேளை இது அவ்வாறு இருக்கலாம், ஆனால் ... பெயரிடுவது அதை விளக்குவது என்று அர்த்தமல்ல. அறிவியலில் இன்னும் ஒரு முக்கியமான சிக்கல் உள்ளது: ஏன், எப்படி தண்ணீர் அதற்கு என்ன நடந்தது என்பதை "நினைவில் கொள்கிறது".

பூமியில் தண்ணீர் எங்கிருந்து வந்தது?

காஸ்மிக் கதிர்களின் நீரோடைகள் - மகத்தான ஆற்றல் கொண்ட துகள்களின் நீரோடைகள் - பிரபஞ்சத்தை எப்போதும் எல்லா திசைகளிலும் ஊடுருவி வருகின்றன. அவற்றில் பெரும்பாலானவை புரோட்டான்களைக் கொண்டிருக்கின்றன - ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் கருக்கள். விண்வெளியில் அதன் இயக்கத்தில், நமது கிரகம் தொடர்ந்து "புரோட்டான் குண்டுவீச்சுக்கு" உட்பட்டது. பூமியின் வளிமண்டலத்தின் மேல் அடுக்குகளை ஊடுருவி, புரோட்டான்கள் எலக்ட்ரான்களைப் பிடித்து, ஹைட்ரஜன் அணுக்களாக மாறி, உடனடியாக ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து தண்ணீரை உருவாக்குகின்றன. ஒவ்வொரு ஆண்டும் கிட்டத்தட்ட ஒன்றரை டன் "அண்ட" நீர் அடுக்கு மண்டலத்தில் பிறக்கிறது என்று கணக்கீடுகள் காட்டுகின்றன. குறைந்த வெப்பநிலையில் அதிக உயரத்தில், நீராவியின் நெகிழ்ச்சி மிகவும் சிறியது மற்றும் நீர் மூலக்கூறுகள், படிப்படியாக குவிந்து, காஸ்மிக் தூசி துகள்களில் ஒடுங்கி, மர்மமான இரவுநேர மேகங்களை உருவாக்குகின்றன. அத்தகைய "காஸ்மிக்" நீரிலிருந்து எழுந்த சிறிய பனி படிகங்களைக் கொண்டிருப்பதாக விஞ்ஞானிகள் தெரிவிக்கின்றனர். பூமியில் அதன் வரலாறு முழுவதும் இந்த வழியில் தோன்றிய நீர் நமது கிரகத்தின் அனைத்து பெருங்கடல்களையும் பெற்றெடுக்க போதுமானதாக இருக்கும் என்று கணக்கீடுகள் காட்டுகின்றன. அப்படியானால், விண்வெளியில் இருந்து பூமிக்கு தண்ணீர் வந்ததா? ஆனாலும்...

புவி வேதியியலாளர்கள் தண்ணீரை பரலோக விருந்தினராக கருதுவதில்லை. அவள் பூமிக்குரியவள் என்று அவர்கள் நம்புகிறார்கள். பூமியின் மைய மையத்திற்கும் பூமியின் மேலோட்டத்திற்கும் இடையில் அமைந்துள்ள பூமியின் மேலோட்டத்தை உருவாக்கும் பாறைகள், ஐசோடோப்புகளின் கதிரியக்க சிதைவின் குவியும் வெப்பத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் இடங்களில் உருகுகின்றன. இவற்றில், ஆவியாகும் கூறுகள் வெளியிடப்பட்டன: நைட்ரஜன், குளோரின், கார்பன் மற்றும் சல்பர் கலவைகள், மற்றும் அனைத்து நீர் நீராவி வெளியிடப்பட்டது.

நமது கிரகத்தின் முழு இருப்பின் போது அனைத்து எரிமலைகளும் வெடிக்கும் போது எவ்வளவு உமிழ முடியும்?

இதையும் விஞ்ஞானிகள் கணக்கிட்டுள்ளனர். அத்தகைய வெடித்த "புவியியல்" நீர் அனைத்து கடல்களையும் நிரப்ப போதுமானதாக இருக்கும் என்று மாறியது.

நமது கிரகத்தின் மையப் பகுதிகளில், அதன் மையத்தை உருவாக்குகிறது, அநேகமாக தண்ணீர் இல்லை. அது அங்கு இருக்க வாய்ப்பில்லை. மேலும், ஆக்ஸிஜனும் ஹைட்ரஜனும் அங்கு இருந்தாலும், அவை மற்ற தனிமங்களுடன் சேர்ந்து, அறிவியலுக்குப் புதியதாக, அறியப்படாத உலோகம் போன்ற சேர்மங்களை உருவாக்க வேண்டும் என்று சில விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர், அவை அதிக அடர்த்தி மற்றும் மகத்தான அழுத்தங்கள் மற்றும் வெப்பநிலையில் நிலையானவை பூகோளத்தின் மையத்தில் ஆட்சி செய்கிறது.

மற்ற ஆராய்ச்சியாளர்கள் பூமியின் மையப்பகுதி இரும்பினால் ஆனது என்று நம்புகிறார்கள். உண்மையில் எங்களிடமிருந்து வெகு தொலைவில் இல்லை, நம் காலடியில், 3 ஆயிரம் கிமீக்கு மேல் ஆழத்தில், இதுவரை யாருக்கும் தெரியாது, ஆனால் அங்கே தண்ணீர் இல்லை.

பூமியின் உட்புறத்தில் உள்ள பெரும்பாலான நீர் அதன் மேலோட்டத்தில் காணப்படுகிறது - பூமியின் மேலோட்டத்தின் கீழ் அமைந்துள்ள அடுக்குகள் மற்றும் தோராயமாக 3 ஆயிரம் கிமீ ஆழம் வரை நீண்டுள்ளது. குறைந்தபட்சம் 13 பில்லியன் கன மீட்டர்கள் மேலடுக்கில் குவிந்திருப்பதாக புவியியலாளர்கள் நம்புகின்றனர். கிமீ தண்ணீர்.

பூமியின் மேலோட்டத்தின் மேல் அடுக்கு - பூமியின் மேலோடு - தோராயமாக 1.5 பில்லியன் கன மீட்டர்களைக் கொண்டுள்ளது. கிமீ தண்ணீர். இந்த அடுக்குகளில் உள்ள அனைத்து தண்ணீரும் பிணைக்கப்பட்ட நிலையில் உள்ளது - இது பாறைகள் மற்றும் தாதுக்களின் ஒரு பகுதியாகும், ஹைட்ரேட்டுகளை உருவாக்குகிறது. இந்த தண்ணீரில் குளிக்கவும் முடியாது, குடிக்கவும் முடியாது.

ஹைட்ரோஸ்பியர், பூகோளத்தின் நீர் ஓடு, தோராயமாக மற்றொரு 1.5 பில்லியன் கன மீட்டர்களால் உருவாகிறது. கிமீ தண்ணீர். ஏறக்குறைய இந்த அளவு உலகப் பெருங்கடலில் உள்ளது. இது முழு பூமியின் மேற்பரப்பில் சுமார் 70% ஆக்கிரமித்துள்ளது, அதன் பரப்பளவு 360 மில்லியன் சதுர மீட்டருக்கும் அதிகமாகும். கி.மீ. விண்வெளியில் இருந்து பார்த்தால், நமது கிரகம் பூகோளமாகத் தெரியவில்லை, மாறாக நீர் பலூன் போல் தெரிகிறது.

கடலின் சராசரி ஆழம் சுமார் 4 கி.மீ. இந்த "அடிமட்ட ஆழத்தை" உலகின் அளவோடு ஒப்பிட்டுப் பார்த்தால், அதன் சராசரி விட்டம் கிமீக்கு சமம், மாறாக, நாம் ஈரமான கிரகத்தில் வாழ்கிறோம் என்பதை ஒப்புக் கொள்ள வேண்டும், அது சற்று ஈரமாக இருக்கும். தண்ணீருடன், பின்னர் கூட முழு மேற்பரப்பில் இல்லை. கடல்கள் மற்றும் கடல்களில் உள்ள நீர் உப்புத்தன்மை கொண்டது - நீங்கள் அதை குடிக்க முடியாது.

நிலத்தில் மிகக் குறைந்த நீர் உள்ளது: சுமார் 90 மில்லியன் கன மீட்டர் மட்டுமே. கி.மீ. இதில், 60 மில்லியன் கன மீட்டருக்கும் அதிகமாகும். கிமீ நிலத்தடி, கிட்டத்தட்ட அனைத்து உப்பு நீர். சுமார் 25 மில்லியன் கன மீட்டர். கிமீ திட நீர் மலை மற்றும் பனிப்பாறை பகுதிகளில், ஆர்க்டிக், கிரீன்லாந்து மற்றும் அண்டார்டிகாவில் உள்ளது. உலகில் உள்ள இந்த நீர் இருப்புக்கள் பாதுகாக்கப்படுகின்றன.

அனைத்து ஏரிகள், சதுப்பு நிலங்கள், மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட நீர்த்தேக்கங்கள் மற்றும் மண்ணில் மேலும் 500 ஆயிரம் கன மீட்டர் உள்ளது. கிமீ தண்ணீர்.

வளிமண்டலத்திலும் நீர் உள்ளது. ஒரு சொட்டு நீர் இல்லாத, மழை பெய்யாத வறண்ட பாலைவனங்களில் கூட காற்றில் எப்போதும் நீராவி அதிகமாக இருக்கும். கூடுதலாக, மேகங்கள் எப்போதும் வானத்தில் மிதக்கின்றன, மேகங்கள் கூடுகின்றன, பனிப்பொழிவு, மழை, மற்றும் மூடுபனி தரையில் பரவுகிறது. வளிமண்டலத்தில் உள்ள இந்த நீர் இருப்புக்கள் அனைத்தும் துல்லியமாக கணக்கிடப்பட்டுள்ளன: அவை அனைத்தும் சேர்ந்து 14 ஆயிரம் கன மீட்டர் மட்டுமே. கி.மீ.

இங்கே நாம் இரண்டாவது வகைக்கு செல்லலாம். வார்த்தையின் கீழ் "பனி"தண்ணீரின் திட நிலை நிலையை நாம் புரிந்து கொள்ளப் பழகிவிட்டோம். ஆனால் அது தவிர, மற்ற பொருட்களும் உறைபனிக்கு உட்பட்டவை. எனவே, அசல் பொருளின் வேதியியல் கலவை மூலம் பனியை வேறுபடுத்தலாம், எடுத்துக்காட்டாக, கார்பன் டை ஆக்சைடு, அம்மோனியா, மீத்தேன் பனி மற்றும் பிற.

மூன்றாவதாக, நீர் பனியின் படிக லட்டுகள் (மாற்றங்கள்) உள்ளன, இதன் உருவாக்கம் வெப்ப இயக்கவியல் காரணியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. அதைத்தான் இந்த பதிவில் கொஞ்சம் பேசுவோம்.

பனிக்கட்டி என்ற கட்டுரையில், நீரின் அமைப்பு அதன் திரட்டல் நிலையில் மாற்றத்துடன் எவ்வாறு மறுசீரமைக்கப்படுகிறது என்பதைப் பார்த்தோம், மேலும் சாதாரண பனியின் படிக அமைப்பைத் தொட்டோம். நீர் மூலக்கூறின் உள் அமைப்பு மற்றும் அனைத்து மூலக்கூறுகளையும் ஒரு வரிசைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பில் இணைக்கும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுக்கு நன்றி, பனியின் ஒரு அறுகோண (அறுகோண) படிக லட்டு உருவாகிறது. அறுகோண படிக மாற்றத்திற்கு அடியில் இருக்கும் ஒரு முக்கோண பிரமிடு அல்லது டெட்ராஹெட்ரான் வடிவத்தில் ஒருவருக்கொருவர் நெருக்கமாக உள்ள மூலக்கூறுகள் (ஒரு மைய மற்றும் நான்கு மூலைகள்) அமைக்கப்பட்டுள்ளன. வரைபடம். 1).

மூலம், பொருளின் மிகச்சிறிய துகள்களுக்கு இடையே உள்ள தூரம் நானோமீட்டர்கள் (என்எம்) அல்லது ஆங்ஸ்ட்ரோம்களில் அளவிடப்படுகிறது (19 ஆம் நூற்றாண்டின் ஸ்வீடிஷ் இயற்பியலாளர் ஆண்டர்ஸ் ஜோனாஸ் ஆங்ஸ்ட்ரோம் பெயரிடப்பட்டது; குறியீடால் குறிக்கப்படுகிறது Å). 1 Å = 0.1 nm = 10−10 m.

சாதாரண பனியின் இந்த அறுகோண அமைப்பு அதன் முழு அளவிலும் நீண்டுள்ளது. இதை நீங்கள் நிர்வாணக் கண்ணால் தெளிவாகக் காணலாம்: குளிர்காலத்தில் பனிப்பொழிவின் போது, ​​உங்கள் ஸ்லீவ் அல்லது கையுறையில் ஒரு ஸ்னோஃப்ளேக்கைப் பிடித்து அதன் வடிவத்தை உற்றுப் பாருங்கள் - இது ஆறு-கதிர் அல்லது அறுகோணமானது. இது ஒவ்வொரு ஸ்னோஃப்ளேக்கிற்கும் பொதுவானது, ஆனால் ஒரு ஸ்னோஃப்ளேக் கூட மற்றொன்றை மீண்டும் செய்யாது (இதைப் பற்றி எங்கள் கட்டுரையில் மேலும்). மற்றும் பெரிய பனி படிகங்கள் கூட அவற்றின் வெளிப்புற வடிவத்துடன் உள் மூலக்கூறு கட்டமைப்பிற்கு ஒத்திருக்கிறது ( படம்.2).

ஒரு பொருளின் மாற்றம், குறிப்பாக நீர், ஒரு மாநிலத்திலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு சில நிபந்தனைகளின் கீழ் நிகழ்கிறது என்று நாங்கள் ஏற்கனவே கூறியுள்ளோம். 0 டிகிரி செல்சியஸ் மற்றும் அதற்கும் குறைவான வெப்பநிலை மற்றும் 1 வளிமண்டலத்தின் அழுத்தத்தில் (சாதாரண மதிப்பு) இயல்பான பனி உருவாகிறது. இதன் விளைவாக, பனியின் பிற மாற்றங்களின் தோற்றத்திற்கு, இந்த மதிப்புகளில் மாற்றம் தேவைப்படுகிறது, மேலும் பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில் குறைந்த வெப்பநிலை மற்றும் உயர் அழுத்தத்தின் இருப்பு, இதில் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் கோணம் மாறுகிறது மற்றும் முழு படிக லேட்டிஸும் புனரமைக்கப்படுகிறது.

பனியின் ஒவ்வொரு மாற்றமும் ஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்புக்கு சொந்தமானது - அலகு செல்கள் ஒரே சமச்சீர் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பு (XYZ அச்சுகள்) கொண்டிருக்கும் படிகங்களின் குழு. மொத்தத்தில், ஏழு சிங்கோனிகள் வேறுபடுகின்றன. அவை ஒவ்வொன்றின் சிறப்பியல்புகளும் வழங்கப்படுகின்றன எடுத்துக்காட்டுகள் 3-4. படிகங்களின் முக்கிய வடிவங்களின் படம் கீழே உள்ளது ( படம்.5)

சாதாரண பனியிலிருந்து வேறுபடும் பனியின் அனைத்து மாற்றங்களும் ஆய்வக நிலைகளில் பெறப்பட்டன. பனியின் முதல் பாலிமார்பிக் கட்டமைப்புகள் விஞ்ஞானிகளின் முயற்சியால் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் அறியப்பட்டது. குஸ்டாவ் ஹென்ரிச் தம்மன்மற்றும் பெர்சி வில்லியம்ஸ் பிரிட்ஜ்மேன். பிரிட்ஜ்மேனின் மாற்றங்களின் வரைபடம் அவ்வப்போது கூடுதலாக வழங்கப்பட்டது. முன்னர் பெறப்பட்டவற்றிலிருந்து புதிய மாற்றங்கள் அடையாளம் காணப்பட்டன. வரைபடத்தில் சமீபத்திய மாற்றங்கள் எங்கள் காலத்தில் செய்யப்பட்டன. இதுவரை பதினாறு படிக வகை பனிக்கட்டிகள் கிடைத்துள்ளன. ஒவ்வொரு வகைக்கும் அதன் சொந்த பெயர் உள்ளது மற்றும் ரோமானிய எண்ணால் குறிக்கப்படுகிறது.

ஒவ்வொரு மூலக்கூறு வகை நீர் பனியின் இயற்பியல் பண்புகளை நாங்கள் ஆழமாக ஆராய மாட்டோம், அன்பான வாசகர்களே, விஞ்ஞான விவரங்களுடன் உங்களை சலிப்படையச் செய்யக்கூடாது; முக்கிய அளவுருக்களை மட்டுமே நாங்கள் கவனிப்போம்.

சாதாரண பனி ஐஸ் Ih என்று அழைக்கப்படுகிறது (முன்னொட்டு "h" என்பது அறுகோண அமைப்பு). அன்று எடுத்துக்காட்டுகள் 7அதன் படிக அமைப்பு வழங்கப்படுகிறது, அறுகோண பிணைப்புகள் (ஹெக்ஸாமர்கள்) கொண்டவை, அவை வடிவத்தில் வேறுபடுகின்றன - வடிவத்தில் ஒன்று சன் லவுஞ்சர்(ஆங்கிலம்) நாற்காலி வடிவம்), வடிவத்தில் மற்றொன்று ரூக்ஸ் (படகு வடிவம்) இந்த ஹெக்ஸாமர்கள் முப்பரிமாண பிரிவை உருவாக்குகின்றன - இரண்டு "சாய்ஸ் லவுஞ்ச்கள்" மேல் மற்றும் கீழ் கிடைமட்டமாக உள்ளன, மேலும் மூன்று "படகுகள்" செங்குத்து நிலையை ஆக்கிரமித்துள்ளன.

இடஞ்சார்ந்த வரைபடம் பனியின் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் ஏற்பாட்டின் வரிசையைக் காட்டுகிறது Ih, ஆனால் உண்மையில் இணைப்புகள் தோராயமாக கட்டமைக்கப்படுகின்றன. இருப்பினும், அறுகோண பனியின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் கட்டமைப்பிற்குள் இருப்பதை விட அதிகமாக வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன என்பதை விஞ்ஞானிகள் நிராகரிக்கவில்லை.

அறுகோண பனியின் அலகு செல் (அதாவது, ஒரு படிகத்தின் குறைந்தபட்ச அளவு, முப்பரிமாணத்தில் மீண்டும் மீண்டும் இனப்பெருக்கம் முழு படிக லேட்டிஸையும் உருவாக்குகிறது) 4 நீர் மூலக்கூறுகளை உள்ளடக்கியது. செல் பரிமாணங்கள் ஆகும் 4.51 Åஇருபுறமும் a,bமற்றும் 7.35 Å c பக்கத்தில் (வரைபடங்களில் c பக்க அல்லது அச்சு செங்குத்து திசையைக் கொண்டுள்ளது). பக்கங்களுக்கு இடையே உள்ள கோணங்கள், இருந்து பார்த்தபடி விளக்கம் 4: α=β = 90°, γ = 120°. அண்டை மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான தூரம் 2.76 Å.

அறுகோண பனி படிகங்கள் அறுகோண தட்டுகள் மற்றும் நெடுவரிசைகளை உருவாக்குகின்றன; அவற்றில் மேல் மற்றும் கீழ் முகங்கள் அடிப்படை விமானங்கள், மற்றும் ஆறு ஒத்த பக்க முகங்கள் ப்ரிஸ்மாடிக் என்று அழைக்கப்படுகின்றன ( படம்.10).

அதன் படிகமயமாக்கல் தொடங்குவதற்கு தேவையான குறைந்தபட்ச நீர் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை 275 (±25). ஒரு பெரிய அளவிற்கு, பனி உருவாக்கம் காற்றின் எல்லையில் உள்ள நீர் வெகுஜனத்தின் மேற்பரப்பில் நிகழ்கிறது, அதற்குள் அல்ல. கரடுமுரடான பனி படிகங்கள் Ihசி-அச்சின் திசையில் மெதுவாக உருவாகின்றன, உதாரணமாக, தேங்கி நிற்கும் நீரில் அவை படிகத் தகடுகளிலிருந்து செங்குத்தாக கீழ்நோக்கி வளரும், அல்லது பக்கவாட்டில் வளர்ச்சி கடினமாக இருக்கும் சூழ்நிலைகளில். கொந்தளிப்பான நீரில் உருவாகும் நுண்ணிய பனிக்கட்டி அல்லது அது விரைவாக உறையும் போது, ​​பிரிஸ்மாடிக் முகங்களிலிருந்து இயக்கப்பட்ட வளர்ச்சியை துரிதப்படுத்துகிறது. சுற்றியுள்ள நீரின் வெப்பநிலை பனி படிக லட்டியின் கிளைகளின் அளவை தீர்மானிக்கிறது.

ஹீலியம் மற்றும் ஹைட்ரஜன் அணுக்களைத் தவிர, தண்ணீரில் கரைந்த பொருட்களின் துகள்கள், அவற்றின் பரிமாணங்கள் கட்டமைப்பின் துவாரங்களுக்குள் பொருந்த அனுமதிக்கின்றன, சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தத்தில் படிக லட்டியில் இருந்து விலக்கப்பட்டு, படிகத்தின் மேற்பரப்பில் கட்டாயப்படுத்தப்படுகின்றன அல்லது , உருவமற்ற வகையைப் போலவே (இது பற்றி பின்னர் கட்டுரையில்) மைக்ரோகிரிஸ்டல்களுக்கு இடையில் அடுக்குகளை உருவாக்குகிறது. உறைபனி மற்றும் கரைக்கும் நீரின் தொடர்ச்சியான சுழற்சிகள் அசுத்தங்களிலிருந்து சுத்திகரிக்க பயன்படுத்தப்படலாம், எடுத்துக்காட்டாக, வாயுக்கள் (டிகாஸிங்).

பனியுடன் Ihபனிக்கட்டியும் உள்ளது ஓ அப்படியா (கன அமைப்பு), இருப்பினும், இயற்கையில், இந்த வகை பனியின் உருவாக்கம் வளிமண்டலத்தின் மேல் அடுக்குகளில் மட்டுமே எப்போதாவது சாத்தியமாகும். செயற்கை பனிக்கட்டி ஓ அப்படியாஉடனடியாக உறைபனி நீரால் பெறப்படுகிறது, இதற்காக நீராவி குளிரூட்டப்பட்ட மீது ஒடுக்கப்படுகிறது 80 கழித்தல் வேண்டும் 110°செசாதாரண வளிமண்டல அழுத்தத்தில் உலோக மேற்பரப்பு. சோதனையின் விளைவாக, கன வடிவத்தின் படிகங்கள் அல்லது ஆக்டோஹெட்ரான்களின் வடிவத்தில் மேற்பரப்பில் விழுகின்றன. அதன் வெப்பநிலையைக் குறைப்பதன் மூலம் சாதாரண அறுகோண பனியிலிருந்து முதல் மாற்றத்தின் கனசதுர பனியை உருவாக்க முடியாது, ஆனால் பனியை சூடாக்குவதன் மூலம் கனசதுரத்திலிருந்து அறுகோணத்திற்கு மாறுவது சாத்தியமாகும். ஓ அப்படியாஅதிக கழித்தல் 80°C.

பனிக்கட்டியின் மூலக்கூறு அமைப்பில் ஓ அப்படியாஹைட்ரஜன் பிணைப்பு கோணம் சாதாரண பனிக்கட்டியைப் போன்றது Ih – 109.5°. மேலும் இங்கு ஒரு பனிக்கட்டி லட்டியில் உள்ள மூலக்கூறுகளால் உருவாகும் அறுகோண வளையம் உள்ளது ஓ அப்படியாஒரு சாய்ஸ் லவுஞ்ச் வடிவத்தில் மட்டுமே உள்ளது.

பனிக்கட்டியின் அடர்த்தி 0.92 g/cm³ 1 atm அழுத்தத்தில் உள்ளது. ஒரு கன படிகத்தில் உள்ள அலகு செல் 8 மூலக்கூறுகள் மற்றும் பரிமாணங்களைக் கொண்டுள்ளது: a=b=c = 6.35 Å, மற்றும் அதன் கோணங்கள் α=β=γ = 90°.

ஒரு குறிப்பில்.அன்புள்ள வாசகர்களே, இந்த கட்டுரையில் ஒன்று அல்லது மற்றொரு வகை பனிக்கான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம் குறிகாட்டிகளை மீண்டும் மீண்டும் சந்திப்போம். டிகிரி செல்சியஸில் வெளிப்படுத்தப்பட்ட வெப்பநிலை மதிப்புகள் அனைவருக்கும் தெளிவாக இருந்தால், அழுத்தம் மதிப்புகள் சிலருக்கு கடினமாக இருக்கலாம். இயற்பியலில், அதை அளவிட பல்வேறு அலகுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் எங்கள் கட்டுரையில் அதை வளிமண்டலங்களில் (atm) குறிப்போம், மதிப்புகளை வட்டமிடுவோம். இயல்பான வளிமண்டல அழுத்தம் 1 ஏடிஎம் ஆகும், இது 760 மிமீஹெச்ஜிக்கு சமம் அல்லது 1 பட்டிக்கு மேல் அல்லது 0.1 எம்பிஏ (மெகாபாஸ்கல்) ஆகும்.

நீங்கள் புரிந்து கொண்டபடி, குறிப்பாக, பனிக்கட்டியுடன் உதாரணத்திலிருந்து ஓ அப்படியா, பனிக்கட்டியின் படிக மாற்றங்களின் இருப்பு வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையின் நிலைமைகளின் கீழ் சாத்தியமாகும், அதாவது. எந்த ஒரு படிக வகை பனியின் இருப்பை தீர்மானிக்கும் வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தின் சமநிலை சீர்குலைந்தால், இந்த வகை மறைந்து, மற்றொரு மாற்றமாக மாறுகிறது. இந்த தெர்மோடைனமிக் மதிப்புகளின் வரம்பு மாறுபடும்; இது ஒவ்வொரு இனத்திற்கும் வேறுபட்டது. மற்ற வகை பனிக்கட்டிகளை நாம் கருத்தில் கொள்வோம், கண்டிப்பாக பெயரிடல் வரிசையில் அல்ல, ஆனால் இந்த கட்டமைப்பு மாற்றங்கள் தொடர்பாக.

பனிக்கட்டி IIமுக்கோண அமைப்பைச் சேர்ந்தது. இது அறுகோண வகையிலிருந்து சுமார் 3,000 ஏடிஎம் மற்றும் மைனஸ் 75 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் அல்லது மற்றொரு மாற்றத்திலிருந்து ( பனி வி), மைனஸ் 35 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் அழுத்தத்தைக் கடுமையாகக் குறைப்பதன் மூலம். இருப்பு IIமைனஸ் 170 டிகிரி செல்சியஸ் மற்றும் 1 முதல் 50,000 ஏடிஎம் (அல்லது 5 ஜிகாபாஸ்கல்ஸ் (ஜிபிஏ)) வரையிலான அழுத்தத்தில் பனி வகை சாத்தியமாகும். விஞ்ஞானிகளின் கூற்றுப்படி, இந்த மாற்றத்தின் பனி சூரிய மண்டலத்தின் தொலைதூர கிரகங்களின் பனிக்கட்டி செயற்கைக்கோள்களின் ஒரு பகுதியாக இருக்கலாம். சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தம் மற்றும் மைனஸ் 113 டிகிரி செல்சியஸ்க்கு மேல் உள்ள வெப்பநிலை இந்த வகை பனியை சாதாரண அறுகோண பனியாக மாற்றுவதற்கான நிலைமைகளை உருவாக்குகிறது.

அன்று எடுத்துக்காட்டுகள் 13பனி படிக லட்டு காட்டப்பட்டுள்ளது II. கட்டமைப்பின் ஒரு சிறப்பியல்பு அம்சம் தெரியும் - மூலக்கூறு பிணைப்புகளால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு வகையான வெற்று அறுகோண சேனல்கள். யூனிட் செல் (ஒரு வைரத்துடன் விளக்கப்படத்தில் முன்னிலைப்படுத்தப்பட்ட பகுதி) இரண்டு தசைநார்கள் உள்ளன, அவை ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடையதாக மாற்றப்படுகின்றன, எனவே பேசுவதற்கு, "உயரத்தில்". இதன் விளைவாக, ஒரு ரோம்போஹெட்ரல் லட்டு அமைப்பு உருவாகிறது. செல் பரிமாணங்கள் a=b=c = 7.78 Å; α=β=γ = 113.1°. ஒரு செல்லில் 12 மூலக்கூறுகள் உள்ளன. மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான பிணைப்பு கோணம் (O-O-O) 80 முதல் 120° வரை மாறுபடும்.

மாற்றியமைத்தல் II ஐ சூடாக்கும்போது, ​​நீங்கள் பனியைப் பெறலாம் III, மற்றும் நேர்மாறாக, பனி குளிர்ச்சி IIIஅதை பனிக்கட்டியாக மாற்றுகிறது II. மேலும் பனி IIIநீரின் வெப்பநிலை படிப்படியாக மைனஸ் 23 டிகிரி செல்சியஸுக்குக் குறைக்கப்பட்டு, அழுத்தத்தை 3,000 ஏடிஎம் ஆக அதிகரிக்கும் போது உருவாகிறது.
கட்ட வரைபடத்தில் காணலாம் ( நோய்வாய்ப்பட்ட. 6), ஒரு நிலையான பனி நிலைக்கான வெப்ப இயக்கவியல் நிலைமைகள் III, அதே போல் மற்றொரு மாற்றம் - பனி வி, சிறியவை.

பனிக்கட்டி IIIமற்றும் விசுற்றியுள்ள மாற்றங்களுடன் நான்கு மூன்று புள்ளிகளைக் கொண்டுள்ளது (வெப்ப இயக்கவியல் மதிப்புகள் இதில் வெவ்வேறு நிலைகளின் இருப்பு சாத்தியமாகும்). இருப்பினும், பனி II, IIIமற்றும் விசாதாரண வளிமண்டல அழுத்தம் மற்றும் மைனஸ் 170 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையின் கீழ் மாற்றங்கள் இருக்கலாம், மேலும் அவற்றை மைனஸ் 150 டிகிரி செல்சியஸுக்கு வெப்பப்படுத்துவது பனி உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது. ஓ அப்படியா.

தற்போது அறியப்பட்ட மற்ற உயர் அழுத்த மாற்றங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், பனி IIIகுறைந்த அடர்த்தி கொண்டது - 3,500 ஏடிஎம் அழுத்தத்தில். இது 1.16 g/cm³ க்கு சமம்.
பனிக்கட்டி IIIபடிகப்படுத்தப்பட்ட நீரின் ஒரு டெட்ராகோனல் வகை, ஆனால் பனிக்கட்டியின் அமைப்பு தானே IIIமீறல்கள் உள்ளன. ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் வழக்கமாக 4 அருகிலுள்ளவற்றால் சூழப்பட்டிருந்தால், இந்த விஷயத்தில் இந்த காட்டி 3.2 மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும், மேலும் கூடுதலாக ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் இல்லாத 2 அல்லது 3 மூலக்கூறுகள் அருகில் இருக்கலாம்.
இடஞ்சார்ந்த அமைப்பில், மூலக்கூறுகள் வலது கை ஹெலிகளை உருவாக்குகின்றன.
மைனஸ் 23 டிகிரி செல்சியஸ் மற்றும் சுமார் 2800 ஏடிஎம்களில் 12 மூலக்கூறுகள் கொண்ட ஒரு யூனிட் கலத்தின் பரிமாணங்கள்: a=b = 6.66, c = 6.93 Å; α=β=γ = 90°. ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு கோணம் 87 முதல் 141° வரை இருக்கும்.

அன்று எடுத்துக்காட்டுகள் 15பனியின் மூலக்கூறு கட்டமைப்பின் இடஞ்சார்ந்த வரைபடம் வழக்கமாக வழங்கப்படுகிறது III. பார்வையாளருக்கு அருகில் அமைந்துள்ள மூலக்கூறுகள் (நீல புள்ளிகள்) பெரிதாகக் காட்டப்படுகின்றன, மேலும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் (சிவப்பு கோடுகள்) அதற்கேற்ப தடிமனாக இருக்கும்.

இப்போது, ​​​​அவர்கள் சொல்வது போல், நம் குதிகால் சூடாக, பனிக்குப் பின் வருபவர்களை உடனடியாக "குதிப்போம்" IIIபெயரிடல் வரிசையில், படிக மாற்றங்கள், மற்றும் பனி பற்றி சில வார்த்தைகள் சொல்லலாம் IX.
இந்த வகை பனியானது அடிப்படையில் மாற்றியமைக்கப்பட்ட பனிக்கட்டி ஆகும் III, மைனஸ் 65 முதல் மைனஸ் 108 ° C வரை விரைவான ஆழமான குளிரூட்டலுக்கு உட்பட்டது, அது பனியாக மாறுவதைத் தவிர்க்கிறது II. பனிக்கட்டி IX 133°C க்கும் குறைவான வெப்பநிலையிலும், 2,000 முதல் 4,000 atm வரை அழுத்தத்திலும் நிலையானதாக இருக்கும். அதன் அடர்த்தியும் அமைப்பும் ஒரே மாதிரியானவை IIIமனம், ஆனால் பனி போலல்லாமல் IIIபனி அமைப்பில் IXபுரோட்டான்களின் அமைப்பில் ஒழுங்கு உள்ளது.
வெப்பமூட்டும் பனி IXஅதை அசலுக்குத் திருப்பித் தருவதில்லை IIIமாற்றங்கள், ஆனால் பனிக்கட்டியாக மாறும் II. செல் பரிமாணங்கள்: a=b = 6.69, c = 6.71 Å மைனஸ் 108°C மற்றும் 2800 atm வெப்பநிலையில்.

மூலம், அறிவியல் புனைகதை எழுத்தாளர் கர்ட் வோன்னெகட்டின் 1963 நாவலான பூனை தொட்டில் ஐஸ்-ஒன்பது எனப்படும் ஒரு பொருளை மையமாகக் கொண்டது, இது மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட பொருளாக விவரிக்கப்படுகிறது, இது உயிருக்கு பெரும் ஆபத்தை ஏற்படுத்துகிறது, ஏனெனில் தண்ணீர் அதனுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது பனி-ஒன்பதாக மாறுகிறது. உலகப் பெருங்கடல்களை எதிர்கொள்ளும் இயற்கை நீரில் இந்த பொருளின் ஒரு சிறிய அளவு கூட நுழைவது கிரகத்தில் உள்ள அனைத்து நீரையும் உறைய வைக்க அச்சுறுத்துகிறது, இது அனைத்து உயிரினங்களின் மரணத்தையும் குறிக்கிறது. இறுதியில், அதுதான் நடக்கும்.

பனி IVஒரு படிக லட்டியின் மெட்டாஸ்டேபிள் (பலவீனமான நிலையான) முக்கோண உருவாக்கம் ஆகும். பனிக்கட்டியின் கட்ட இடத்தில் அதன் இருப்பு சாத்தியமாகும் III, விமற்றும் VIமாற்றங்கள். கொஞ்சம் ஐஸ் எடுத்துக் கொள்ளுங்கள் IV 8,000 ஏடிஎம் நிலையான அழுத்தத்தில் மைனஸ் 130 டிகிரி செல்சியஸ் தொடங்கி, அதை மெதுவாக சூடாக்குவதன் மூலம் அதிக அடர்த்தியான உருவமற்ற பனிக்கட்டியை உருவாக்கலாம்.
ரோம்போஹெட்ரல் அலகு கலத்தின் அளவு 7.60 Å, கோணங்கள் α=β=γ = 70.1°. செல் 16 மூலக்கூறுகளை உள்ளடக்கியது; மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் சமச்சீரற்றவை. 1 ஏடிஎம் அழுத்தம் மற்றும் மைனஸ் 163 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில், பனி IV இன் அடர்த்தி 1.27 கிராம்/செமீ³ ஆகும். O-O-O பிணைப்பு கோணம்: 88-128°.

அதேபோல் IVபனியை உருவாக்கும் பனி வகை XII- 8,000 ஏடிஎம் அதே அழுத்தத்தில் மைனஸ் 196 முதல் மைனஸ் 90 டிகிரி செல்சியஸ் வரை, ஆனால் அதிக வேகத்தில் அதிக அடர்த்தியான உருவமற்ற மாற்றத்தை (கீழே அதிகம்) சூடாக்குவதன் மூலம்.
பனிக்கட்டி XIIகட்டப் பகுதியில் மெட்டாஸ்டபிள் விமற்றும் VIபடிக வகைகள். இது ஒரு வகை டெட்ராகோனல் அமைப்பு.
யூனிட் செல் 12 மூலக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை 84-135 டிகிரி கோணங்களைக் கொண்ட ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளால், படிக லட்டியில் அமைந்துள்ளன, இது இரட்டை வலது கை ஹெலிக்ஸ் உருவாக்குகிறது. செல் பரிமாணங்களைக் கொண்டுள்ளது: a=b = 8.27, c = 4.02 Å; கோணங்கள் α=β=γ = 90º. பனி XII இன் அடர்த்தி சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தத்தில் 1.30 g/cm³ ஆகவும், மைனஸ் 146°C வெப்பநிலையாகவும் இருக்கும். ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு கோணங்கள்: 67-132°.

தற்போது கண்டுபிடிக்கப்பட்ட நீர் பனியின் மாற்றங்களில், பனி மிகவும் சிக்கலான படிக அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது வி. 28 மூலக்கூறுகள் அதன் அலகு கலத்தை உருவாக்குகின்றன; ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்ற மூலக்கூறு சேர்மங்களில் இடைவெளிகளை பரப்புகின்றன, மேலும் சில மூலக்கூறுகள் சில சேர்மங்களுடன் மட்டுமே பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன. அண்டை மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் கோணம் பெரிதும் மாறுபடும் - 86 முதல் 132° வரை, எனவே பனிக்கட்டியின் படிக லேட்டிஸில் விவலுவான பதற்றம் மற்றும் ஒரு பெரிய ஆற்றல் வழங்கல் உள்ளது.
சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை கழித்தல் 175 டிகிரி செல்சியஸ் நிலைமைகளின் கீழ் செல் அளவுருக்கள்: a= 9.22, b= 7.54, c= 10.35 Å; α=β = 90°, γ = 109.2°.
பனிக்கட்டி விசுமார் 5,000 ஏடிஎம் அழுத்தத்தில் மைனஸ் 20 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குளிரூட்டப்பட்ட நீரால் உருவாக்கப்பட்ட மோனோக்ளினிக் வகையாகும். படிக லட்டியின் அடர்த்தி, 3,500 ஏடிஎம் அழுத்தத்தை கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டால், 1.24 g/cm³ ஆகும்.
பனி படிக லட்டியின் இடஞ்சார்ந்த வரைபடம் விகாட்டப்பட்டுள்ள வகை எடுத்துக்காட்டுகள் 18. படிகத்தின் அலகு கலத்தின் பகுதி சாம்பல் நிற அவுட்லைன் மூலம் சிறப்பிக்கப்படுகிறது.

பனிக்கட்டியின் கட்டமைப்பில் புரோட்டான்களின் ஒழுங்குமுறை ஏற்பாடு விஐஸ் எனப்படும் மற்றொரு வகையை உருவாக்குகிறது XIII. இந்த மோனோக்ளினிக் மாற்றத்தை ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl) சேர்ப்பதன் மூலம் மைனஸ் 143 டிகிரி செல்சியஸ் க்குக் கீழே குளிரூட்டல் மூலம் பெறலாம். இருந்து மீளக்கூடிய மாற்றம் XIIIவகை k விமைனஸ் 193°C முதல் மைனஸ் 153°C வரையிலான வெப்பநிலை வரம்பில் வகை சாத்தியமாகும்.
பனியின் அலகு கலத்தின் பரிமாணங்கள் XIIIசற்று வித்தியாசமானது விமாற்றங்கள்: a= 9.24, b= 7.47, c= 10.30 Å; α=β = 90°, γ= 109.7° (1 atm இல், கழித்தல் 193°С). கலத்தில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை ஒன்றுதான் - 28. ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் கோணம்: 82-135°.

எங்கள் கட்டுரையின் அடுத்த பகுதியில், நீர் பனியின் மாற்றங்கள் பற்றிய எங்கள் மதிப்பாய்வைத் தொடருவோம்.

எங்கள் வலைப்பதிவின் பக்கங்களில் சந்திப்போம்!

நீங்கள் மற்ற கட்டுரைகளையும் படிக்கலாம்:

கிறிஸ்துமஸ் மரங்களின் வடிவத்தில் ஐஸ் கலவைகள்

எபிபானி குளிப்பதற்கான பனி அலங்காரம்

புத்தாண்டு பனி கலவைகள்

ஐஸ் ஜாய்ஸ்டிக் SonyPlaystation

பனியில் மக்களுடன் பணிபுரிதல்

சிவாஸ் ரீகல் ஐஸ் பார்

விருந்துகளுக்கு ஐஸ் அலங்காரம்

மான்செஸ்டரில் பனி சுவர்

ஐஸ் மரச்சாமான்கள் Hongtao Zhou

ஐஸ் உணவுகள்

மினசோட்டாவில் உள்ள ஐஸ் கோட்டை

மைக்ரோசாப்ட் ஐஸ் ஹவுஸ்

உறைந்த குமிழ்கள்

வேல் பள்ளத்தாக்கில் பனிப்பாறை

பனிக்கரடிகள் பனியில் சறுக்குகின்றன

நாய்க்குட்டி மற்றும் ஐஸ் க்யூப்

கிராஸ்னோகோர்ஸ்கில் உள்ள பனி நகரம்

பனி சிற்பம் - தேவதை

மெல்லிய பனியில் ஃபிகர் ஸ்கேட்டிங்

பனி நிழல்கள்

பனி தட்டுகள்

சீகல் பனியில் சிக்கியது

பனியில் நாகரீகமான விஷயங்கள்

விண்வெளி பனிக்கட்டி. பகுதி இரண்டு: வால் நட்சத்திரங்கள்.