Вода – рідина

Саме дивна і милостива для живої природи властивість води - це її здатність при нормальних умовах бути рідиною. Молекули дуже схожих на воду з'єднань (наприклад, молекули Н₂S чи Н₂Sе) набагато важчі, а утворюють при тих же умовах газ. Тим самим вода начебто суперечить закономірностям таблиці Менделєєва, що, як відомо, пророкує, коли, де і які властивості речовин будуть близькі.

У нашому випадку з таблиці Менделєєва випливає, що властивості водневих з'єднань елементів (називаних гідридами), розташованих у тих самих вертикальних стовпцях, з ростом маси атомів повинні змінюватися монотонно. Кисень - елемент шостої групи цієї таблиці. У цій же групі знаходяться сірка S (з атомною вагою 32), селен Sе (з атомною вагою 78), телур Тe (з атомною вагою 127) і поллоній Ро (з атомною вагою 209). Отже, властивості гідридів цих елементів повинні мінятися монотонно при переході від важких елементів до більш легким, тобто в послідовності Н₂Ро H₂Te H₂Se H₂S H₂O. Що і відбувається, але тільки з першими чотирма гідридами [9].

Наприклад, температури кипіння і плавлення зростають при збільшенні атомної ваги елементів. На мал. 2.1 [9] хрестиками позначені температури кипіння цих гідридів, а кружечками — температури плавлення. Як видно, при зменшенні атомної ваги температури знижуються зовсім лінійно. Область існування рідкої фази гідридів стає усе більш «холодною», і якби гідрид кисню Н₂О був нормальним з'єднанням, схожим на своїх сусідів по шостій групі, то рідка вода існувала б у діапазоні від - 80° С до - 95° С [4]. При більш високих температурах Н₂О завжди була б газом.

,

Мал. 2.1. Залежність температур кипіння (+) і плавлення (о) гідридів елементів шостої групи таблиці Менделєєва від атомної ваги.

Не потрібно мати багате уявлення, щоб уявити собі, яким було б життя у присутності такої «нормальної» води. На щастя для нас і всього живого на Землі, вода аномальна, вона не визнає періодичної закономірності, а задовольняє своїм, не цілком ще зрозумілим законом.

«Неправильні» температури плавлення і кипіння не єдина рятівна для нас аномальність води. Життєво важливою для всієї біосфери є здатність води при замерзанні зменшувати, а не збільшувати свою щільність (як це відбувається майже з всіма іншими речовинами). Вперше на цю незвичайну властивість води звернув увагу ще Г.Галілей [4].

Справді, при переході рідини у твердий стан

молекули речовини начебто повинні розташовуватися тісніше, а сама речовина повинна ставати щільніше. Звичайно речовини так і поводяться. Але вода є винятком. Якщо взяти звичайну воду і, поступово охолоджуючи її, стежити за зміною щільності, то можна помітити, що на початку буде відбуватися зовсім звичайний і природний процес - вода стає при охолодженні усе щільніше і щільніше, і ніяких відхилень від норми ми не побачимо доти, поки не остудимо воду до 4° С (мал. 2.2, [4]). Нижче цієї температури всупереч загальним уявленням вода раптом легшає, а, замерзаючи, вона робиться ще легше й утворює кригу, що плаває по поверхні води.

Поиск по сайту: