Question

Почему вода жидкая, обладает аномальными свойствами?

Answer 1

Вода состоит из 11,11% водорода и 88,89% кислорода (по весу) . При образовании воды с одним атомом кислорода соединяются два атома водорода. В молекуле воды атомы водорода и кислорода расположены по углам равнобедренного треугольника: при вершине находится атом кислорода, а в углах при основании - по атому водорода; угол при вершине треугольника около 105°, а расстояние между ядрами водорода и кислорода около 0,97*10-8 см и между ядрами водорода 1,53*10-8 см
Молекулы воды объединяются в агрегаты, это означает совокупность нескольких молекул: гидроли, дегидроли, тригидроли. В зависимости от отношений между агрегатами вода находится в жидком, твердом или газообразном состоянии. Вода в газообразном состоянии состоит в основном из однородных простых молекул гидролей – (Н2О) . Агрегаты из двух молекул (Н2О) 2 – называют дегидролями, а из трех (Н2О) 3 – тригидролями. Вода в жидком состоянии состоит из гидролей, дегидролей и тригидролей. Таким образом, вода в жидком состоянии всегда имеет несколько агрегатов, которые состоят из нескольких молекул и они одновременно возникают и снова распадаются. Количество простых молекул и сложных (агрегатов) зависит от температуры воды и расстоянием между молекулами. Лёд состоит в основном из тригидролей.
Молекула воды характеризуется значительной полярностью вследствие того, что в ней оба атома водорода располагаются не на прямой, проведенной через центр атома кислорода, а как бы по одну сторону от атома кислорода. Это приводит к неравномерности распределения электрических зарядов. Сторона молекулы с атомом кислорода имеет некоторый избыток отрицательного заряда, а противоположная сторона, в которой размещены атомы водорода, - избыток положительного заряда электричества. Наличием полярности и некоторых других сил обусловлена способность молекул воды объединяться в агрегаты по несколько молекул.
Простейшую формулу H2O имеет молекула парообразной воды. Молекула воды в жидком состоянии представляет собой объединение двух простых молекул (Н2O)2, молекула льда - объединение трех простых молекул (Н20)з. Простая, не объединившаяся с другой молекула воды Н20 называется гидроль, образование из двух объединившихся молекул воды, т. е. (Н20)2, - дигидроль, а соединение из трех простых молекул (Н20)з - тригидроль. Образование дигидроля и тригидроля происходит вследствие притяжения молекул воды друг к другу в результате отмеченного выше эффекта полярности, свойственного молекулам воды.
Во льду преобладают молекулы тригидроля, имеющие наибольший объем, а простые, необъединившиеся молекулы в нем отсутствуют. В парообразном состоянии при температуре свыше 100° С, вода состоит главным образом из молекул гидроля, так как значительная скорость движения молекул при этой температуре нарушает ассоциацию (объединение) молекул. В жидком состоянии вода представляет собой смесь гидроля, дигидроля и тригидроля, соотношение между которыми меняется с изменением температуры. Между формами молекул воды в зависимости от температуры установлено следующее соотношение
Существует и вторая модель строения воды. Исследование воды при помощи спектрального анализа показывает, что структура расположения кристаллов в молекуле воды при температурах ниже 4° С, включая и фазу льда, сходна со строением кристалла тридимита, а при более высоких температурах - со строением кристалла кварца. При понижении температуры кварцевая структура воды постепенно замещается тридимитовой. Принимая во внимание, что лед по структуре сходен с тридимитом (т. е. подобен графиту) , и предполагая, что строение воды подобно строению кварца (т. е. алмаза) , можно понять, что замещение одной структуры другой приводит к возникновению аномалий воды, в частности к уменьшению плотности при замерзании.

Answer 2

Вода обладает рядом аномальных свойств, которые делают ее уникальной в сравнении с большинством других жидкостей. Эти свойства объясняются особенностями молекулярной структуры воды и взаимодействиями между ее молекулами.

Одно из аномальных свойств воды - ее высокая теплоемкость. Это означает, что для нагревания воды требуется значительное количество энергии. Также вода обладает высоким теплопроводом и способностью поглощать и отдавать тепло с большой эффективностью. Эти свойства важны для поддержания стабильной температуры на Земле и водных экосистем.

Другим аномальным свойством воды является то, что ее плотность достигает максимального значения при температуре около 4 градусов Цельсия. Это означает, что при охлаждении воды до этой температуры она начинает расширяться, а при дальнейшем охлаждении она сжимается. Это обстоятельство позволяет поддерживать жизнь в водных экосистемах, так как при замерзании льда на поверхности водоема образуется изоляционный слой, который предотвращает замерзание воды вглубь.

Также вода обладает сильными силами взаимодействия между молекулами, называемыми водородными связями. Эти связи обеспечивают устойчивость молекулярной структуры воды и позволяют ей образовывать кластеры и сети, что влияет на ее физические свойства.

Водородные связи также играют важную роль в способности воды растворять различные вещества. Вода является хорошим растворителем для многих соединений, включая соли, кислоты, щелочи и многие органические вещества. Это свойство делает воду жизненно важной для многих биологических процессов и химических реакций.

Таким образом, аномальные свойства воды объясняются ее уникальной молекулярной структурой и взаимодейств