მთავარი

ლითონის კასეტები

ყინულის კრისტალის სახელი. ყინულის კრისტალების საიდუმლოებები. დიდი კრისტალები შილასთვის დრაკონის ხანაში: წარმოშობა

ყინულის კრისტალის სახელი. ყინულის კრისტალების საიდუმლოებები. დიდი კრისტალები შილასთვის დრაკონის ხანაში: წარმოშობა

ყინულის კრისტალები

ალტერნატიული აღწერილობები

ატმოსფერული ფენომენი

ნალექის ტიპი

ზამთრის მხატვარი ერთი საღებავით ხატავს

ყინვაგამძლე

ჰაერის ტენიანობის კრისტალური კონდენსატი

ამინდის ფენომენი

ნაცრისფერი თმა ხეზე

ცისფერი, ლურჯი, მავთულხლართებზე დაყრა (სიმღერა)

ყინულის კრისტალების ფენა გაცივებულ ზედაპირზე

გამაგრილებელ ზედაპირზე აორთქლების შედეგად წარმოიქმნება ყინულის კრისტალების თხელი ფენა

გამაგრილებელ ზედაპირზე თოვლის თხელი ფენა

ყინულის კრისტალები წარმოიქმნება ჰაერში წყლის ორთქლისგან

. "დაბუჟებული" ნამი

რუსული ბრენდის მაცივარი

აორთქლების შედეგად წარმოიქმნა თოვლის თხელი ფენა

ატმოსფერული ნალექები

ცისფერი ტახტი კარტოფილი მავთულზე

. "და არა თოვლი და არა ყინული, არამედ ვერცხლით მოაშორებს ხეებს" (გამოცანები)

თეთრი ნალექი

ყინვა მავთულებზე

ნალექი ხეებზე

ზამთარში ფარავს ხეებს

ზამთრის ტანსაცმლის ხე

თოვლის ნამი

თოვლიანი ტენიანობა

ზამთრის დარბევა ნაძვის ხეებზე

თოვლის თეთრი ნალექი

მაქმანი ყინვაგამძლე

თოვლი

ზამთრის დარბევა

. "სითეთრე" ხეებზე

ზამთრის ნალექები

ზამთარში ხეებს ფარავს

გაყინული ორთქლები

ლურჯი ტახტის კარტოფილი (სიმღერა)

გაყინული ორთქლი

ხეების ზამთრის ჩაცმულობა

თეთრი ზამთრის ფარდა

მავთულებზე დადებული ლურჯი-ლურჯი

. "ნამი" ზამთარში

თოვლის ნამი

ნალექი სადენებზე

ზამთარში ხეებში

მავთულებზე დადებული ლურჯი

თხელი თოვლის ფენა

თოვლი ტოტებზე და მავთულებზე

. "და ნაძვი... მწვანე ხდება"

ლურჯი ტახტის კარტოფილი (სიმღერა)

ვერცხლისფერი ხეზე

ნალექები ზამთარში

ლურჯი ნალექი სადენებზე (სიმღერა)

ყინვის კიდევ ერთი სახელი

ფროსტი არსებითად

. "ზღურბლში შესვლისთანავე ყველგან..."

Frost მოკლედ

ყინვა ცივი ღამის შემდეგ

. "ყინვის გროვა"

თითქმის თოვლი

თოვლის ფარდა

გაყინული ნამი

თითქმის იგივეა, რაც ყინვა

დილით თითქმის თოვს

ყინვა სადენებზე სიმღერაში

ზამთრის ფარდა ბუჩქებზე

გაყინული ორთქლი

ზამთრის ნამი

ბუჩქების ზამთრის საბანი

. "ნაცრისფერი თმა" ტოტებზე

. "ყინვაგამძლე ფუმფულა"

ყინულის თხელი ფენა

თოვლის თხელი ფენა

ზამთრის "ნაცრისფერი თმა"

ბუჩქების ზამთრის საფარი

მავთულებზე რომ ეგდო

ყინული ტოტებზე

ყინვა ხეებზე

ზამთრის ვერცხლი ხეებზე

გონჩაროვას ნახატი

რა უნდა გაანადგურო მანქანა შემოდგომაზე

ზამთრის ყინვა

გაყინული ორთქლი

ატმოსფერული ფენომენი

. "და ნაძვი ზემოდან... მწვანე ხდება"

. "ზღურბლში შესვლისთანავე ყველგან..."

. "ყინვაგამძლე წყობი"

. "ყინვაგამძლე ფუმფულა"

. "გაყინული" ნამი

. "ნამი" ზამთარში

. "ნაცრისფერი თმა" ტოტებზე

. "ლურჯი ლურჯი... დაწექი მავთულზე"

. "და არა თოვლი და არა ყინული, არამედ ვერცხლით მოაშორებს ხეებს" (გამოცანები)

. "სითეთრე" ხეებზე

ზამთრის "ნაცრისფერი თმა"

გაყინული ორთქლები, ტენიანობა ჰაერში, რომელიც ჩერდება ჰაერზე უფრო ცივ ობიექტებზე და იყინება მათზე, რაც ხდება ძლიერი ყინვების შემდეგ. სუნთქვისგან ყინვა დგება წვერსა და საყელოზე. ხეებზე სქელი ყინვა, კურჟა, კოლბა. ნაყოფზე ყინვა, ოფლიანი სიბნელე. ფუმფულა ყინვა ვედრომდე. დიდი ყინვა, თოვლის ბორცვები, ღრმად გაყინული მიწა, მარცვლეულის წარმოებისთვის. დიდი ყინვა მთელი ზამთარი, მძიმე ზაფხული ჯანმრთელობისთვის. წინასწარმეტყველ ანგაის და დანიელზე არის ყინვა, თბილი შობა და დეკემბერი. გრიგოლ ნიკიას იანვარს) თივის ღობეზე ყინვა - სველი წლის განმავლობაში. ყინვაგამძლე, ყინვით დაფარული; ყინვაგამძლე; უხვი ყინვა. ყინვაგამძლე, ყინვაგამძლე, მაგრამ ნაკლებად. ყინვაგამძლე ხის ტოტები გატეხილი ყინვის სიმძიმით. ყინვა თუ ყინვა, ყინვა, ყინვა?, იფარება ყინვით. ქოხის კუთხეები გაყინული და ყინვაგამძლეა, ყინვაგამძლე ხდება

გაყინული ნამი

ლურჯ-ლურჯი, მავთულხლართებზე დადებული

. "ლურჯი-ლურჯი... დაწექი მავთულხლართებზე"

Sheila, ომის გოლემი გადმოსაწერი დანამატიდან "Stone Prisoner", მნიშვნელოვნად განსხვავდება ყველა თანამგზავრისგან ძალაუფლებითა და უნარებით. ის იარაღად იყენებს თავის ქვის სხეულს და პატარა კრისტალებს სხვადასხვა ეფექტებით, ხოლო დიდი კრისტალები ემსახურება ჯავშანს. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ისინი თამაშის წინსვლისას, ისინი გვხვდება ჩვეულებრივი იარაღის მსგავსად, ან იყიდება ვაჭრებისგან. კრისტალები იყოფა მათ მიერ გამოწვეული და ასახული ეფექტების მიხედვით: სულიერი, ბუნებრივი, ელექტრული, ყინული და ცეცხლი. საუკეთესოა თითოეული ტიპის უნაკლო და განსაკუთრებული კრისტალები. ისინი არა მხოლოდ ცვლიან ძირითად ინდიკატორებს, არამედ შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ შეტევაზე, თავდაცვაზე, კონსტიტუციაზე, ძალაზე... ბევრი კრისტალები შეიძლება მოიძებნოს კადაშის ტაიგაში, სადაც შეილა შესთავაზებს წასვლას იმის გარკვევაში, თუ საიდან მოდის და ვინ იყო ადრე. და ასევე იყიდება Orzammar Commons-ის გარინიდან.

შილას მცირე კრისტალები დრაკონის ხანაში: წარმოშობა:

პატარა უზადო ცეცხლოვანი კრისტალი- სიძლიერე: 32; დაზიანება: 7.00; +3% კრიტიკულ შანსამდე. melee strike, +4 დაზიანება ნებისმიერი იარაღიდან, +22.5% ცეცხლის დაზიანება.
პატარა უზადო ყინულის კრისტალი- სიძლიერე: 32; დაზიანება: 7.00; +2 ჯავშანტექნიკამდე, +10% კრიტიკულ შანსამდე. დარტყმა ან ზურგი, +22.5% ცივი დაზიანება.
პატარა უზადო ელექტრო კრისტალი- სიძლიერე: 32; დაზიანება: 7.00; +4 სისწრაფეს, +6 თავდასხმას, +22,5% ელექტრო დაზიანებას.
პატარა უნაკლო ბუნებრივი კრისტალი- სიძლიერე: 32; დაზიანება: 7.00; +4 კონსტიტუციას და ჯანმრთელობის აღდგენას ბრძოლაში, +22,5% ბუნების ძალებისგან მიყენებული ზიანისთვის.
პატარა დაქუცმაცებული სულიერი კრისტალი- ძალა: 20; დაზიანება: 5,50; +5% ზიანი სულიერი მაგიისგან.
პატარა დაბზარული სულიერი კრისტალი- ძალა: 20; დაზიანება: 5,50; +10% სულიერი მაგიის ზიანს.

დიდი კრისტალები შეილასთვის დრაკონის ხანაში: წარმოშობა:

დიდი დაბზარული ცეცხლის კრისტალი- სხეულის ტიპი: 20; ჯავშანი: 10.80; +20 ცეცხლგამძლეობა.
დიდი დაბზარული ყინულის კრისტალი- სხეულის ტიპი: 20; ჯავშანი: 10.80; +20 სიცივის წინააღმდეგობა.
დიდი დაბზარული ელექტრო კრისტალი- სხეულის ტიპი: 20; ჯავშანი: 10.80; +20 წინააღმდეგობა ელექტროენერგიაზე.
დიდი დაბზარული ბუნებრივი კრისტალი- სხეულის ტიპი: 20; ჯავშანი: 10.80; +20 ბუნების ძალების წინააღმდეგობის გაწევა.
დიდი უნაკლო ბუნებრივი კრისტალი- სხეულის ტიპი: 32; ჯავშანი: 16.20; +1 კონსტიტუციას, +3 ჯავშანს, +40 ბუნების ძალებს წინააღმდეგობას, +15 ფიზიკურ წინააღმდეგობას.
დიდი დაბზარული სულიერი კრისტალი- სხეულის ტიპი: 20; ჯავშანი: 10.80; +20 წინააღმდეგობა სულიერი მაგიის მიმართ.
დიდი სუფთა სულიერი კრისტალი- სხეულის ტიპი: 26; ჯავშანი: 14.40; +30 სულიერი მაგიის წინააღმდეგობის, +8% მტრული მაგიის მოგერიების შანსზე, +5 ფსიქიკურ წინააღმდეგობას.
დიდი უზადო სულიერი კრისტალი- სხეულის ტიპი: 32; ჯავშანი: 16.20; +1 ყველა მახასიათებლის მიმართ, +40 სულიერი მაგიის წინააღმდეგობის, +12% მტრული მაგიის მოგერიების შანსზე, +15 ფსიქიკურ წინააღმდეგობას.

ყველას არაერთხელ გვსმენია წყლის უნიკალური თვისებების შესახებ. "უფერო და უსუნო სითხეს" რომ არ ჰქონდეს განსაკუთრებული თვისებები, დედამიწაზე სიცოცხლე მისი ამჟამინდელი სახით შეუძლებელი იქნებოდა. იგივე შეიძლება ითქვას წყლის მყარ ფორმაზე - ყინულზე. ახლა მეცნიერებმა აღმოაჩინეს მისი კიდევ ერთი საიდუმლო: ახლახან გამოქვეყნებულ კვლევაში, ექსპერტებმა საბოლოოდ დაადგინეს ზუსტად რამდენი მოლეკულაა საჭირო ყინულის კრისტალის შესაქმნელად.

უნიკალური კავშირი

სია საოცარი თვისებებიწყლის გამოყენება შეიძლება ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში. მას აქვს ყველაზე მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობა სითხეებსა და მყარ სხეულებს შორის, მისი კრისტალური ფორმის სიმკვრივე - ანუ ყინული - ნაკლებია თხევადი წყლის სიმკვრივეზე, ადაპტაციის უნარი ("ჯოხი"), მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა - ეს ყველაფერი და გაცილებით მეტი საშუალებას აძლევს მას არსებობდეს სიცოცხლე დედამიწაზე, როგორც ასეთი.

წყალი თავის უნიკალურობას წყალბადის ობლიგაციებს, უფრო ზუსტად კი მათ რაოდენობას ევალება. მათი დახმარებით, ერთ H 2 O მოლეკულას შეუძლია "დაკავშირება" ოთხ სხვა მოლეკულასთან. ასეთი „კონტაქტები“ შესამჩნევად სუსტია ვიდრე კოვალენტური ბმები („რეგულარული“ ბმის ტიპი, რომელიც აერთიანებს, მაგალითად, წყალბადის და ჟანგბადის ატომებს წყლის მოლეკულაში), და თითოეული წყალბადის ბმის ცალკეული გაწყვეტა საკმაოდ მარტივია. მაგრამ წყალში უამრავი ასეთი ურთიერთქმედებაა და ერთად ისინი შესამჩნევად ზღუდავენ H 2 O მოლეკულების თავისუფლებას, რაც ხელს უშლის მათ ადვილად განცალკევებას მათი "ამხანაგებისგან", ვთქვათ, გაცხელებისას. თითოეული წყალბადის ბმა თავად არსებობს წამის უმნიშვნელო ნაწილზე - ისინი მუდმივად ნადგურდებიან და კვლავ წარმოიქმნებიან. მაგრამ ამავდროულად, ნებისმიერ მომენტში, წყლის მოლეკულების უმეტესობა ჩართულია ურთიერთქმედებაში "მეზობლებთან".

წყალბადის ბმები ასევე პასუხისმგებელია წყლის უჩვეულო ქცევაზე კრისტალიზაციის დროს, ანუ ყინულის წარმოქმნის დროს. ოკეანის ზედაპირზე მცურავი აისბერგები, მტკნარი წყლის ობიექტებში ყინულის ქერქი - ყველა ეს ფენომენი არ გვაკვირვებს, რადგან ჩვენ მათ დაბადებიდან ვართ მიჩვეული. მაგრამ დედამიწაზე მთავარი სითხე რომ არ იყოს წყალი, არამედ სხვა სითხე, მაშინ არც საციგურაო მოედანი და არც ყინულის თევზაობა საერთოდ არ იარსებებს. თითქმის ყველა ნივთიერების სიმკვრივე მატულობს თხევადიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლისას, რადგან მოლეკულები „დაჭერილია“ ერთმანეთთან უფრო ახლოს, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი უფრო მეტია ერთეულ მოცულობაზე.

სხვა სიტუაციაა წყალთან დაკავშირებით. 4 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურამდე H 2 O-ის სიმკვრივე დისციპლინირებულად იზრდება, მაგრამ ამ საზღვრის გადაკვეთისას ის მკვეთრად იკლებს 8 პროცენტით. შესაბამისად იზრდება გაყინული წყლის მოცულობა. ამ მახასიათებელს კარგად იცნობენ მილებიანი სახლების მაცხოვრებლები, რომლებიც დიდი ხანია არ შეკეთებულა ან მათ, ვინც საყინულეში დაივიწყა დაბალალკოჰოლიანი სასმელები.

წყლის სიმკვრივის ანომალიური ცვლილების მიზეზი თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლისას მდგომარეობს იმავე წყალბადის ბმებში. ყინულის კრისტალური გისოსი წააგავს თაფლს, რომლის ექვს კუთხეში წყლის მოლეკულებია განლაგებული. ისინი ერთმანეთთან დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით და მათი სიგრძე აღემატება "რეგულარული" კოვალენტური ბმის სიგრძეს. შედეგად, გამაგრებული H 2 O-ს მოლეკულებს შორის უფრო მეტი ცარიელი სივრცეა, ვიდრე მათ შორის იყო თხევად მდგომარეობაში, როდესაც ნაწილაკები თავისუფლად მოძრაობდნენ და შეიძლება ძალიან მიუახლოვდნენ ერთმანეთს. მოცემულია წყლის თხევადი და მყარი ფაზის მოლეკულების განლაგების ვიზუალური შედარება, მაგალითად,.

წყლის განსაკუთრებული თვისებები და განსაკუთრებული მნიშვნელობა დედამიწის მაცხოვრებლებისთვის უზრუნველყოფდა მას მეცნიერთა მუდმივი ყურადღების მიქცევას. გადაჭარბებული არ იქნება თუ ვიტყვით, რომ წყალბადის ორი ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომის ნაერთი ყველაზე საფუძვლიანად შესწავლილი ნივთიერებაა პლანეტაზე. მიუხედავად ამისა, სპეციალისტები, რომლებმაც თავიანთი ინტერესის საგანი აირჩიეს H 2 O, სამუშაოს გარეშე არ დარჩებიან. მაგალითად, მათ ყოველთვის შეუძლიათ შეისწავლონ, თუ როგორ გადაიქცევა თხევადი წყალი მყარ ყინულად. კრისტალიზაციის პროცესი, რომელიც იწვევს ასეთ დრამატულ ცვლილებებს ყველა თვისებაში, ძალიან სწრაფად ხდება და მისი ბევრი დეტალი ჯერ კიდევ უცნობია. ჟურნალის ბოლო ნომრის გამოსვლის შემდეგ მეცნიერებაკიდევ ერთი საიდუმლოა: ახლა მეცნიერებმა ზუსტად იციან, რამდენი წყლის მოლეკულა უნდა ჩაყაროს ჭიქაში, რათა მისი შიგთავსი სიცივეში ნაცნობ ყინულად იქცეს.

სხვადასხვა ყინული

სიტყვა "ჩვეულებრივი" წინა წინადადებაში არ იყო გამოყენებული სტილისტური მიზეზების გამო. იგი ხაზს უსვამს იმას, რომ საუბარია კრისტალურ ყინულზე - იგივე ექვსკუთხა გისოსებით, მსგავსი თაფლისებრი. მართალია ასეთი ყინული მხოლოდ დედამიწაზეა გავრცელებული, უსასრულო ვარსკვლავთშორის სივრცეში ყინულის სრულიად განსხვავებული ფორმა ჭარბობს, რომელსაც მესამე პლანეტაზე მზიდან ძირითადად ლაბორატორიებში იღებენ. ამ ყინულს ამორფულს უწოდებენ და მას არავითარი რეგულარული სტრუქტურა არ აქვს.

ამორფული ყინულის მიღება შესაძლებელია ძალიან სწრაფად (მილიწამებში ან უფრო სწრაფად) და ძალიან ძლიერად (120 კელვინის ქვემოთ - მინუს 153,15 გრადუსი ცელსიუსის) გაგრილებით. თხევადი წყალი. ასეთ ექსტრემალურ პირობებში, H 2 O მოლეკულებს არ აქვთ დრო მოწესრიგებულ სტრუქტურაში ორგანიზებისთვის და წყალი იქცევა ბლანტი სითხეში, რომლის სიმკვრივე ოდნავ აღემატება ყინულს. თუ ტემპერატურა დაბალია, მაშინ წყალი შეიძლება დარჩეს ფორმაში ამორფული ყინულიძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, მაგრამ დათბობასთან ერთად ის იქცევა კრისტალური ყინულის უფრო ნაცნობ მდგომარეობაში.

წყლის მყარი ფორმების სახეობები არ შემოიფარგლება მხოლოდ ამორფული და ექვსკუთხა კრისტალური ყინულით - საერთო ჯამში, დღეს მეცნიერებმა მისი 15-ზე მეტი სახეობა იციან. დედამიწაზე ყველაზე გავრცელებულ ყინულს ყინულის I h ჰქვია, მაგრამ ატმოსფეროს ზედა ფენებში ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ ყინული I c, რომლის ბროლის გისოსი წააგავს ბრილიანტს. ყინულის სხვა მოდიფიკაციები შეიძლება იყოს ტრიგონალური, მონოკლინიკური, კუბური, ორთორმბული და ფსევდოორთორმბული.

მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში, ამ ორ მდგომარეობას შორის ფაზური გადასვლა არ მოხდება: თუ წყლის მოლეკულები ძალიან ცოტაა, მაშინ მკაცრად ორგანიზებული გისოსის ფორმირების ნაცვლად, ისინი "ურჩევნიათ" დარჩეს ნაკლებად მოწესრიგებულ ფორმაში. „ნებისმიერ მოლეკულურ კლასტერში, ზედაპირზე არსებული ურთიერთქმედებები კონკურენციას უწევს კლასტერის შიგნით არსებულ ურთიერთქმედებებს“, განუმარტა Lenta.ru-ს ერთ-ერთმა ავტორმა. ახალი სამუშაო, გიოტინგენის უნივერსიტეტის ფიზიკური ქიმიის ინსტიტუტის თანამშრომელი თომას ზეუხი. - პატარა კლასტერებისთვის ენერგიულად უფრო ხელსაყრელია მტევნის ზედაპირის სტრუქტურის მაქსიმალურად ოპტიმიზაცია, ვიდრე კრისტალური „ბირთის“ ფორმირება. ამიტომ, ასეთი მტევანი რჩება ამორფული“.

გეომეტრიის კანონები გვკარნახობს: კასეტური ზომის მატებასთან ერთად, ზედაპირზე მოლეკულების პროპორცია მცირდება. რაღაც მომენტში, ენერგეტიკული სარგებელი კრისტალური გისოსის წარმოქმნით აღემატება კლასტერის ზედაპირზე მოლეკულების ოპტიმალური განლაგების სარგებელს და ხდება ფაზური გადასვლა. მაგრამ როდის დადგება ზუსტად ეს მომენტი, მეცნიერებმა არ იცოდნენ.

პასუხის გაცემა გოტინგენის დინამიკისა და თვითორგანიზაციის ინსტიტუტიდან პროფესორ უდო ბაკის ხელმძღვანელობით მკვლევართა ჯგუფმა მოახერხა. ექსპერტებმა აჩვენეს, რომ მოლეკულების მინიმალური რაოდენობა, რომლებსაც შეუძლიათ ყინულის კრისტალის შექმნა, არის 275, პლუს-მინუს 25 ცალი.

თავის კვლევაში მეცნიერებმა გამოიყენეს ინფრაწითელი სპექტროსკოპიის მეთოდი, შეცვლილი ისე, რომ გამომავალს შეეძლო განასხვავოს წყლის მტევნის მიერ წარმოებული სპექტრები, რომლებიც ზომით განსხვავდებიან მხოლოდ რამდენიმე მოლეკულით. ავტორების მიერ შექმნილი ტექნიკა იძლევა მაქსიმალურ გარჩევადობას კლასტერებისთვის, რომლებიც შეიცავს 100-დან 1000 მოლეკულამდე - და სწორედ ამ ინტერვალში, როგორც ითვლებოდა, დევს "ზღურბლის" რიცხვი, რის შემდეგაც იწყება კრისტალიზაცია.

მეცნიერებმა ამორფული ყინული შექმნეს ჰელიუმთან შერეული წყლის ორთქლის ვაკუუმ კამერაში ძალიან თხელი ხვრელის გავლით. პაწაწინა ხვრელში შესვლის მცდელობისას, წყლისა და ჰელიუმის მოლეკულები განუწყვეტლივ ეჯახებოდნენ ერთმანეთს და ამ ჩახშობისას დაკარგეს კინეტიკური ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი. შედეგად, უკვე „დამშვიდებული“ მოლეკულები შევიდნენ ვაკუუმურ პალატაში და ადვილად ქმნიდნენ კლასტერებს.

წყლის მოლეკულების რაოდენობის შეცვლით და მიღებული სპექტრების შედარებით, მკვლევარებმა შეძლეს ყინულის ამორფულიდან კრისტალურ ფორმაზე გადასვლის მომენტის აღმოჩენა (ამ ორი ფორმის სპექტრებს ძალიან დამახასიათებელი განსხვავებები აქვთ). მეცნიერთა მიერ მიღებული დინამიკა კარგად ეთანხმებოდა თეორიულ მოდელებს, რომლებიც ვარაუდობენ, რომ „X წერტილის“ გავლის შემდეგ ბროლის გისოსის წარმოქმნა იწყება მტევნის შუაში და ვრცელდება მის კიდეებზე. ნიშანი იმისა, რომ კრისტალიზაცია გარდაუვალია (ისევ, თეორიული კვლევების მიხედვით) არის რგოლის ფორმირება ექვსი წყალბადის ბმული მოლეკულისგან - ეს არის ზუსტად ის, რაც ხდება, როდესაც საერთო რაოდენობაკლასტერში მოლეკულები უდრის 275-ს. მოლეკულების რაოდენობის შემდგომი ზრდა იწვევს გისოსის თანდათანობით გაფართოებას და 475 ცალი სტადიაზე ყინულის მტევნის სპექტრი უკვე სრულიად არ განსხვავდება ჩვეულებრივი კრისტალური ყინულის მიერ წარმოებული სპექტრისგან.

”ამორფული მდგომარეობიდან კრისტალურ მდგომარეობიდან მიკროდონეზე გადასვლის მექანიზმი ჯერ კიდევ არ არის შესწავლილი,” განმარტავს Zeuch ”ჩვენ შეგვიძლია შევადაროთ ჩვენი ექსპერიმენტული მონაცემები მხოლოდ თეორიულ პროგნოზებთან ამ შემთხვევაშიშეთანხმება საოცრად კარგი აღმოჩნდა. ახლა, არსებული შედეგებიდან გამომდინარე, ჩვენ, თეორიულ ქიმიკოსებთან ერთად, შევძლებთ გავაგრძელოთ ფაზური გადასვლის შესწავლა და, კერძოდ, შევეცდებით გავარკვიოთ, რამდენად სწრაფად ხდება ეს“.

ბაკისა და კოლეგების ნამუშევარი მიეკუთვნება „წმინდა ფუნდამენტურ“ კატეგორიას, თუმცა მას ასევე აქვს გარკვეული პრაქტიკული პერსპექტივები. ავტორები არ გამორიცხავენ, რომ მომავალში მათ მიერ შექმნილ ტექნოლოგიას წყლის გროვების შესასწავლად, რაც შესაძლებელს ხდის განსხვავებების დანახვას რამდენიმე მოლეკულის დამატებისას, შეიძლება იყოს მოთხოვნადი გამოყენებით სფეროებში. ”ჩვენს სტატიაში ჩვენ აღვწერეთ ტექნოლოგიის ყველა ძირითადი კომპონენტი, ასე რომ, პრინციპში, მისი ადაპტირება შესაძლებელია სხვა ნეიტრალური მოლეკულების კლასტერების შესასწავლად, თუმცა, ლაზერული დიზაინის ძირითადი პრინციპები ჯერ კიდევ 1917 წელს იქნა გაგებული, და ეს იყო პირველი ლაზერი შეიქმნა მხოლოდ 1960-იან წლებში ", - აფრთხილებს ზეუხი ზედმეტი ოპტიმიზმის წინააღმდეგ.

ო.ვ.მოსინი, ი.იგნატოვი (ბულგარეთი)

ანოტაცია ყინულის მნიშვნელობა ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის მხარდასაჭერად არ შეიძლება შეფასდეს. ყინული დიდ გავლენას ახდენს მცენარეთა და ცხოველთა ცხოვრების პირობებზე და ცხოვრებაზე სხვადასხვა ტიპისადამიანის ეკონომიკური საქმიანობა. წყლის დაფარვა, ყინული, დაბალი სიმკვრივის გამო, ბუნებაში მცურავი ეკრანის როლს ასრულებს, იცავს მდინარეებსა და წყალსაცავებს შემდგომი გაყინვისგან და წყალქვეშა მაცხოვრებლების სიცოცხლეს ინარჩუნებს. ყინულის გამოყენება სხვადასხვა მიზნებისთვის (თოვლის შეკავება, ყინულის გადასასვლელების და იზოთერმული საწყობების მშენებლობა, საწყობებისა და მაღაროების ყინულის შევსება) არის ჰიდრომეტეოროლოგიური და საინჟინრო მეცნიერებების მთელი რიგი სექციების საგანი, როგორიცაა ყინულის ინჟინერია, თოვლის ინჟინერია, მუდმივი ყინვა. საინჟინრო, ასევე სპეციალური ყინულის სადაზვერვო სამსახურისა და ყინულის გამტეხი სატრანსპორტო და თოვლის მოსაშორებელი მოწყობილობების საქმიანობა. ბუნებრივი ყინული გამოიყენება შესანახად და გაგრილებისთვის კვების პროდუქტებიბიოლოგიური და სამედიცინო პრეპარატები, რისთვისაც იგი სპეციალურად იწარმოება და მზადდება და ყინულის დნობით მომზადებული დნობის წყალი გამოიყენება ხალხური მედიცინა- მეტაბოლიზმის ამაღლება და ორგანიზმიდან ტოქსინების გამოდევნა. სტატია მკითხველს აცნობს ყინულის ახალ ნაკლებად ცნობილ თვისებებსა და მოდიფიკაციას.

ყინული წყლის კრისტალური ფორმაა, რომელსაც, უახლესი მონაცემებით, აქვს თოთხმეტი სტრუქტურული მოდიფიკაცია. მათ შორის არის კრისტალური (ბუნებრივი ყინული) და ამორფული (კუბური ყინული) და მეტასტაბილური მოდიფიკაციები, რომლებიც ერთმანეთისგან განსხვავდებიან წყალბადის ობლიგაციებით დაკავშირებული წყლის მოლეკულების ურთიერთგანლაგებით და ფიზიკური თვისებებით, რომლებიც ქმნიან ყინულის კრისტალურ ბადეს. ყველა მათგანი, გარდა იმისა, რასაც ჩვენ შევეჩვიეთ ბუნებრივი ყინული I h, ექვსკუთხა გისოსში კრისტალიზება, წარმოიქმნება ეგზოტიკურ პირობებში - ძალიან დაბალი ტემპერატურამშრალი ყინული და თხევადი აზოტი და ათასობით ატმოსფეროში მაღალი წნევა, როდესაც წყლის მოლეკულაში წყალბადის ბმების კუთხეები იცვლება და ექვსკუთხა გარდა კრისტალური სისტემები იქმნება. ასეთი პირობები ჰგავს კოსმოსურ პირობებს და არ ხდება დედამიწაზე.

ბუნებაში, ყინული წარმოდგენილია ძირითადად ერთი კრისტალური ჯიშით, კრისტალდება ექვსკუთხა გისოსში, მოგვაგონებს ალმასის სტრუქტურას, სადაც წყლის თითოეული მოლეკულა გარშემორტყმულია ოთხი უახლოესი მოლეკულით, რომლებიც მდებარეობს მისგან იმავე მანძილზე, უდრის 2,76 ანგსტრომს და მოთავსებულია რეგულარული ტეტრაედრის წვეროებზე. დაბალი კოორდინაციის რაოდენობის გამო, ყინულის სტრუქტურა რეტიკულურია, რაც გავლენას ახდენს მის დაბალ სიმკვრივეზე, რომელიც შეადგენს 0,931 გ/სმ 3-ს.

ყინულის ყველაზე უჩვეულო თვისება გარეგანი გამოვლინებების საოცარი მრავალფეროვნებაა. იგივე კრისტალური სტრუქტურით, მას შეუძლია სრულიად განსხვავებულად გამოიყურებოდეს, მიიღოს გამჭვირვალე სეტყვის ქვები და ყინულები, ფუმფულა თოვლის ფანტელები, ყინულის მკვრივი მბზინავი ქერქი ან გიგანტური მყინვარული მასები. ყინული ბუნებაში გვხვდება კონტინენტური, მცურავი და მიწისქვეშა ყინული, ასევე თოვლისა და ყინვის სახით. ის ფართოდ არის გავრცელებული ადამიანის საცხოვრებლის ყველა სფეროში. დიდი რაოდენობით შეგროვებისას, თოვლი და ყინული ქმნიან სპეციალურ სტრუქტურებს, თვისებებით, რომლებიც ძირეულად განსხვავდება ცალკეული კრისტალების ან ფიფქებისგან. ბუნებრივი ყინული წარმოიქმნება ძირითადად დანალექ-მეტამორფული წარმოშობის ყინულით, რომელიც წარმოიქმნება მყარი ატმოსფერული ნალექებისგან შემდგომი დატკეპნისა და რეკრისტალიზაციის შედეგად. ფუნქციაბუნებრივი ყინული - მარცვლიანობა და ზოლები. მარცვლიანობა განპირობებულია რეკრისტალიზაციის პროცესებით; ყოველი მარცვალი მყინვარული ყინულიარის არარეგულარული ფორმის კრისტალი, რომელიც მჭიდროდ არის მიმდებარე ყინულის მასის სხვა კრისტალებთან ისე, რომ ერთი კრისტალის გამონაყარი მჭიდროდ ჯდება მეორის ჩაღრმავებში. ამ ტიპის ყინულს პოლიკრისტალური ეწოდება. მასში, თითოეული ყინულის კრისტალი არის თხელი ფოთლების ფენა, რომლებიც ერთმანეთს გადაფარავს ბაზალურ სიბრტყეში, ბროლის ოპტიკური ღერძის მიმართულების პერპენდიკულარულად.

დედამიწაზე ყინულის მთლიანი მარაგი დაახლოებით 30 მილიონია. კმ 3(ცხრილი 1). ყინულის უმეტესობა კონცენტრირებულია ანტარქტიდაში, სადაც მისი ფენის სისქე 4-ს აღწევს კმ.ასევე არსებობს მტკიცებულება პლანეტებზე ყინულის არსებობის შესახებ მზის სისტემადა კომეტებში. ყინულს იმდენი აქვს დიდი ღირებულებაჩვენი პლანეტის კლიმატისა და მასზე ცოცხალი არსებების ჰაბიტატისთვის, რომ მეცნიერებმა დანიშნეს სპეციალური გარემო ყინულისთვის - კრიოსფერო, რომლის საზღვრები მაღლა ვრცელდება ატმოსფეროში და ღრმად დედამიწის ქერქში.

მაგიდა 1. ყინულის რაოდენობა, განაწილება და სიცოცხლის ხანგრძლივობა.

ყინულის ტიპი; წონა; გავრცელების არეალი; საშუალო კონცენტრაცია, გ/სმ2; წონის მომატების მაჩვენებელი, გ/წელიწადში; სიცოცხლის საშუალო ხანგრძლივობა, წელი
გ; %; მილიონი კმ2; %
მყინვარები; 2.4·1022; 98,95; 16.1; 10.9 სუში; 1.48·105; 2.5·1018; 9580
მიწისქვეშა ყინული; 2·1020; 0,83; 21; 14.1 სუში; 9.52·103; 6·1018; 30-75 წწ
ზღვის ყინული; 3.5·1019; 0.14; 26; 7.2 ოკეანეები; 1.34·102; 3.3·1019; 1.05
თოვლის საფარი; 1.0·1019; 0.04; 72.4; 14.2 დედამიწა; 14,5; 2·1019; 0,3-0,5
აისბერგები; 7.6·1018; 0,03; 63,5; 18.7 ოკეანე; 14.3; 1.9·1018; 4.07
ატმოსფერული ყინული; 1.7·1018; 0,01; 510.1; 100 დედამიწა; 3.3·10-1; 3.9·1020; 4·10-3

ყინულის კრისტალები უნიკალურია მათი ფორმითა და პროპორციებით. ნებისმიერი მზარდი ბუნებრივი კრისტალი, მათ შორის ყინულის კრისტალი, ყოველთვის ცდილობს შექმნას იდეალური რეგულარული ბროლის ბადე, რადგან ეს სასარგებლოა მისი მინიმიზაციის თვალსაზრისით. შინაგანი ენერგია. ნებისმიერი მინარევები, როგორც ცნობილია, ამახინჯებს კრისტალის ფორმას, ამიტომ, როდესაც წყალი კრისტალიზდება, წყლის მოლეკულები პირველად ჩაშენებულია გისოსებში, ხოლო უცხო ატომები და მინარევების მოლეკულები იძულებით იხსნება სითხეში. და მხოლოდ მაშინ, როცა მინარევებს წასასვლელი არსად აქვთ, ყინულის კრისტალი იწყებს მათ ინტეგრირებას თავის სტრუქტურაში ან ტოვებს მათ ღრუ კაფსულების სახით კონცენტრირებული არაგაყინვის სითხით - მარილწყალთან ერთად. მაშასადამე, ზღვის ყინული სუფთაა და ყველაზე ჭუჭყიანი წყლის ობიექტებიც კი დაფარულია გამჭვირვალე და სუფთა ყინული. როდესაც ყინული დნება, ის ანაწილებს მინარევებს მარილწყალში. პლანეტარული მასშტაბით, წყლის გაყინვის და დნობის ფენომენი, წყლის აორთქლებასთან და კონდენსაციასთან ერთად, ასრულებს გიგანტური გამწმენდის პროცესის როლს, რომლის დროსაც დედამიწაზე წყალი მუდმივად იწმინდება.

მაგიდა 2. ყინულის ზოგიერთი ფიზიკური თვისება I.

საკუთრება

მნიშვნელობა

შენიშვნა

სითბოს მოცულობა, კალ/(გ °C) დნობის სითბო, კალ/გ აორთქლების სითბო, კალ/გ

0.51 (0 °C) 79.69 677

ტემპერატურის კლებასთან ერთად მნიშვნელოვნად იკლებს

თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, 1/°C

9.1 10-5 (0 °C)

პოლიკრისტალური ყინული

თბოგამტარობა, კალ/(სმ წმ °C)

4.99 10 –3

პოლიკრისტალური ყინული

რეფრაქციული ინდექსი:

1.309 (-3 °C)

პოლიკრისტალური ყინული

სპეციფიური ელექტროგამტარობა, ohm-1 სმ-1

10-9 (0 °C)

აშკარა გააქტიურების ენერგია 11 კკალ/მოლი

ზედაპირის ელექტრული გამტარობა, ohm-1

10-10 (-11°C)

აშკარა გააქტიურების ენერგია 32 კკალ/მოლი

იანგის ელასტიურობის მოდული, dyn/cm2

9 1010 (-5 °C)

პოლიკრისტალური ყინული

რეზისტენტობა, MN/m2: დამსხვრევა, ტკეპნა, გაპარსვა

2,5 1,11 0,57

პოლიკრისტალური ყინული პოლიკრისტალური ყინული პოლიკრისტალური ყინული

დინამიური სიბლანტე, სიმშვიდე

პოლიკრისტალური ყინული

აქტივაციის ენერგია დეფორმაციისა და მექანიკური რელაქსაციის დროს, კკალ/მოლი

წრფივად იზრდება 0,0361 კკალ/(მოლ °C) 0-დან 273,16 კ-მდე

შენიშვნა: 1 კალ/(გ °C)=4,186 კჯ/(კგ K); 1 ომ -1 სმ -1 =100 სიმ/მ; 1 დინი = 10 -5 ნ ; 1 N = 1 კგ მ/წმ²; 1 დინე/სმ=10 -7 ნ/მ; 1 კალ/(სმ·წმ°C)=418,68 ვ/(მ·კ); 1 poise = გ/სმ s = 10 -1 N წმ/მ 2.

დედამიწაზე ყინულის ფართოდ გავრცელების გამო განსხვავება ფიზიკური თვისებებიყინული (ცხრილი 2) სხვა ნივთიერებების თვისებებიდან მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბევრ ბუნებრივ პროცესში. ყინულს აქვს მრავალი სხვა სიცოცხლის შენარჩუნების თვისება და ანომალიები - ანომალიები სიმკვრივის, წნევის, მოცულობის, თბოგამტარობის. წყალბადის ბმები რომ არ არსებობდეს, რომლებიც წყლის მოლეკულებს კრისტალად ათავსებენ, ყინული დნება -90 °C-ზე. მაგრამ ეს არ ხდება წყლის მოლეკულებს შორის წყალბადის ბმების არსებობის გამო. წყალთან შედარებით დაბალი სიმკვრივის გამო, ყინული ქმნის მცურავ საფარს წყლის ზედაპირზე, იცავს მდინარეებსა და წყალსაცავებს ფსკერის გაყინვისგან, რადგან მისი თბოგამტარობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე წყლისა. ამ შემთხვევაში ყველაზე დაბალი სიმკვრივე და მოცულობა შეინიშნება +3,98 °C-ზე (ნახ. 1). წყლის შემდგომი გაცივება 0 0 C-მდე თანდათან იწვევს არა შემცირებას, არამედ მისი მოცულობის გაზრდას თითქმის 10%-ით, როდესაც წყალი ყინულში გადაიქცევა. წყლის ეს ქცევა მიუთითებს წყალში ორი წონასწორული ფაზის ერთდროულ არსებობაზე - თხევადი და კვაზიკრისტალური, კვაზიკრისტალების ანალოგიით, რომელთა კრისტალურ გისოსს არა მხოლოდ პერიოდული სტრუქტურა აქვს, არამედ აქვს სხვადასხვა რიგის სიმეტრიის ღერძები, რომელთა არსებობაც ადრე. ეწინააღმდეგებოდა კრისტალოგრაფების იდეებს. ეს თეორია, რომელიც პირველად წამოაყენა ცნობილმა რუსმა ფიზიკოსმა ია ი. ფრენკელმა, ემყარება იმ ვარაუდს, რომ ზოგიერთი თხევადი მოლეკულა ქმნის კვაზიკრისტალურ სტრუქტურას, ხოლო დანარჩენი მოლეკულები გაზის მსგავსია, თავისუფლად მოძრაობენ მთელ მოცულობაში. მოლეკულების განაწილებას წყლის ნებისმიერი ფიქსირებული მოლეკულის მცირე სიახლოვეს აქვს გარკვეული თანმიმდევრობა, გარკვეულწილად კრისტალურს მოგვაგონებს, თუმცა უფრო ფხვიერი. ამ მიზეზით, წყლის სტრუქტურას ზოგჯერ უწოდებენ კვაზიკრისტალურ ან კრისტალურს, ანუ აქვს სიმეტრია და წესრიგი ატომების ან მოლეკულების შედარებით განლაგებაში.

ბრინჯი. 1. ყინულისა და წყლის სპეციფიკური მოცულობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე

კიდევ ერთი თვისება ის არის, რომ ყინულის ნაკადის სიჩქარე პირდაპირპროპორციულია აქტივაციის ენერგიისა და უკუპროპორციული აბსოლუტური ტემპერატურისა, ასე რომ ტემპერატურის კლებასთან ერთად ყინული უახლოვდება თავის თვისებებში აბსოლუტურად მყარ სხეულს. საშუალოდ, დნობასთან მიახლოებულ ტემპერატურაზე, ყინულის სითხე 10 6-ჯერ მეტია, ვიდრე ქანების. თავისი სითხის გამო ყინული არ გროვდება ერთ ადგილას, არამედ მუდმივად მოძრაობს მყინვარების სახით. პოლიკრისტალური ყინულისთვის ნაკადის სიჩქარესა და სტრესს შორის კავშირი ჰიპერბოლურია; როდესაც დაახლოებით აღწერილია სიმძლავრის განტოლებით, ექსპონენტი იზრდება ძაბვის მატებასთან ერთად.

ხილული სინათლე პრაქტიკულად არ შეიწოვება ყინულის მიერ, რადგან სინათლის სხივები გადის ყინულის კრისტალში, მაგრამ ის ბლოკავს ულტრაიისფერ გამოსხივებას და უმეტესობას. ინფრაწითელი გამოსხივებამზე. სპექტრის ამ რაიონებში ყინული მთლიანად შავი ჩანს, რადგან სინათლის შთანთქმის კოეფიციენტი სპექტრის ამ რეგიონებში ძალიან მაღალია. ყინულის კრისტალებისგან განსხვავებით, თოვლზე დაცემული თეთრი სინათლე არ შეიწოვება, მაგრამ მრავალჯერ ირღვევა ყინულის კრისტალებში და აირეკლება მათი სახიდან. ამიტომ თოვლი თეთრად გამოიყურება.

ყინულის (0,45) და თოვლის (0,95-მდე) ძალიან მაღალი არეკვლის გამო, მათ მიერ დაფარული ფართობი საშუალოდ წელიწადში დაახლოებით 72 მილიონი კმ-ია. კმ 2ორივე ნახევარსფეროს მაღალ და საშუალო განედებში - იღებს მზის სითბოს ნორმალურზე 65%-ით ნაკლებს და არის ძლიერი წყაროდედამიწის ზედაპირის გაცივება, რაც დიდწილად განსაზღვრავს თანამედროვე გრძივი კლიმატური ზონალობას. ზაფხულში, პოლარულ რეგიონებში, მზის რადიაცია უფრო მეტია, ვიდრე ეკვატორულ ზონაში, თუმცა, ტემპერატურა რჩება დაბალი, რადგან შთანთქმის სითბოს მნიშვნელოვანი ნაწილი იხარჯება ყინულის დნობაზე, რომელსაც აქვს დნობის ძალიან მაღალი სითბო.

ყინულის სხვა უჩვეულო თვისებები მოიცავს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წარმოქმნას მისი მზარდი კრისტალების მიერ. ცნობილია, რომ წყალში გახსნილი მინარევების უმეტესობა არ გადადის ყინულზე, როდესაც ის იწყებს ზრდას; ისინი გაყინულია. ამიტომ, ყველაზე ჭუჭყიან გუბეზეც კი, ყინულის ფილმი სუფთა და გამჭვირვალეა. ამ შემთხვევაში, მინარევები გროვდება მყარი და თხევადი მედიის საზღვარზე, ელექტრული მუხტის ორი ფენის სახით. განსხვავებული ნიშანი, რაც იწვევს მნიშვნელოვან პოტენციურ განსხვავებას. მინარევების დამუხტული ფენა მოძრაობს ქვედა საზღვართან ერთად ახალგაზრდა ყინულიდა ასხივებს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს. ამის წყალობით, კრისტალიზაციის პროცესის დეტალურად დაკვირვება შესაძლებელია. ამრიგად, ნემსის სახით სიგრძით მზარდი კრისტალი ასხივებს განსხვავებულად, ვიდრე გვერდითი პროცესებით დაფარული ბროლი და მზარდი მარცვლების გამოსხივება განსხვავდება იმისგან, რაც ხდება კრისტალების ბზარის დროს. გამოსხივების იმპულსების ფორმის, თანმიმდევრობის, სიხშირისა და ამპლიტუდის მიხედვით შეიძლება განისაზღვროს რა სიჩქარით იყინება ყინული და როგორი ყინულის სტრუქტურა იქმნება.

მაგრამ ყველაზე გასაოცარი ყინულის სტრუქტურაში არის ის, რომ წყლის მოლეკულები დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალ წნევაზე ნახშირბადის ნანომილაკებში შეიძლება კრისტალიზდეს ორმაგი სპირალის სახით, რომელიც მოგვაგონებს დნმ-ის მოლეკულებს. ეს დაადასტურა ამერიკელი მეცნიერების ბოლოდროინდელი კომპიუტერული ექსპერიმენტებით, Xiao Cheng Zeng-ის ხელმძღვანელობით ნებრასკის უნივერსიტეტიდან (აშშ). იმისთვის, რომ წყალმა შექმნას სპირალი იმიტირებულ ექსპერიმენტში, იგი მოათავსეს ნანომილაკებში 1,35-დან 1,90 ნმ დიამეტრით მაღალი წნევის ქვეშ, იცვლებოდა 10-დან 40000 ატმოსფერომდე და ტემპერატურა -23 °C. მოსალოდნელი იყო, რომ წყალი ყველა შემთხვევაში აყალიბებს თხელ მილაკოვან სტრუქტურას. თუმცა, მოდელმა აჩვენა, რომ ნანომილის დიამეტრით 1,35 ნმ და გარე წნევით 40000 ატმოსფერო, წყალბადის ბმები ყინულის სტრუქტურაში იყო მოხრილი, რამაც გამოიწვია სპირალის წარმოქმნა ორმაგი კედლით - შიდა და გარე. ამ პირობებში, შიდა კედელი გადახრილი აღმოჩნდა ოთხმაგ სპირალში, ხოლო გარე კედელი შედგებოდა ოთხი ორმაგი სპირალისგან, დნმ-ის მოლეკულის მსგავსი (ნახ. 2). ეს ფაქტი შეიძლება გახდეს სასიცოცხლო მნიშვნელობის დნმ-ის მოლეკულის სტრუქტურასა და თავად წყლის სტრუქტურას შორის კავშირის დადასტურება და რომ წყალი ემსახურებოდა მატრიცას დნმ-ის მოლეკულების სინთეზისთვის.

ბრინჯი. 2. ნანომილაკებში გაყინული წყლის სტრუქტურის კომპიუტერული მოდელი, რომელიც მოგვაგონებს დნმ-ის მოლეკულას (ფოტო ჟურნალიდან New Scientist, 2006 წ.)

ბოლო დროს აღმოჩენილი წყლის კიდევ ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისება არის ის, რომ წყალს აქვს წარსულის გავლენის შესახებ ინფორმაციის დამახსოვრების უნარი. ეს პირველად დაამტკიცეს იაპონელმა მკვლევარმა მასარუ ემოტომ და ჩვენმა თანამემამულემ სტანისლავ ზენინმა, რომელმაც ერთ-ერთმა პირველმა შემოგვთავაზა წყლის სტრუქტურის კასეტური თეორია, რომელიც შედგება მოცულობითი მრავალწახნაგოვანი სტრუქტურის ციკლური ასოციაციებისგან - ზოგადი ფორმულის კლასტერებისგან (H 2 O) n, სადაც n, უახლესი მონაცემებით, შეიძლება მიაღწიოს ასობით და თუნდაც ათას ერთეულს. წყალში მტევნის არსებობის წყალობით წყალს აქვს ინფორმაციული თვისებები. მკვლევარებმა გადაიღეს წყლის ყინულის მიკროკრისტალებში გაყინვის პროცესები, რომლებიც გავლენას ახდენდნენ მასზე სხვადასხვა ელექტრომაგნიტური და აკუსტიკური ველებით, მელოდიებით, ლოცვით, სიტყვებით თუ აზრებით. აღმოჩნდა, რომ დადებითი ინფორმაციის გავლენით ლამაზი მელოდიებისა და სიტყვების სახით, ყინული გაიყინა სიმეტრიულ ექვსკუთხა კრისტალებში. სადაც არარეგულარული მუსიკა და გაბრაზებული და შეურაცხმყოფელი სიტყვები ჟღერდა, წყალი, პირიქით, ქაოტურ და უფორმო კრისტალებში იყინებოდა. ეს იმის დასტურია, რომ წყალს აქვს სპეციალური სტრუქტურა, რომელიც მგრძნობიარეა გარე ინფორმაციის გავლენის მიმართ. სავარაუდოდ, ადამიანის ტვინი, რომელიც შედგება 85-90% წყლისგან, აქვს ძლიერი სტრუქტურული ეფექტი წყალზე.

ემოტო კრისტალები იწვევს ინტერესსაც და არასაკმარისად დასაბუთებულ კრიტიკას. თუ მათ ყურადღებით დააკვირდებით, ხედავთ, რომ მათი სტრუქტურა ექვსი ზედა ნაწილისგან შედგება. მაგრამ კიდევ უფრო ფრთხილად ანალიზი აჩვენებს, რომ ზამთარში ფიფქებს აქვთ იგივე სტრუქტურა, ყოველთვის სიმეტრიული და ექვსი ზევით. რამდენად შეიცავს კრისტალიზებული სტრუქტურები ინფორმაციას იმ გარემოს შესახებ, რომელშიც ისინი შეიქმნა? ფიფქების სტრუქტურა შეიძლება იყოს ლამაზი ან უფორმო. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ საკონტროლო ნიმუში (ღრუბელი ატმოსფეროში), სადაც ისინი წარმოიქმნება, იგივე გავლენას ახდენს მათზე, როგორც თავდაპირველი პირობები. საწყისი პირობებია მზის აქტივობა, ტემპერატურა, გეოფიზიკური ველები, ტენიანობა და ა.შ.. ეს ყველაფერი ნიშნავს, რომ ე.წ. საშუალო ანსამბლი, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ წყლის წვეთების და შემდეგ ფიფქების სტრუქტურა დაახლოებით იგივეა. მათი მასა თითქმის ერთნაირია და ატმოსფეროში მოძრაობენ მსგავსი სიჩქარით. ატმოსფეროში ისინი აგრძელებენ თავიანთი სტრუქტურების ფორმირებას და მოცულობის ზრდას. თუნდაც ისინი ჩამოყალიბდნენ სხვადასხვა ნაწილებიღრუბლები, ერთ ჯგუფში ყოველთვის არის გარკვეული რაოდენობის ფიფქები, რომლებიც წარმოიშვა თითქმის იდენტურ პირობებში. და პასუხი კითხვაზე, თუ რა არის დადებითი და უარყოფითი ინფორმაცია ფიფქების შესახებ, შეგიძლიათ ნახოთ Emoto-ში. ლაბორატორიულ პირობებში ნეგატიური ინფორმაცია (მიწისძვრა, ადამიანისთვის არახელსაყრელი ხმის ვიბრაცია და ა.შ.) წარმოქმნის არა კრისტალებს, არამედ დადებით ინფორმაციას, პირიქით. ძალიან საინტერესოა, რამდენად შეუძლია ერთ ფაქტორს ფიფქების იგივე ან მსგავსი სტრუქტურების ჩამოყალიბება. წყლის ყველაზე მაღალი სიმკვრივე შეინიშნება 4 °C ტემპერატურაზე. მეცნიერულად დადასტურდა, რომ წყლის სიმკვრივე მცირდება, როდესაც ექვსკუთხა ყინულის კრისტალები იწყებენ წარმოქმნას, როდესაც ტემპერატურა ნულს ქვემოთ ეცემა. ეს არის წყალბადის ბმების შედეგი წყლის მოლეკულებს შორის.

რა არის ამ სტრუქტურირების მიზეზი? კრისტალები არის მყარი და მათი შემადგენელი ატომები, მოლეკულები ან იონები განლაგებულია რეგულარული, განმეორებადი ნიმუშით სამ სივრცულ განზომილებაში. წყლის კრისტალების სტრუქტურა ოდნავ განსხვავებულია. ისაკის აზრით, ყინულში წყალბადის ბმების მხოლოდ 10% არის კოვალენტური, ე.ი. საკმაოდ სტაბილური ინფორმაციით. წყალბადის ბმები ერთი წყლის მოლეკულის ჟანგბადსა და მეორეს წყალბადს შორის ყველაზე მგრძნობიარეა გარე გავლენის მიმართ. წყლის სპექტრი კრისტალების აგებისას შედარებით განსხვავებულია დროთა განმავლობაში. ანტონოვისა და იუსკესელიევის მიერ დადასტურებული წყლის წვეთების დისკრეტული აორთქლების ეფექტისა და წყალბადის ბმების ენერგეტიკულ მდგომარეობებზე დამოკიდებულების მიხედვით, შეგვიძლია ვეძიოთ პასუხი კრისტალების სტრუქტურის შესახებ. სპექტრის თითოეული ნაწილი დამოკიდებულია წყლის წვეთების ზედაპირულ დაძაბულობაზე. სპექტრში ექვსი მწვერვალია, რომლებიც ფიფქის ტოტებზე მიუთითებს.

აშკარაა, რომ ემოტოს ექსპერიმენტებში საწყისი „საკონტროლო“ ნიმუში გავლენას ახდენს კრისტალების გარეგნობაზე. ეს ნიშნავს, რომ გარკვეული ფაქტორის ზემოქმედების შემდეგ მოსალოდნელია მსგავსი კრისტალების წარმოქმნა. თითქმის შეუძლებელია იდენტური კრისტალების მიღება. წყალზე სიტყვა „სიყვარულის“ ეფექტის გამოცდისას ემოტო ნათლად არ მიუთითებს, ჩატარდა თუ არა ექსპერიმენტი სხვადასხვა ნიმუშებით.

საჭიროა ორმაგად ბრმა ექსპერიმენტები იმის შესამოწმებლად, არის თუ არა ემოტოს ტექნიკა საკმარისად დიფერენცირებული. ისაკის მტკიცებულება იმისა, რომ წყლის მოლეკულების 10% გაყინვის შემდეგ ქმნის კოვალენტურ ბმებს, გვიჩვენებს, თუ რას აკეთებს წყალი, როდესაც იყინება. ამ ინფორმაციას. ემოტოს მიღწევა, თუნდაც ორმაგად ბრმა ექსპერიმენტების გარეშე, საკმაოდ მნიშვნელოვანი რჩება წყლის საინფორმაციო თვისებებთან დაკავშირებით.

ბუნებრივი ფიფქია, უილსონ ბენტლი, 1925 წ

ფიფქი Emoto მიღებული ბუნებრივი წყალი

ერთი ფიფქი ბუნებრივია, მეორე კი Emoto-ს მიერ არის შექმნილი, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ წყლის სპექტრის მრავალფეროვნება უსაზღვრო არ არის.

ეს მაჩვენებელი მიუთითებს განსხვავებას საკონტროლო ნიმუშსა და სხვა დღეებში აღებულ ნიმუშებს შორის. წყლის მოლეკულები არღვევენ წყალში ყველაზე ენერგიულ წყალბადურ ობლიგაციებს, ასევე სპექტრის ორ მწვერვალს. ბუნებრივი მოვლენა. კვლევა ჩატარდა ანტონოვის აპარატის გამოყენებით. ბიოფიზიკური შედეგი გვიჩვენებს შემცირებას სიცოცხლისუნარიანობასხეული მიწისძვრის დროს. მიწისძვრის დროს წყალს არ შეუძლია შეცვალოს მისი სტრუქტურა ემოტოს ლაბორატორიაში ფიფქებში. არსებობს მიწისძვრის დროს წყლის ელექტროგამტარობის ცვლილებების მტკიცებულება.

1963 წელს ტანზანიელმა სკოლის მოსწავლემ ერასტო მპემბამ აღნიშნა, რომ ცხელი წყალიიყინება უფრო სწრაფად, ვიდრე ცივი. ამ ფენომენს მპემბას ეფექტი ეწოდება. მიუხედავად იმისა, რომ წყლის უნიკალური თვისება გაცილებით ადრე შენიშნეს არისტოტელემ, ფრენსის ბეკონმა და რენე დეკარტმა. ეს ფენომენი არაერთხელ დადასტურდა არაერთი დამოუკიდებელი ექსპერიმენტით. წყალს კიდევ ერთი უცნაური თვისება აქვს. ჩემი აზრით, ამის ახსნა შემდეგია: ადუღებული წყლის დიფერენციალური არათანაბარი ენერგიის სპექტრს (DNES) აქვს წყლის მოლეკულებს შორის წყალბადის ბმების საშუალო ენერგია, ვიდრე ოთახის ტემპერატურაზე აღებულ ნიმუშს ნაკლები ენერგია კრისტალების სტრუქტურის დასაწყებად და გაყინვისთვის.

ყინულის სტრუქტურისა და მისი თვისებების გასაღები მისი კრისტალის სტრუქტურაშია. ყინულის ყველა მოდიფიკაციის კრისტალები აგებულია H 2 O წყლის მოლეკულებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია წყალბადის ობლიგაციებით სამგანზომილებიან ქსელურ ჩარჩოებში წყალბადის ბმების სპეციფიკური განლაგებით. წყლის მოლეკულა შეიძლება უბრალოდ წარმოვიდგინოთ, როგორც ტეტრაედონი (პირამიდა სამკუთხა ფუძით). მის ცენტრში არის ჟანგბადის ატომი, რომელიც იმყოფება sp 3 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაში, ხოლო ორ წვეროზე არის წყალბადის ატომი, რომლის 1s ელექტრონიდან ერთ-ერთი მონაწილეობს კოვალენტის წარმოქმნაში. H-O კავშირიჟანგბადით. დარჩენილი ორი წვერო უკავია ჟანგბადის დაუწყვილებელი ელექტრონების წყვილებს, რომლებიც არ მონაწილეობენ ინტრამოლეკულური ბმების წარმოქმნაში, ამიტომ მათ მარტოხელა ეწოდებათ. H 2 O მოლეკულის სივრცითი ფორმა აიხსნება წყალბადის ატომებისა და ცენტრალური ჟანგბადის ატომის მარტოხელა ელექტრონული წყვილების ურთიერთ მოგერიებით.

წყალბადის კავშირი მნიშვნელოვანია ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ქიმიაში და გამოწვეულია სუსტი ელექტროსტატიკური ძალებით და დონორ-მიმღები ურთიერთქმედებით. ეს ხდება მაშინ, როდესაც წყლის ერთი მოლეკულის ელექტრონის დეფიციტი წყალბადის ატომი ურთიერთქმედებს მეზობელი წყლის მოლეკულის ჟანგბადის ატომის მარტოხელა ელექტრონულ წყვილთან (O-H...O). გამორჩეული თვისებაწყალბადის კავშირი შედარებით დაბალი სიმტკიცეა; ის 5-10-ჯერ სუსტია, ვიდრე ქიმიური კოვალენტური ბმა. ენერგიის თვალსაზრისით, წყალბადის ბმა იკავებს შუალედურ პოზიციას შორის ქიმიური ბმადა ვან დერ ვაალსის ურთიერთქმედება, რომელიც მოლეკულებს მყარ ან თხევად ფაზაში ატარებს. ყინულის კრისტალში წყლის თითოეულ მოლეკულას შეუძლია ერთდროულად შექმნას ოთხი წყალბადის ბმა სხვა მეზობელ მოლეკულებთან მკაცრად განსაზღვრული კუთხით, რომელიც ტოლია 109°47", მიმართული ტეტრაედრის წვეროებისკენ, რაც არ იძლევა მკვრივი სტრუქტურის შექმნას წყლის გაყინვისას. სურ. 3). წყალბადის ობლიგაციების ორი გადაკვეთის სისტემა შეიძლება განვასხვავოთ წყალბადის ობლიგაციების ამ უხილავ ჩარჩოში მოთავსებულია ბადის სახით, რომლის სტრუქტურა წააგავს ექვსკუთხა თაფლს, თუ ყინული გაცხელებულია განადგურებულია: წყლის მოლეკულები იწყებენ ცვენას ბადის სიცარიელეში, რაც იწვევს უფრო მკვრივ თხევად სტრუქტურას - ეს განმარტავს, თუ რატომ არის წყალი ყინულზე მძიმე.

ბრინჯი. 3. წყალბადის კავშირის ფორმირება ოთხ H2O მოლეკულას შორის (წითელი ბურთები მიუთითებს ჟანგბადის ცენტრალურ ატომებზე, თეთრი ბურთულები მიუთითებს წყალბადის ატომებზე)

წყალბადის ბმების სპეციფიკა და ყინულის სტრუქტურისთვის დამახასიათებელი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედებები შენარჩუნებულია დნობის წყალში, რადგან როდესაც ყინულის კრისტალები დნება, წყალბადის ბმების მხოლოდ 15% ნადგურდება. მაშასადამე, კავშირი წყლის თითოეულ მოლეკულასა და ყინულის თანდაყოლილ ოთხ მეზობელ მოლეკულას შორის („მოკლე დიაპაზონის რიგი“) არ ირღვევა, თუმცა შეინიშნება ჟანგბადის ჩარჩოს გისოსის უფრო დიდი დაბინდვა. წყალბადის ბმები ასევე შეიძლება შენარჩუნდეს წყლის ადუღებისას. მხოლოდ წყლის ორთქლში არ არის წყალბადის ბმები.

ყინული, რომელიც წარმოიქმნება ატმოსფერული წნევის დროს და დნება 0 °C-ზე, ყველაზე გავრცელებული, მაგრამ ჯერ კიდევ ბოლომდე არ გაგებული ნივთიერებაა. ბევრი მისი სტრუქტურა და თვისებები გამოიყურება უჩვეულო. ყინულის კრისტალური გისოსების ადგილას წყლის მოლეკულების ტეტრაედრების ჟანგბადის ატომები მოწესრიგებულად არის განლაგებული, ქმნიან რეგულარულ ექვსკუთხედებს, როგორც ექვსკუთხა თაფლი, და წყალბადის ატომები იკავებენ სხვადასხვა პოზიციებს წყალბადის ობლიგაციების დამაკავშირებელ კავშირებზე. ჟანგბადის ატომები (ნახ. 4). აქედან გამომდინარე, შესაძლებელია წყლის მოლეკულების ექვსი ექვივალენტური ორიენტაცია მეზობლებთან შედარებით. ზოგიერთი მათგანი გამორიცხულია, რადგან ორი პროტონის ერთდროულად არსებობა ერთსა და იმავე წყალბადურ კავშირზე ნაკლებად სავარაუდოა, მაგრამ რჩება საკმარისი გაურკვევლობა წყლის მოლეკულების ორიენტაციაში. ატომების ეს ქცევა ატიპიურია, რადგან მყარ ნივთიერებაში ყველა ატომი ემორჩილება ერთსა და იმავე კანონს: ან ატომები განლაგებულია მოწესრიგებულად, შემდეგ კი ის არის კრისტალი, ან შემთხვევით, შემდეგ კი ეს არის ამორფული ნივთიერება. ასეთი უჩვეულო სტრუქტურა შეიძლება განხორციელდეს ყინულის უმეტეს მოდიფიკაციაში - Ih, III, V, VI და VII (და როგორც ჩანს, Ic-ში) (ცხრილი 3), ხოლო ყინულის II, VIII და IX სტრუქტურაში წყლის მოლეკულები ორიენტალურად არის დალაგებული. . ჯ.ბერნალის აზრით, ყინული ჟანგბადის ატომებთან მიმართებაში კრისტალურია და წყალბადის ატომებთან მიმართებაში მინის.

ბრინჯი. 4. ბუნებრივი ექვსკუთხა კონფიგურაციის ყინულის სტრუქტურა I სთ

სხვა პირობებში, მაგალითად კოსმოსში მაღალი წნევისა და დაბალ ტემპერატურაზე, ყინული სხვაგვარად კრისტალიზდება, წარმოქმნის სხვა კრისტალურ გისოსებს და მოდიფიკაციებს (კუბური, ტრიგონალური, ტეტრაგონალური, მონოკლინიკი და ა.შ.), რომელთაგან თითოეულს აქვს საკუთარი სტრუქტურა და ბროლის ბადე (ცხრილი. 3). სხვადასხვა მოდიფიკაციის ყინულის სტრუქტურები გამოთვალეს რუსმა მკვლევარებმა Dr. გ.გ. მალენკოვი და ფიზიკა-მათემატიკის დოქტორი. ე.ა. ჟელიგოვსკაიას სახელობის ფიზიკური ქიმიისა და ელექტროქიმიის ინსტიტუტიდან. ა.ნ. ფრუმკინა რუსეთის აკადემიამეცნიერებები. II, III და V მოდიფიკაციების ყინულები დიდხანს ინახება ატმოსფერულ წნევაზე, თუ ტემპერატურა არ აღემატება -170 °C (ნახ. 5). როდესაც გაცივდება დაახლოებით -150 °C-მდე, ბუნებრივი ყინული გადაიქცევა კუბურ ყინულ Ic-ად, რომელიც შედგება რამდენიმე ნანომეტრის ზომის კუბებისა და ოქტაედრებისგან. ყინული I c ზოგჯერ ჩნდება, როდესაც წყალი იყინება კაპილარებში, რასაც აშკარად ხელს უწყობს წყლის ურთიერთქმედება კედლის მასალასთან და მისი სტრუქტურის განმეორებით. თუ ტემპერატურა ოდნავ მაღალია -110 0 C-ზე, ლითონის სუბსტრატზე წარმოიქმნება უფრო მკვრივი და მძიმე მინის ამორფული ყინულის კრისტალები 0,93 გ/სმ 3 სიმკვრივით. ყინულის ორივე ამ ფორმას შეუძლია სპონტანურად გარდაიქმნას ექვსკუთხა ყინულში და რაც უფრო სწრაფად იქნება ტემპერატურა.

მაგიდა 3. ყინულის ზოგიერთი მოდიფიკაცია და მათი ფიზიკური პარამეტრები.

მოდიფიკაცია

კრისტალური სტრუქტურა

წყალბადის ბმის სიგრძე, Å

კუთხეები H-O-Nტეტრაედნებში, 0

ექვსკუთხა

კუბური

ტრიგონალური

ტეტრაგონალური

მონოკლინიკა

ტეტრაგონალური

კუბური

ტეტრაგონალური

შენიშვნა. 1 Å = 10 -10 მ

ბრინჯი. 5. სხვადასხვა მოდიფიკაციის კრისტალური ყინულის მდგომარეობის დიაგრამა.

ასევე არის ყინულები მაღალი წნევა- II და III ტრიგონალური და ტეტრაგონალური მოდიფიკაციები, რომლებიც წარმოიქმნება ექვსკუთხა გოფრირებული ელემენტებით წარმოქმნილი ღრუ თაფლისაგან, ერთმანეთის მიმართ ერთი მესამედით გადანაცვლებული (სურ. 6 და სურ. 7). ეს ყინულები სტაბილიზირებულია კეთილშობილური გაზების ჰელიუმის და არგონის თანდასწრებით. ice V მონოკლინიკის მოდიფიკაციის სტრუქტურაში, კუთხეები მეზობელ ჟანგბადის ატომებს შორის მერყეობს 86 0-დან 132 °-მდე, რაც ძალიან განსხვავდება წყლის მოლეკულაში კავშირის კუთხისგან, რომელიც არის 105 ° 47'. ტეტრაგონალური მოდიფიკაციის ყინული VI შედგება ერთმანეთში ჩასმული ორი ჩარჩოსგან, რომელთა შორის არ არის წყალბადის ბმები, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სხეულზე ორიენტირებული ბროლის ბადე (ნახ. 8). ყინულის VI სტრუქტურა ეფუძნება ჰექსამერებს - ექვსი წყლის მოლეკულის ბლოკს. მათი კონფიგურაცია ზუსტად იმეორებს წყლის სტაბილური მტევნის სტრუქტურას, რომელიც მოცემულია გამოთვლებით. კუბური მოდიფიკაციის ყინულს VII და VIII, რომლებიც წარმოადგენენ ყინულის VII დაბალტემპერატურულ მოწესრიგებულ ფორმებს, აქვთ მსგავსი სტრუქტურა მე ერთმანეთში ჩასმული ყინულის ჩარჩოებით. წნევის შემდგომი მატებით, მანძილი ჟანგბადის ატომებს შორის ბროლის ბადეში ყინული VIIდა VIII შემცირდება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ყინულის სტრუქტურა X, ჟანგბადის ატომები, რომლებშიც განლაგებულია რეგულარულ ბადეში და პროტონები მოწესრიგებულია.

ბრინჯი. 7. Ice III კონფიგურაცია.

ყინული XI წარმოიქმნება ყინულის I h ღრმა გაგრილებით 72 K-ზე დაბალი ტუტეს დამატებით ნორმალური წნევის დროს. ამ პირობებში წარმოიქმნება ჰიდროქსილის კრისტალური დეფექტები, რაც მზარდ ყინულის კრისტალს საშუალებას აძლევს შეცვალოს თავისი სტრუქტურა. Ice XI-ს აქვს ორთორომბული კრისტალური გისოსი პროტონების მოწესრიგებული განლაგებით და წარმოიქმნება ერთდროულად კრისტალიზაციის ბევრ ცენტრში, ბროლის ჰიდროქსილის დეფექტებთან.

ბრინჯი. 8. Ice VI კონფიგურაცია.

ყინულებს შორის ასევე გვხვდება მეტასტაბილური ფორმები IV და XII, რომელთა სიცოცხლის ხანგრძლივობა წამებშია და აქვთ ყველაზე ლამაზი სტრუქტურა (სურ. 9 და სურ. 10). მეტასტაბილური ყინულის მისაღებად აუცილებელია ყინულის შეკუმშვა 1,8 გპა წნევაზე თხევადი აზოტის ტემპერატურაზე. ეს ყინულები წარმოიქმნება ბევრად უფრო ადვილად და განსაკუთრებით სტაბილურია, თუ სუპერგაციებული მძიმე წყალი ექვემდებარება ზეწოლას. კიდევ ერთი მეტასტაბილური მოდიფიკაცია - ყინული IX წარმოიქმნება სუპერგაგრილების დროს ყინული IIIდა არსებითად მისი დაბალი ტემპერატურის ფორმაა.

ბრინჯი. 9. ყინულის IV კონფიგურაცია.

ბრინჯი. 10. ყინულის XII კონფიგურაცია.

ყინულის ბოლო ორი მოდიფიკაცია - მონოკლინიკით XIII და ორთორმბული კონფიგურაციით XIV - აღმოაჩინეს ოქსფორდის (დიდი ბრიტანეთი) მეცნიერებმა სულ ახლახან - 2006 წელს. ვარაუდი, რომ უნდა არსებობდეს ყინულის კრისტალები მონოკლინიკური და რომბული გისოსებით, რთული იყო დადასტურებული: -160 ° C ტემპერატურაზე წყლის სიბლანტე ძალიან მაღალია და ძნელია სუფთა სუპერგაციებული წყლის მოლეკულების შეკრება ასეთი რაოდენობით. ბროლის ბირთვის შესაქმნელად. ეს მიიღწევა კატალიზატორის - მარილმჟავას გამოყენებით, რომელიც ზრდიდა წყლის მოლეკულების მობილობას დაბალ ტემპერატურაზე. ყინულის ასეთი მოდიფიკაციები ვერ წარმოიქმნება დედამიწაზე, მაგრამ ისინი შეიძლება არსებობდეს კოსმოსში გაცივებულ პლანეტებზე და გაყინულ თანამგზავრებსა და კომეტებზე. ამრიგად, იუპიტერისა და სატურნის თანამგზავრების ზედაპირიდან სიმკვრივისა და სითბოს ნაკადების გამოთვლები საშუალებას გვაძლევს განვაცხადოთ, რომ განიმედსა და კალისტოს უნდა ჰქონდეთ ყინულოვანი გარსი, რომელშიც ყინულები I, III, V და VI მონაცვლეობენ. ტიტანზე ყინულები ქმნიან არა ქერქს, არამედ მანტიას, რომლის შიდა ფენა შედგება ყინულის VI, სხვა მაღალი წნევის ყინულებისგან და კლატრატის ჰიდრატებისგან, ხოლო ყინული I h მდებარეობს თავზე.

ბრინჯი. 11. ფიფქების მრავალფეროვნება და ფორმა ბუნებაში

დედამიწის ატმოსფეროში მაღლა დაბალ ტემპერატურაზე წყალი კრისტალიზდება ტეტრაედრებიდან და ქმნის ექვსკუთხა ყინულს Ih. ყინულის კრისტალების წარმოქმნის ცენტრია მყარი მტვრის ნაწილაკები, რომლებიც ქარის მიერ ატმოსფეროს ზედა ფენებში აწევს. ყინულის ამ ემბრიონული მიკროკრისტალის ირგვლივ, წყლის ცალკეული მოლეკულების მიერ წარმოქმნილი ნემსები იზრდება ექვსი სიმეტრიული მიმართულებით, რომლებზეც იზრდება გვერდითი პროცესები - დენდრიტები. ფიფქის ირგვლივ ჰაერის ტემპერატურა და ტენიანობა ერთნაირია, ამიტომ იგი თავდაპირველად სიმეტრიული ფორმისაა. როდესაც ფიფქები წარმოიქმნება, ისინი თანდათან ხვდებიან ატმოსფეროს ქვედა ფენებში, სადაც ტემპერატურა უფრო მაღალია. აქ ხდება დნობა და მათი იდეალური გეომეტრიული ფორმა დამახინჯებულია, წარმოიქმნება სხვადასხვა ფიფქები (სურ. 11).

შემდგომი დნობით, ყინულის ექვსკუთხა სტრუქტურა ნადგურდება და წარმოიქმნება მტევნის ციკლური ასოციაციების, აგრეთვე წყლის ტრი-, ტეტრა-, პენტა-, ჰექსამერების (სურ. 12) და თავისუფალი წყლის მოლეკულების ნარევი. მიღებული გროვების სტრუქტურის შესწავლა ხშირად საგრძნობლად რთულია, რადგან წყალი, თანამედროვე მონაცემებით, არის სხვადასხვა ნეიტრალური მტევნის (H 2 O) n და მათი დამუხტული კასეტური იონების ნარევი [H 2 O] + n და [H 2 O. ] - n, რომლებიც იმყოფებიან დინამიურ წონასწორობაში 10 -11 -10 -12 წამის განმავლობაში.

ბრინჯი. 12.წყლის შესაძლო მტევანი (a-h) შემადგენლობის (H 2 O) n, სადაც n = 5-20.

კლასტერებს შეუძლიათ ერთმანეთთან ურთიერთქმედება გარეგნულად ამობურცული წყალბადური ბმის სახეებით, ქმნიან უფრო რთულ პოლიედრულ სტრუქტურებს, როგორიცაა ჰექსაედონი, ოქტაედრონი, იკოსაედონი და დოდეკაედონი. ამგვარად, წყლის სტრუქტურა ასოცირდება ეგრეთ წოდებულ პლატონურ მყარ ნაწილებთან (ტეტრაედონი, ჰექსაედონი, ოქტაედრონი, იკოსაედონი და დოდეკაედონი), რომლებიც დაარქვეს ძველი ბერძენი ფილოსოფოსისა და გეომეტრის პლატონის სახელს, რომელმაც აღმოაჩინა ისინი, რომელთა ფორმა განისაზღვრება ოქროს თანაფარდობით. (სურ. 13).

ბრინჯი. 13. პლატონური მყარი ნივთიერებები, რომელთა გეომეტრიული ფორმა განისაზღვრება ოქროს თანაფარდობით.

წვეროების (B), სახეების (G) და კიდეების (P) რაოდენობა ნებისმიერ სივრცულ პოლიედრონში აღწერილია მიმართებით:

B + G = P + 2

რეგულარული მრავალედნის წვეროების (B) რაოდენობის შეფარდება მისი ერთ-ერთი სახის კიდეების რაოდენობასთან (P) ტოლია იმავე მრავალწახნაგების წვეროების (G) შეფარდებას კიდეების რაოდენობასთან ( პ) მისი ერთ-ერთი წვეროდან გამომავალი. ტეტრაედრისთვის ეს თანაფარდობაა 4:3, ჰექსაედრონისთვის (6 სახე) და ოქტაედრონისთვის (8 სახე) არის 2:1, ხოლო დოდეკაედრონისთვის (12 სახე) და იკოსაედრისთვის (20 სახე) არის 4:1.

რუსი მეცნიერების მიერ გამოთვლილი მრავალწახნაგოვანი წყლის მტევნის სტრუქტურები დადასტურდა გამოყენებით თანამედროვე მეთოდებიანალიზი: პროტონის მაგნიტურ-რეზონანსული სპექტროსკოპია, ფემტოწამის ლაზერული სპექტროსკოპია, დიფრაქცია რენტგენიდა ნეიტრონები წყლის კრისტალებზე. წყლის გროვების აღმოჩენა და წყლის უნარი ინფორმაციის შესანახად 21-ე ათასწლეულის ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენაა. ეს ნათლად ადასტურებს, რომ ბუნებას ახასიათებს სიმეტრია ყინულის კრისტალებისთვის დამახასიათებელი ზუსტი გეომეტრიული ფორმებისა და პროპორციების სახით.

ლიტერატურა.

1. Belyanin V., Romanova E. Life, the წყლის მოლეკულა და ოქროს პროპორცია // მეცნიერება და სიცოცხლე, 2004, ტ. 3, გვ. 23-34.

2. Shumsky P.A., სტრუქტურული ყინულის მეცნიერების საფუძვლები. - მოსკოვი, 1955b გვ. 113.

3. Mosin O.V., Ignatov I. წყლის, როგორც სიცოცხლის სუბსტანციის გაცნობიერება. // ცნობიერება და ფიზიკური რეალობა. 2011, T 16, No12, გვ. 9-22.

4. პეტრიანოვი I.V. ყველაზე არაჩვეულებრივი სუბსტანცია მსოფლიოში, პედაგოგიკა, 1981 წ. 51-53.

5 Eisenberg D, Kautsman V. წყლის სტრუქტურა და თვისებები. - ლენინგრადი, გიდრომეტეოიზდატი, 1975, გვ. 431.

6. Kulsky L. A., Dal V. V., Lenchina L. G. ნაცნობი და იდუმალი წყალი. – კიევი, როდიანბსკის სკოლა, 1982, გვ. 62-64.

7. Zatsepina G. N. წყლის სტრუქტურა და თვისებები. - მოსკოვი, რედ. მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, 1974, გვ. 125.

8. Antonchenko V. Ya., Davydov N. S., Ilyin V. V. წყლის ფიზიკის საფუძვლები - კიევი, ნაუკოვა დუმკა, 1991, გვ. 167.

9. Simonite T. დნმ-ის მსგავსი ყინული "ნანახი" ნახშირბადის ნანომილაკებში // New Scientist, V. 12, 2006 წ.

10. Emoto M. წყლის შეტყობინებები. ყინულის კრისტალების საიდუმლო კოდები. - სოფია, 2006. გვ. 96.

11. Zenin S.V., Tyaglov B.V. ჰიდროფობიური ურთიერთქმედების ბუნება. საორიენტაციო ველების გაჩენა წყალხსნარები// Journal of Physical Chemistry, 1994, T. 68, No3, გვ. 500-503 წწ.

12. Pimentel J., McClellan O. Hydrogen bonding - მოსკოვი, ნაუკა, 1964, გვ. 84-85 წწ.

13. Bernal J., Fowler R. Structure of water and ionic solutions // Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1934, T. 14, No5, გვ. 587-644 წწ.

14. ხობზა პ., ზაჰრადნიკ რ. ინტერმოლეკულური კომპლექსები: ვან დერ ვაალის სისტემების როლი ფიზიკურ ქიმიასა და ბიოდისციპლინებში. – მოსკოვი, მირი, 1989, გვ. 34-36.

15. Pounder E. R. Physics of Ice, თარგმანი. ინგლისურიდან - მოსკოვი, 1967, გვ. 89.

16. Komarov S. M. მაღალი წნევის ყინულის ნიმუშები. //ქიმია და ცხოვრება, 2007, No2, გვ.48-51.

17. ე.ა.ჟელიგოვსკაია, გ.გ.მალენკოვი. კრისტალური ყინული//უსპეხი ხიმიი, 2006, No75, გვ. 64.

18. Fletcher N. H. ყინულის ქიმიური ფიზიკა, Cambreage, 1970 წ.

19. Nemukhin A.V. მტევნის მრავალფეროვნება // Russian Chemical Journal, 1996, T. 40, No 2, გვ. 48-56.

20. Mosin O.V., Ignatov I. წყლის სტრუქტურა და ფიზიკური რეალობა. // ცნობიერება და ფიზიკური რეალობა, 2011, T. 16, No9, გვ. 16-32.

21. იგნატოვ ი. ბიოენერგეტიკული მედიცინა. ცოცხალი მატერიის წარმოშობა, წყლის მეხსიერება, ბიორეზონანსი, ბიოფიზიკური ველები. - GayaLibris, სოფია, 2006, გვ. 93.

სექციები