Kristall panjaralarning turlari. Kristal panjaralar Quruq muzning kristall panjarasining tugunlarida joylashgan

Kimyo - bu ajoyib fan. Oddiy ko'rinadigan narsalarda juda ko'p aql bovar qilmaydigan narsalarni topish mumkin.

Bizni hamma joyda o'rab turgan barcha materiallar bir nechta agregatsiya holatida mavjud: gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalar. Olimlar 4-plazmani ham ajratib olishdi. Muayyan haroratda modda bir holatdan ikkinchi holatga o'tishi mumkin. Masalan, suv: 100 dan yuqori qizdirilganda, suyuq holatdan bug'ga aylanadi. 0 dan past haroratlarda u keyingi agregat strukturaga - muzga o'tadi.

Bilan aloqada

Butun moddiy dunyo o'z tarkibida bir-biriga bog'langan bir xil zarralar massasiga ega. Bu eng kichik elementlar kosmosda qat'iy joylashtirilgan va fazoviy ramka deb ataladigan narsani tashkil qiladi.

Ta'rif

Kristal panjara qattiq moddaning maxsus tuzilishi bo'lib, unda zarralar fazoda geometrik jihatdan qat'iy tartibda joylashgan. Undagi tugunlarni aniqlash mumkin - elementlar joylashgan joylar: atomlar, ionlar va molekulalar va internodal bo'shliq.

Qattiq moddalar, yuqori va past haroratlar oralig'iga qarab, kristalli yoki amorf bo'ladi - ular ma'lum bir erish nuqtasi yo'qligi bilan tavsiflanadi. Yuqori harorat ta'sirida ular yumshaydi va asta-sekin suyuq shaklga aylanadi. Bunday moddalarga quyidagilar kiradi: qatron, plastilin.

Shu munosabat bilan uni bir necha turlarga bo'lish mumkin:

atom;
ionli;
molekulyar;
metall.

Ammo har xil haroratlarda bitta modda har xil shaklga ega bo'lishi va turli xil xususiyatlarni namoyon qilishi mumkin. Bu hodisa allotropik modifikatsiya deb ataladi.

Atom turi

Bu tipda u yoki bu moddaning atomlari kovalent bog'lar bilan bog'langan tugunlarda joylashgan. Ushbu turdagi bog'lanish ikki qo'shni atomning elektron juftligidan hosil bo'ladi. Shu tufayli ular bir tekis va qat'iy tartibda ulanadi.

Atom kristalli panjarali moddalar quyidagi xususiyatlar bilan tavsiflanadi: mustahkamlik va yuqori erish nuqtasi. Ushbu turdagi bog'lanish olmos, kremniy va borda mavjud..

Ion turi

Qarama-qarshi zaryadlangan ionlar moddaning fizik xususiyatlarini tavsiflovchi elektromagnit maydon hosil qiluvchi tugunlarda joylashgan. Bularga quyidagilar kiradi: elektr o'tkazuvchanligi, refrakterlik, zichlik va qattiqlik. Stol tuzi va kaliy nitrat ionli kristall panjara mavjudligi bilan tavsiflanadi.

O'tkazib yubormang: Ta'lim mexanizmi, misollar.

Molekulyar turi

Ushbu turdagi joylarda van der Vaals kuchlari bilan bog'langan ionlar mavjud. Kuchsiz molekulalararo aloqalar tufayli bunday moddalar, masalan, muz, karbonat angidrid va kerosin, plastiklik, elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi.

metall turi

Uning tuzilishida u molekulyarga o'xshaydi, lekin u hali ham kuchliroq aloqalarga ega. Bu tipning farqi shundaki, uning tugunlarida musbat zaryadlangan kationlar joylashgan. Interstitsialda joylashgan elektronlar fazo, elektr maydonini hosil qilishda ishtirok etadi. Ularni elektr gaz deb ham atashadi.

Oddiy metallar va qotishmalar metall panjara turi bilan tavsiflanadi. Ular metall yorqinligi, plastisitivligi, issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi mavjudligi bilan tavsiflanadi. Ular turli haroratlarda erishi mumkin.

O. V. Mosin, I. Ignatov (Bolgariya)

izoh Muzning sayyoramizdagi hayotni ta'minlashdagi ahamiyatini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Muz o'simliklar va hayvonlarning yashash sharoitlari va hayotiga, insonning turli xil iqtisodiy faoliyatiga katta ta'sir ko'rsatadi. Suvni qoplaydigan muz, past zichligi tufayli tabiatda suzuvchi ekran rolini o'ynaydi, daryolar va suv omborlarini yanada muzlashdan himoya qiladi va suv osti aholisining hayotini saqlab qoladi. Muzdan turli maqsadlarda foydalanish (qorni ushlab turish, muzdan o'tish joylari va izotermik omborlarni tartibga solish, omborxonalar va shaxtalarni muz yotqizish) gidrometeorologiya va muhandislik fanlarining muz texnologiyasi, qor texnologiyasi, muhandislik kabi bir qator bo'limlarining predmeti hisoblanadi. permafrost, shuningdek, muzni razvedka qilish, muz parchalash transporti va qor tozalash uchun maxsus xizmatlarning faoliyati. Tabiiy muz oziq-ovqat mahsulotlarini, biologik va tibbiy preparatlarni saqlash va sovutish uchun ishlatiladi, ular uchun maxsus ishlab chiqariladi va yig'iladi, muzni eritib tayyorlangan eritilgan suv esa xalq tabobatida metabolizmni kuchaytirish va organizmdan toksinlarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Maqola o'quvchini muzning kam ma'lum bo'lgan yangi xususiyatlari va modifikatsiyalari bilan tanishtiradi.

Muz - so'nggi ma'lumotlarga ko'ra, o'n to'rtta tarkibiy modifikatsiyaga ega bo'lgan suvning kristalli shakli. Ular orasida kristall (tabiiy muz) va amorf (kub muz) va muzning kristall panjarasini tashkil etuvchi vodorod bog'lari bilan bog'langan suv molekulalarining o'zaro joylashishi va fizik xususiyatlarida bir-biridan farq qiluvchi metastabil modifikatsiyalar mavjud. Ularning barchasi, olti burchakli panjarada kristallanadigan I h tanish tabiiy muzdan tashqari, ekzotik sharoitlarda - quruq muz va suyuq azotning juda past haroratlarida va minglab atmosferalarning yuqori bosimida, vodorod bog'lanish burchaklari bog'langanda hosil bo'ladi. suv molekulasida olti burchaklidan farq qiladigan kristall tizimlar o'zgaradi va hosil bo'ladi. Bunday sharoitlar kosmik sharoitlarni eslatadi va Yerda uchramaydi.

Tabiatda muz asosan olmos tuzilishiga o'xshash olti burchakli panjarada kristallanadigan bitta kristalli xilma-xillik bilan ifodalanadi, bu erda har bir suv molekulasi o'ziga eng yaqin to'rtta molekula bilan o'ralgan, undan bir xil masofada joylashgan, 2,76 angstromga teng va muntazam tetraedrning uchlari. Koordinatsion raqamning pastligi tufayli muzning tuzilishi tarmoq bo'lib, uning past zichligiga ta'sir qiladi, bu 0,931 g / sm 3 ni tashkil qiladi.

Muzning eng g'ayrioddiy xususiyati tashqi ko'rinishlarning hayratlanarli xilma-xilligidir. Xuddi shu kristall tuzilishga ega bo'lib, u shaffof do'l va muz toshlari, momiq qor parchalari, zich yaltiroq muz qobig'i yoki ulkan muzlik massalari ko'rinishida butunlay boshqacha ko'rinishi mumkin. Muz tabiatda kontinental, suzuvchi va er osti muzlari shaklida, shuningdek, qor va muzlik shaklida uchraydi. U inson yashashining barcha hududlarida keng tarqalgan. Ko'p miqdorda to'plangan qor va muz alohida kristallar yoki qor parchalariga qaraganda tubdan farq qiluvchi xususiyatlarga ega maxsus tuzilmalarni hosil qiladi. Tabiiy muz, asosan, keyingi siqilish va qayta kristallanish natijasida qattiq atmosfera yog'inlaridan hosil bo'lgan cho'kindi-metamorfik muzdan hosil bo'ladi. Tabiiy muzning o'ziga xos xususiyati donadorlik va tasmalilikdir. Granularlik qayta kristallanish jarayonlariga bog'liq; muzlik muzining har bir donasi noto'g'ri shakldagi kristall bo'lib, muz massasidagi boshqa kristallar bilan shunday chambarchas bog'lanadiki, bir kristalning chiqadigan joylari boshqasining chuqurliklariga mahkam joylashadi. Bunday muz polikristal deb ataladi. Unda har bir muz kristalli kristalning optik o'qi yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan bazal tekislikda bir-birining ustiga qo'yilgan eng nozik barglar qatlamidir.

Erdagi muzning umumiy zaxirasi taxminan 30 million tonnani tashkil qiladi. km 3(1-jadval). Muzning katta qismi Antarktidada to'plangan, uning qatlami qalinligi 4 ga etadi km. Quyosh sistemasi sayyoralari va kometalarda muz borligi haqida ham dalillar mavjud. Muz sayyoramizning iqlimi va unda tirik mavjudotlarning yashashi uchun shunchalik muhimki, olimlar muz uchun maxsus muhit - chegaralari atmosferaga baland va er qobig'ining chuqurligiga cho'zilgan kriyosferani belgiladilar.

Tab. bitta. Muzning miqdori, tarqalishi va yashash muddati.

muz turi; Og'irligi; Tarqatish maydoni; O'rtacha konsentratsiya, g / sm2; Og'irlikni oshirish darajasi, g / yil; O'rtacha umr, yil
G; %; million km2; %
Muzliklar; 2.4 1022; 98,95; 16.1; 10,9 sushi; 1,48 105; 2,5 1018; 9580
er osti muzlari; 2 1020; 0,83; 21; 14,1 sushi; 9,52 103; 6 1018; 30-75
dengiz muzi; 3,5 1019; 0,14; 26; 7,2 okeanlar; 1,34 102; 3.3 1019; 1.05
Qor qoplami; 1,0 1019; 0,04; 72,4; 14.2 Yer; 14,5; 2 1019; 0,3-0,5
aysberglar; 7,6 1018; 0,03; 63,5; 18,7 okean; 14.3; 1,9 1018; 4.07
atmosfera muzligi; 1,7 1018; 0,01; 510,1; 100 Yer; 3.3 10-1; 3,9 1020; 4 10-3

Muz kristallari shakli va nisbati jihatidan noyobdir. Har qanday o'sib borayotgan tabiiy kristall, shu jumladan muzning muz kristali har doim ideal, muntazam kristall panjarani yaratishga intiladi, chunki bu uning ichki energiyasining minimal nuqtai nazaridan foydalidir. Har qanday aralashmalar, ma'lumki, kristallning shaklini buzadi, shuning uchun suvning kristallanishi paytida suv molekulalari birinchi navbatda panjara ichiga o'rnatiladi va begona atomlar va aralashmalar molekulalari suyuqlikka joylashadi. Va faqat nopokliklar boradigan joyi yo'q bo'lganda, muz kristali ularni o'z tuzilishiga kirita boshlaydi yoki ularni konsentrlangan muzlatmaydigan suyuqlik - sho'r suv bilan ichi bo'sh kapsulalar shaklida qoldiradi. Shuning uchun dengiz muzi toza va hatto eng iflos suv havzalari ham shaffof va toza muz bilan qoplangan. Muz erib ketganda, u aralashmalarni sho'r suvga siqib chiqaradi. Sayyoraviy miqyosda suvning muzlashi va erishi hodisasi suvning bug'lanishi va kondensatsiyasi bilan birga Yerdagi suv doimo o'zini tozalab turadigan ulkan tozalash jarayoni rolini o'ynaydi.

Tab. 2. Muzning ba'zi fizik xususiyatlari I.

Mulk

Ma'nosi

Eslatma

Issiqlik sig'imi, kal/(g °C) Erish issiqligi, kal/g Bug'lanish issiqligi, kal/g

0,51 (0°C) 79,69 677

Haroratning pasayishi bilan kuchli pasayadi

Issiqlik kengayish koeffitsienti, 1 / ° S

9,1 10-5 (0°C)

Polikristal muz

Issiqlik o'tkazuvchanligi, kal/(sm sek °C)

4,99 10 -3

Polikristal muz

Sinishi indeksi:

1,309 (-3°C)

Polikristal muz

Maxsus elektr o'tkazuvchanligi, ohm-1 sm-1

10-9 (0°C)

Ko'rinib turgan faollik energiyasi 11 kkal/mol

Yuzaki elektr o'tkazuvchanligi, ohm-1

10-10 (-11°C)

Ko'rinib turgan faollik energiyasi 32 kkal/mol

Yangning elastiklik moduli, din/sm2

9 1010 (-5 °C)

Polikristal muz

Qarshilik, MN / m2: yirtiq kesish

2,5 1,11 0,57

polikristal muz polikristal muz polikristal muz

Dinamik yopishqoqlik, muvozanat

Polikristal muz

Deformatsiya va mexanik relaksatsiya vaqtida aktivlanish energiyasi, kkal/mol

0 dan 273,16 K gacha 0,0361 kkal/(mol °C) chiziqli ravishda oshadi.

Eslatma: 1 kal/(g °C)=4,186 kJ/(kg K); 1 ohm -1 sm -1 \u003d 100 sim / m; 1 din = 10 -5 N ; 1 N = 1 kg m/s²; 1 din/sm=10 -7 N/m; 1 kal / (sm sek ° C) \u003d 418,68 Vt / (m K); 1 muvozanat \u003d g / sm s \u003d 10 -1 N sek / m 2.

Muzning Yerda keng tarqalganligi tufayli muzning fizik xossalarining boshqa moddalar xossalaridan farqi (2-jadval) koʻpgina tabiiy jarayonlarda muhim rol oʻynaydi. Muzning boshqa ko'plab hayotni qo'llab-quvvatlovchi xususiyatlari va anomaliyalari mavjud - zichlik, bosim, hajm va issiqlik o'tkazuvchanligidagi anomaliyalar. Agar suv molekulalarini kristallga bog'laydigan vodorod aloqalari bo'lmasa, muz -90 ° C da eriydi. Ammo bu suv molekulalari o'rtasida vodorod aloqalari mavjudligi sababli sodir bo'lmaydi. Muz zichligi suvnikiga qaraganda past bo'lganligi sababli suv yuzasida suzuvchi qoplama hosil qiladi, bu daryolar va suv omborlarini muzlashdan himoya qiladi, chunki uning issiqlik o'tkazuvchanligi suvnikiga qaraganda ancha past. Shu bilan birga, eng past zichlik va hajm +3,98 ° C da kuzatiladi (1-rasm). Keyinchalik suvni 0 0 C gacha sovutish asta-sekin kamayishiga emas, balki suv muzga aylanganda uning hajmining deyarli 10% ga oshishiga olib keladi. Suvning bunday xatti-harakati bir vaqtning o'zida suvda ikkita muvozanat fazasining mavjudligini ko'rsatadi - suyuq va yarim kristalli, kristall panjarasi nafaqat davriy tuzilishga ega, balki turli xil tartibli simmetriya o'qlariga ham ega. mavjudligi kristallograflarning g'oyalariga zid bo'lgan. Taniqli mahalliy nazariy fizik Ya.I.Frenkel tomonidan birinchi marta ilgari surilgan bu nazariya suyuqlik molekulalarining bir qismi kvaziristall struktura hosil qiladi, qolgan molekulalar esa gazsimon, erkin boʻladi, degan farazga asoslanadi. ovoz balandligi bo'ylab harakatlanadi. Har qanday qo'zg'almas suv molekulasining kichik mahallasida molekulalarning taqsimlanishi ma'lum bir tartibga ega bo'lib, biroz bo'sh bo'lsa-da, kristalni eslatadi. Shu sababli, suvning tuzilishini ba'zan kvazi-kristalli yoki kristalli, ya'ni simmetriyaga ega va atomlar yoki molekulalarning o'zaro joylashishida tartib mavjudligi deb ataladi.

Guruch. bitta. Muz va suvning o'ziga xos hajmining haroratga bog'liqligi

Yana bir xususiyat shundaki, muzning oqim tezligi faollashuv energiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va mutlaq haroratga teskari proportsionaldir, shuning uchun harorat pasayganda, muz o'z xossalarida mutlaqo qattiq jismga yaqinlashadi. O'rtacha erishga yaqin haroratda muzning suyuqligi tog' jinslariga qaraganda 10 6 marta yuqori bo'ladi. Oquvchanligi tufayli muz bir joyda to'planmaydi, balki doimo muzliklar shaklida harakatlanadi. Polikristal muzdagi oqim tezligi va kuchlanish o'rtasidagi munosabat giperbolikdir; quvvat tenglamasi bilan uning taxminiy tavsifi bilan, kuchlanish kuchayishi bilan eksponent ortadi.

Ko'rinadigan yorug'lik deyarli muz tomonidan so'rilmaydi, chunki yorug'lik nurlari muz kristalidan o'tadi, lekin u ultrabinafsha nurlanishni va Quyoshdan keladigan infraqizil nurlanishning ko'p qismini bloklaydi. Spektrning bu hududlarida muz mutlaqo qora rangda ko'rinadi, chunki spektrning bu hududlarida yorug'likning yutilish koeffitsienti juda yuqori. Muz kristallaridan farqli o'laroq, qorga tushgan oq yorug'lik so'rilmaydi, balki muz kristallarida ko'p marta sinadi va ularning yuzlaridan aks etadi. Shuning uchun qor oq ko'rinadi.

Muz (0,45) va qorning (0,95 gacha) juda yuqori aks etishi tufayli ular bilan qoplangan maydon yiliga o'rtacha 72 million gektarni tashkil qiladi. km 2 ikkala yarim sharning yuqori va o'rta kengliklarida quyosh issiqligini me'yordan 65% kamroq oladi va er yuzasini sovutishning kuchli manbai bo'lib, bu asosan zamonaviy kenglik iqlim zonaliligini belgilaydi. Yozda, qutbli hududlarda quyosh nurlanishi ekvatorial kamarga qaraganda ko'proq bo'ladi, shunga qaramay, harorat pastligicha qolmoqda, chunki so'rilgan issiqlikning muhim qismi juda yuqori erish issiqligiga ega bo'lgan muzning erishiga sarflanadi.

Muzning boshqa g'ayrioddiy xususiyatlari uning o'sib borayotgan kristallari orqali elektromagnit nurlanishni o'z ichiga oladi. Ma'lumki, suvda erigan aralashmalarning ko'p qismi muz o'sishni boshlaganda unga o'tmaydi; ular muzlashadi. Shuning uchun, hatto eng iflos ko'lmakda ham muz plyonkasi toza va shaffof bo'ladi. Bunday holda, aralashmalar qattiq va suyuq muhitlar chegarasida, turli belgilardagi ikki qatlamli elektr zaryadlari shaklida to'planadi, bu sezilarli potentsial farqni keltirib chiqaradi. Zaryadlangan aralashmalar qatlami yosh muzning pastki chegarasi bilan birga harakatlanadi va elektromagnit to'lqinlarni chiqaradi. Buning yordamida kristallanish jarayonini batafsil kuzatish mumkin. Shunday qilib, uzunligi igna shaklida o'sib borayotgan kristall lateral jarayonlar bilan qoplanganidan farqli ravishda nurlanadi va o'sayotgan donalarning nurlanishi kristallar yorilishi paytida paydo bo'ladigan nurlanishdan farq qiladi. Radiatsiya impulslarining shakli, ketma-ketligi, chastotasi va amplitudasidan muzning qanchalik tez muzlashini va qanday muz tuzilishini aniqlash mumkin.

Ammo muzning tuzilishidagi eng hayratlanarli tomoni shundaki, uglerod nanonaychalari ichidagi past harorat va yuqori bosimdagi suv molekulalari DNK molekulalarini eslatuvchi qo‘sh spiral shaklida kristallanishi mumkin. Buni Nebraska (AQSh) universitetidan Syao Cheng Zeng boshchiligidagi amerikalik olimlarning yaqinda o‘tkazgan kompyuter tajribalari isbotladi. Simulyatsiya qilingan tajribada suvning spiral hosil bo'lishi uchun u 10 dan 40 000 atmosferaga o'zgarib turadigan yuqori bosim ostida diametri 1,35 dan 1,90 nm gacha bo'lgan nanotubalarga joylashtirildi va -23 ° C harorat o'rnatildi. Suv barcha holatlarda yupqa quvurli tuzilmani hosil qilishini ko'rish kutilgan edi. Shu bilan birga, model 1,35 nm diametrli nanotuba va 40 000 atmosfera tashqi bosimda muz tarkibidagi vodorod aloqalari egilganligini ko'rsatdi, bu esa ikki devorli - ichki va tashqi spiral hosil bo'lishiga olib keldi. Bunday sharoitda ichki devor to'rtburchak spiralga o'ralgan bo'lib chiqdi, tashqi devor esa DNK molekulasiga o'xshash to'rtta qo'sh spiraldan iborat (2-rasm). Bu fakt hayotiy muhim DNK molekulasining tuzilishi va suvning o'zi tuzilishi o'rtasidagi bog'liqlikni va suvning DNK molekulalarini sintez qilish uchun matritsa bo'lib xizmat qilganligini tasdiqlashi mumkin.

Guruch. 2. DNK molekulasiga o'xshash nanotubalardagi muzlatilgan suv tuzilishining kompyuter modeli (New Scientist fotosurati, 2006 yil)

Yaqinda kashf etilgan suvning eng muhim xususiyatlaridan yana biri shundaki, suv o'tmishdagi ta'sirlar haqidagi ma'lumotlarni eslab qolish qobiliyatiga ega. Buni birinchi bo'lib yapon tadqiqotchisi Masaru Emoto va bizning hamyurtimiz Stanislav Zenin isbotladilar, ular birinchilardan bo'lib suv tuzilishining klaster nazariyasini taklif qildilar, u ommaviy ko'pburchak tuzilishning tsiklik assotsiatsiyalari - umumiy formulali klasterlardan (H) iborat. 2 O) n, bu erda n, so'nggi ma'lumotlarga ko'ra, yuzlab va hatto ming birlikka yetishi mumkin. Bu suvda klasterlarning mavjudligi tufayli suv axborot xususiyatiga ega. Tadqiqotchilar turli xil elektromagnit va akustik maydonlar, ohanglar, ibodatlar, so'zlar yoki fikrlar bilan suvning muz mikrokristallariga muzlashi jarayonlarini suratga oldilar. Ma’lum bo‘lishicha, go‘zal kuy va so‘zlar ko‘rinishidagi ijobiy ma’lumotlar ta’sirida muz nosimmetrik olti burchakli kristalllarga aylangan. Ritmik bo'lmagan musiqa yangragan joyda, g'azablangan va haqoratli so'zlar, suv, aksincha, xaotik va shaklsiz kristallarga aylangan. Bu suvning tashqi axborot ta'siriga sezgir bo'lgan maxsus tuzilishga ega ekanligidan dalolat beradi. Taxminlarga ko'ra, 85-90% suvdan iborat bo'lgan inson miyasi suvga kuchli strukturaviy ta'sir ko'rsatadi.

Emoto kristallari ham qiziqish uyg'otadi, ham yetarlicha asoslanmagan tanqidni uyg'otadi. Agar siz ularga diqqat bilan qarasangiz, ularning tuzilishi oltita tepadan iborat ekanligini ko'rishingiz mumkin. Ammo undan ham ehtiyotkorlik bilan tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, qishda qor parchalari bir xil tuzilishga ega, har doim nosimmetrik va oltita tepaga ega. Kristallangan tuzilmalar qay darajada ular yaratilgan muhit haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi? Qor parchalarining tuzilishi chiroyli yoki shaklsiz bo'lishi mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, nazorat namunasi (atmosferadagi bulut) ular sodir bo'lgan joyda ularga dastlabki sharoitlar bilan bir xil ta'sir ko'rsatadi. Boshlang'ich sharoitlar quyosh faolligi, harorat, geofizik maydonlar, namlik, va hokazo. Barcha bu degani, degan ma'noni anglatadi. o'rtacha ansambl, biz suv tomchilarining, so'ngra qor parchalarining tuzilishi taxminan bir xil degan xulosaga kelishimiz mumkin. Ularning massasi deyarli bir xil va ular atmosferada xuddi shunday tezlikda harakat qilishadi. Atmosferada ular o'z tuzilmalarini shakllantirishda va hajmini oshirishda davom etadilar. Agar ular bulutning turli qismlarida paydo bo'lgan bo'lsa ham, deyarli bir xil sharoitlarda paydo bo'lgan bir guruhda har doim ma'lum miqdordagi qor parchalari mavjud. Qor parchalari haqidagi ijobiy va salbiy ma'lumotlar nimadan iborat degan savolga javobni Emotoda topish mumkin. Laboratoriya sharoitida salbiy ma'lumotlar (zilzila, odam uchun noqulay ovoz tebranishlari va boshqalar) kristallarni hosil qilmaydi, balki ijobiy ma'lumot, aksincha. Bir omil qor parchalarining bir xil yoki o'xshash tuzilmalarini qay darajada shakllantirishi juda qiziq. Suvning eng yuqori zichligi 4 ° C haroratda kuzatiladi. Harorat noldan pastga tushganda olti burchakli muz kristallari shakllana boshlaganda suvning zichligi kamayishi ilmiy jihatdan isbotlangan. Bu suv molekulalari orasidagi vodorod aloqalarining ta'siri natijasidir.

Ushbu tuzilmaning sababi nimada? Kristallar qattiq jismlar bo'lib, ularni tashkil etuvchi atomlar, molekulalar yoki ionlar muntazam, takrorlanuvchi tuzilishda, uchta fazoviy o'lchamda joylashgan. Suv kristallarining tuzilishi biroz boshqacha. Isaakning fikriga ko'ra, muzdagi vodorod aloqalarining faqat 10% kovalentdir, ya'ni. etarlicha barqaror ma'lumotlarga ega. Bir suv molekulasining kislorodi va boshqasining vodorodi o'rtasidagi vodorod aloqalari tashqi ta'sirlarga eng sezgir. Kristallarning hosil bo'lishida suvning spektri vaqt bo'yicha nisbatan farq qiladi. Antonov va Yuskeseliyev tomonidan isbotlangan suv tomchisining diskret bug'lanishining ta'siri va uning vodorod bog'larining energiya holatlariga bog'liqligiga ko'ra, kristallarning tuzilishi haqida javob izlash mumkin. Spektrning har bir qismi suv tomchilarining sirt tarangligiga bog'liq. Spektrda oltita cho'qqi bor, ular qor parchasining ta'sirini ko'rsatadi.

Shubhasiz, Emotoning tajribalarida dastlabki "nazorat" namunasi kristallarning ko'rinishiga ta'sir qiladi. Bu shuni anglatadiki, ma'lum bir omil ta'siridan keyin bunday kristallarning paydo bo'lishini kutish mumkin. Bir xil kristallarni olish deyarli mumkin emas. "Sevgi" so'zining suvga ta'sirini sinab ko'rishda Emoto bu tajriba turli xil namunalar bilan o'tkazilgan yoki yo'qligini aniq ko'rsatmaydi.

Emoto texnikasi etarlicha farqlanadimi yoki yo'qligini tekshirish uchun ikki marta ko'r-ko'rona tajribalar kerak. Ishoqning 10% suv molekulalari muzlagandan keyin kovalent bog'lanish hosil qilishini isbotlashi bizga suv muzlaganda bu ma'lumotdan foydalanishini ko'rsatadi. Emotoning yutug'i, hatto ikki tomonlama ko'r-ko'rona tajribalarsiz ham, suvning axborot xususiyatlariga nisbatan juda muhim bo'lib qolmoqda.

Tabiiy qor parchasi, Uilson Bentli, 1925 yil

Tabiiy suvdan olingan emoto qor parchasi

Bir qor parchasi tabiiy, ikkinchisi esa Emoto tomonidan yaratilgan, bu suv spektridagi xilma-xillik cheksiz emasligini ko'rsatadi.

Zilzila, Sofiya, 4,0 Rixter shkalasi, 2008 yil 15 noyabr,
Dr. Ignatov, 2008 ©, prof. Antonov qurilmasi©

Bu raqam nazorat namunasi va boshqa kunlarda olinganlar o'rtasidagi farqni ko'rsatadi. Suv molekulalari suvdagi eng baquvvat vodorod aloqalarini, shuningdek, tabiiy hodisa paytida spektrdagi ikkita tepalikni buzadi. Tadqiqot Antonov qurilmasi yordamida amalga oshirildi. Biofizik natija zilzila paytida tananing hayotiyligining pasayishini ko'rsatadi. Zilzila paytida Emoto laboratoriyasidagi qor parchalarida suv o'z tuzilishini o'zgartira olmaydi. Zilzila paytida suvning elektr o'tkazuvchanligining o'zgarishi haqida dalillar mavjud.

1963 yilda tanzaniyalik maktab o'quvchisi Erasto Mpemba issiq suv sovuq suvga qaraganda tezroq muzlashini payqadi. Bu hodisa Mpemba effekti deb ataladi. Garchi suvning noyob xususiyatini Aristotel, Frensis Bekon va Rene Dekart ancha oldin payqashgan. Bu hodisa bir qator mustaqil tajribalar bilan ko'p marta isbotlangan. Suv yana bir g'alati xususiyatga ega. Menimcha, buning izohi quyidagicha: qaynatilgan suvning differensial muvozanatsiz energiya spektri (DNES) xona haroratida olingan namunaga qaraganda suv molekulalari orasidagi vodorod aloqalarining o'rtacha o'rtacha energiyasiga ega, bu esa qaynatilgan suvda kamroq energiya kerakligini anglatadi. kristallar tuzilishini boshlash va muzlatish uchun.

Muzning tuzilishi va uning xususiyatlarining kaliti uning kristalining tuzilishida yotadi. Muzning barcha modifikatsiyalari kristallari vodorod aloqalari bilan ma'lum bir vodorod bog'lanishlari bilan uch o'lchovli to'r ramkalariga bog'langan H 2 O suv molekulalaridan qurilgan. Suv molekulasini oddiygina tetraedr (uchburchak asosli piramida) sifatida tasavvur qilish mumkin. Uning markazida sp 3 gibridlanish holatida bo'lgan kislorod atomi, ikkita uchida vodorod atomi joylashgan bo'lib, uning 1s elektronlaridan biri kislorod bilan kovalent H-O bog'ini hosil qilishda ishtirok etadi. Qolgan ikkita cho'qqilarni molekula ichidagi bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok etmaydigan juft bo'lmagan kislorod elektronlari egallaydi, shuning uchun ular yolg'iz deb ataladi. H 2 O molekulasining fazoviy shakli markaziy kislorod atomining vodorod atomlari va yolg'iz elektron juftlarining o'zaro itarilishi bilan izohlanadi.

Vodorod aloqasi molekulalararo oʻzaro taʼsirlar kimyosida muhim ahamiyatga ega boʻlib, kuchsiz elektrostatik kuchlar va donor-akseptor taʼsirlari taʼsirida harakatlanadi. Bu bitta suv molekulasining elektron yetishmaydigan vodorod atomi qo'shni suv molekulasi kislorod atomining yolg'iz elektron jufti (O-N…O) bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'ladi. Vodorod aloqasining o'ziga xos xususiyati nisbatan past kuchdir; u kimyoviy kovalent bog'lanishdan 5-10 marta zaifdir. Energiya nuqtai nazaridan vodorod aloqasi kimyoviy bog'lanish va molekulalarni qattiq yoki suyuq fazada ushlab turadigan Van der Vaals o'zaro ta'siri o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi. Muz kristalidagi har bir suv molekulasi bir vaqtning o'zida boshqa qo'shni molekulalar bilan to'rtta vodorod aloqasini hosil qilishi mumkin, bu esa suv muzlaganda zich tuzilish hosil bo'lishiga yo'l qo'ymaydigan tetraedrning uchlariga yo'naltirilgan 109 ° 47" ga teng qat'iy belgilangan burchaklarda (1-rasm). 3).I, Ic, VII va VIII muz tuzilmalarida bu tetraedr muntazamdir.II, III, V va VI muz tuzilmalarida tetraedr sezilarli darajada buziladi.VI, VII va VIII muz tuzilmalarida ikkita. vodorod bog'larining o'zaro kesishuvchi tizimlarini ajratib ko'rsatish mumkin.Vodorod bog'larining bu ko'rinmas doirasi suv molekulalarini panjara shaklida joylashtiradi, tuzilishi ichi bo'sh ichki kanallari bo'lgan olti burchakli chuqurchaga o'xshaydi.Agar muz qizdirilsa, panjara tuzilishi buziladi: suv. molekulalar suyuqlikning zichroq tuzilishiga olib keladigan panjara bo'shliqlariga tusha boshlaydi - bu suvning muzdan og'irroq ekanligini tushuntiradi.

Guruch. 3. To'rtta H 2 O molekulalari o'rtasida vodorod aloqasining shakllanishi (qizil sharlar markaziy kislorod atomlarini, oq sharlar vodorod atomlarini ko'rsatadi)

Muzning tuzilishiga xos bo'lgan vodorod aloqalari va molekulalararo o'zaro ta'sirlarning o'ziga xosligi erigan suvda saqlanib qoladi, chunki muz kristalining erishi paytida barcha vodorod aloqalarining atigi 15% yo'q qilinadi. Shu sababli, har bir suv molekulasi va uning to'rtta qo'shnisi o'rtasidagi muzga xos bo'lgan bog'lanish ("qisqa masofadagi tartib") buzilmaydi, garchi kislorod ramka panjarasi ko'proq tarqalgan bo'lsa ham. Vodorod aloqalari suv qaynayotganda ham saqlanib qolishi mumkin. Vodorod aloqalari faqat suv bug'ida mavjud emas.

Atmosfera bosimida hosil bo'ladigan va 0 ° C da eriydigan muz eng tanish, ammo hali to'liq tushunilmagan moddadir. Uning tuzilishi va xususiyatlarida ko'p narsa g'ayrioddiy ko'rinadi. Muzning kristall panjarasi tugunlarida suv molekulalari tetraedrasining kislorod atomlari tartibli joylashgan bo'lib, olti burchakli chuqurchaga o'xshab muntazam olti burchaklarni hosil qiladi va vodorod atomlari kislorod atomlarini bog'laydigan vodorod aloqalarida turli xil pozitsiyalarni egallaydi ( 4-rasm). Shuning uchun suv molekulalarining qo'shnilariga nisbatan oltita ekvivalent yo'nalishi mavjud. Ulardan ba'zilari bundan mustasno, chunki bir vaqtning o'zida bir xil vodorod bog'ida ikkita protonning mavjudligi dargumon, ammo suv molekulalarining yo'nalishida etarlicha noaniqlik mavjud. Atomlarning bunday xatti-harakati atipikdir, chunki qattiq moddada barcha atomlar bir xil qonunga bo'ysunadi: yoki ular tartibli joylashgan atomlar, keyin esa kristall yoki tasodifiy, keyin esa amorf moddadir. Bunday g'ayrioddiy tuzilma muzning ko'pgina modifikatsiyalarida - Ih, III, V, VI va VII (va, aftidan, Icda) (3-jadval) va II, VIII va IX muzlarning tuzilishida - suvda amalga oshirilishi mumkin. molekulalar orientatsion tartibda joylashgan. J. Bernalning fikricha, muz kislorod atomlariga nisbatan kristall, vodorod atomlariga nisbatan shishasimon.

Guruch. 4. Tabiiy olti burchakli konfiguratsiyadagi muzning tuzilishi I h

Boshqa sharoitlarda, masalan, yuqori bosim va past haroratlarda kosmosda muz turli xil kristallanadi, boshqa kristall panjaralar va modifikatsiyalarni (kubik, trigonal, tetragonal, monoklinik va boshqalar) hosil qiladi, ularning har biri o'ziga xos tuzilishga va kristall panjaraga ega ( 3-jadval). Har xil modifikatsiyadagi muzning tuzilmalari rossiyalik tadqiqotchilar, kimyo fanlari doktori tomonidan hisoblab chiqilgan. G.G. Malenkov va t.f.n. E.A. Jeligovskaya fizik kimyo va elektrokimyo institutidan. A.N. Rossiya Fanlar akademiyasining Frumkin. II, III va V muz modifikatsiyalari, agar harorat -170 ° C dan oshmasa, atmosfera bosimida uzoq vaqt qoladi (5-rasm). Taxminan -150 ° C gacha sovutilganda, tabiiy muz kubikli muz Ic ga aylanadi, o'lchami bir necha nanometr bo'lgan kublar va oktaedrlardan iborat. Muz I c ba'zan kapillyarlarda suv muzlaganda ham paydo bo'ladi, bu suvning devor materiali bilan o'zaro ta'siri va uning tuzilishining takrorlanishi bilan osonlashadi. Agar harorat -110 0 S dan bir oz yuqori bo'lsa, metall taglik ustida zichroq va og'irroq shishasimon amorf muzning 0,93 g/sm 3 zichlikdagi kristallari hosil bo'ladi. Muzning bu ikkala shakli o'z-o'zidan olti burchakli muzga aylanishi mumkin va qanchalik tez bo'lsa, harorat shunchalik yuqori bo'ladi.

Tab. 3. Muzning ayrim modifikatsiyalari va ularning fizik parametrlari.

Modifikatsiya

Kristal tuzilishi

Vodorod bogʻlanish uzunligi, Å

Tetraedralardagi H-O-H burchaklari, 0

Olti burchakli

kub

Trigonal

tetragonal

Monoklinik

tetragonal

kub

tetragonal

Eslatma. 1 Å = 10 -10 m

Guruch. besh. Turli modifikatsiyadagi kristall muzlarning holat diagrammasi.

Yuqori bosimli muzlar ham bor - trigonal va tetragonal modifikatsiyalarning II va III, bir-biriga nisbatan uchdan biriga siljigan olti burchakli gofrirovka qilingan elementlardan hosil bo'lgan ichi bo'sh akrlardan hosil bo'lgan (6-rasm va 7-rasm). Bu muzlar geliy va argon asil gazlari ishtirokida barqarorlashadi. Monoklinik modifikatsiyaning muz V tuzilishida qo'shni kislorod atomlari orasidagi burchaklar 860 dan 132 ° gacha, bu suv molekulasidagi bog'lanish burchagidan juda farq qiladi, bu 105 ° 47'. Tetragonal modifikatsiyaning VI muzi bir-biriga kiritilgan ikkita ramkadan iborat bo'lib, ular o'rtasida vodorod aloqalari mavjud emas, buning natijasida tanaga markazlashtirilgan kristall panjara hosil bo'ladi (8-rasm). VI muzning tuzilishi geksamerlarga - oltita suv molekulasi bloklariga asoslangan. Ularning konfiguratsiyasi hisob-kitoblar bilan berilgan barqaror suv klasterining tuzilishini aniq takrorlaydi. VII muzning past haroratli tartiblangan shakllari bo'lgan kubik modifikatsiyasining VII va VIII muzlari bir-biriga o'rnatilgan muz I ramkalari bilan o'xshash tuzilishga ega. Bosimning keyingi ortishi bilan VII va VIII muzlarning kristall panjarasidagi kislorod atomlari orasidagi masofa qisqaradi, natijada kislorod atomlari muntazam panjarada joylashgan X muz tuzilishi hosil bo'ladi va protonlar tartiblangan.

Guruch. 7. III konfiguratsiyadagi muz.

XI muz normal bosimda 72 K dan past ishqor qo'shilishi bilan I h muzning chuqur sovishi natijasida hosil bo'ladi. Bunday sharoitda gidroksil kristall nuqsonlari hosil bo'lib, o'sib borayotgan muz kristalining tuzilishini o'zgartirishga imkon beradi. Muz XI protonlarning tartibli joylashuviga ega bo'lgan rombsimon kristall panjaraga ega va bir vaqtning o'zida kristalning gidroksil nuqsonlari yaqinidagi ko'plab kristallanish markazlarida hosil bo'ladi.

Guruch. 8. Ice VI konfiguratsiyasi.

Muzlar orasida, shuningdek, eng chiroyli tuzilishga ega bo'lgan IV va XII metastabil shakllar mavjud bo'lib, ularning umri soniyalardir (9-rasm va 10-rasm). Metastabil muzni olish uchun I h muzni suyuq azot haroratida 1,8 GPa bosimgacha siqish kerak. Bu muzlar ancha oson hosil bo'ladi va o'ta sovutilgan og'ir suv bosimga duchor bo'lganda barqaror bo'ladi. Yana bir metastabil modifikatsiya, muz IX III muzning o'ta sovishi natijasida hosil bo'ladi va mohiyatan uning past haroratli shaklidir.

Guruch. to'qqiz. Muz IV-konfiguratsiyasi.

Guruch. 10. Ice XII konfiguratsiyasi.

Muzning so'nggi ikki modifikatsiyasi - monoklinik XIII va rombik konfiguratsiya XIV bilan Oksford (Buyuk Britaniya) olimlari tomonidan yaqinda - 2006 yilda kashf etilgan. Monoklinli va rombik panjarali muz kristallari mavjudligi haqidagi taxminni tasdiqlash qiyin edi: -160 ° C haroratda suvning yopishqoqligi juda yuqori va toza o'ta sovutilgan suv molekulalarining bunday miqdorda birlashishi qiyin. kristall yadro hosil bo'ladi. Bunga katalizator - xlorid kislotasi yordamida erishildi, u past haroratlarda suv molekulalarining harakatchanligini oshirdi. Yerda muzning bunday modifikatsiyalari hosil bo'lishi mumkin emas, lekin ular kosmosda sovutilgan sayyoralar va muzlatilgan sun'iy yo'ldoshlar va kometalarda mavjud bo'lishi mumkin. Shunday qilib, Yupiter va Saturn sun'iy yo'ldoshlari yuzasidan zichlik va issiqlik oqimlarini hisoblash Ganymede va Callisto I, III, V va VI muzlari almashinadigan muz qobig'iga ega bo'lishi kerakligini ta'kidlashga imkon beradi. Titanda muz qobiqni emas, balki mantiyani hosil qiladi, uning ichki qatlami muz VI, boshqa yuqori bosimli muzlar va klatrat gidratlardan iborat va muz I h tepada joylashgan.

Guruch. o'n bir. Tabiatdagi qor parchalarining xilma-xilligi va shakli

Past haroratlarda Yer atmosferasida yuqori, suv tetraedralardan kristallanib, olti burchakli muz hosil qiladi I h . Muz kristallarining hosil bo'lish markazi qattiq chang zarralari bo'lib, ular shamol tomonidan atmosferaning yuqori qatlamlariga ko'tariladi. Muzning embrion mikrokristalining atrofida alohida suv molekulalari tomonidan hosil qilingan ignalar oltita simmetrik yo'nalishda o'sadi, ularda lateral jarayonlar - dendritlar o'sadi. Qor parchasi atrofidagi havoning harorati va namligi bir xil, shuning uchun dastlab u simmetrik shaklga ega. Qor parchalari paydo bo'lishi bilan ular asta-sekin harorat yuqori bo'lgan atmosferaning pastki qatlamlariga botadi. Bu erda erish sodir bo'ladi va ularning ideal geometrik shakli buzilib, turli xil qor parchalarini hosil qiladi (11-rasm).

Keyinchalik erishi bilan muzning olti burchakli tuzilishi buziladi va klasterlarning tsiklik assotsiatsiyalari, shuningdek, suvning tri-, tetra-, penta-, geksamerlari (12-rasm) va erkin suv molekulalaridan aralashmasi hosil bo'ladi. Olingan klasterlarning tuzilishini o'rganish ko'pincha sezilarli darajada qiyin, chunki zamonaviy ma'lumotlarga ko'ra, suv turli neytral klasterlar (H 2 O) n va ularning zaryadlangan klaster ionlari [H 2 O] + n va [H aralashmasidir. 2 O] - n, ular 10 -11 -10 -12 soniya ishlash muddati bilan dinamik muvozanatda.

Guruch. 12. Mumkin bo'lgan suv klasterlari (a-h) tarkibi (H 2 O) n, bu erda n = 5-20.

Klasterlar vodorod bogʻlarining chiqib turuvchi yuzlari hisobiga bir-biri bilan oʻzaro taʼsir oʻtkazishga qodir boʻlib, ular geksahedr, oktaedr, ikosahedr va dodekaedr kabi murakkabroq koʻpburchak tuzilmalarni hosil qiladi. Shunday qilib, suvning tuzilishi Platonik qattiq jismlar (tetraedr, oltitaedr, oktaedr, ikosahedr va dodekaedr) bilan bog'liq bo'lib, ularni kashf etgan qadimgi yunon faylasufi va geometriyasi Platon nomi bilan atalgan, ularning shakli oltin nisbat bilan belgilanadi. (13-rasm).

Guruch. 13. Platonik qattiq jismlar, ularning geometrik shakli oltin nisbat bilan belgilanadi.

Har qanday fazoviy ko‘pburchakdagi uchlari (B), yuzlari (G) va qirralari (P) soni quyidagi munosabat bilan tavsiflanadi:

C + D = P + 2

Muntazam ko'pburchakning uchlari (B) sonining uning yuzlaridan birining qirralari (P) soniga nisbati bir xil ko'pburchak yuzlari sonining (G) qirralarning soniga (G) nisbatiga tengdir. P) uning cho'qqilaridan biridan chiquvchi. Tetraedr uchun bu nisbat 4:3, olti yuzli (6 yuzli) va oktaedr uchun (8 yuzli) - 2: 1, dodekaedr (12 yuz) va ikosahedr uchun (20 yuz) - 4: 1 ni tashkil qiladi.

Rossiyalik olimlar tomonidan hisoblangan ko'pburchakli suv klasterlarining tuzilmalari zamonaviy tahlil usullari: proton magnit-rezonans spektroskopiyasi, femtosekundli lazer spektroskopiyasi, suv kristallaridagi rentgen va neytron diffraktsiyasi yordamida tasdiqlangan. Suv klasterlarining kashf etilishi va suvning axborotni saqlash qobiliyati 21-ming yillikning eng muhim ikkita kashfiyotidir. Bu tabiatga aniq geometrik shakllar va mutanosibliklar ko'rinishidagi simmetriya, muz kristallariga xos bo'lganligi aniq isbotlangan.

ADABIYOT.

1. Belyanin V., Romanova E. Hayot, suv molekulasi va oltin nisbati // Fan va hayot, 2004 yil, 10-jild, № 3, bet. 23-34.

2. Shumskiy P. A., Strukturaviy muz fanining asoslari. - Moskva, 1955 b. 113.

3. Mosin O.V., Ignatov I. Suvni hayot moddasi sifatida anglash. // Ong va jismoniy voqelik. 2011 yil, T 16, 12-son, 2-bet. 9-22.

4. Petryanov I. V. Dunyodagi eng noodatiy modda.Moskva, Pedagogika, 1981, s. 51-53.

5 Eyzenberg D, Kautsman V. Suvning tuzilishi va xossalari. - Leningrad, Gidrometeoizdat, 1975, p. 431.

6. Kulskiy L. A., Dal V. V., Lenchina L. G. Suv tanish va sirli. - Kiev, Rodyansk maktabi, 1982 yil, p. 62-64.

7. G. N. Zatsepina, Suvning tuzilishi va xususiyatlari. - Moskva, tahrir. Moskva davlat universiteti, 1974, s. 125.

8. Antonchenko V. Ya., Davydov N. S., Ilyin V. V. Suv fizikasi asoslari - Kiev, Naukova Dumka, 1991, s. 167.

9. Simonit T. Uglerod nanotubalari ichida "ko'rilgan" DNKga o'xshash muz // New Scientist, V. 12, 2006 yil.

10. Emoto M. Suv xabarlari. Muz kristallarining maxfiy kodlari. - Sofiya, 2006. p. 96.

11. S. V. Zenin va B. V. Tyaglov, gidrofobik o'zaro ta'sir tabiati. Suvli eritmalarda orientatsion maydonlarning paydo bo'lishi // Fizikaviy kimyo jurnali, 1994, V. 68, No 3, bet. 500-503.

12. Pimentel J., McClellan O. Vodorod aloqasi - Moskva, Nauka, 1964, p. 84-85.

13. Bernal J., Fowler R. Suv va ion eritmalarining tuzilishi // Uspekhi fizicheskikh nauk, 1934, jild 14, № 5, bet. 587-644.

14. Hobza P., Zahradnik R. Molekulyar komplekslar: Van der Waals tizimlarining fizik kimyo va biodisiplinlardagi roli. - Moskva, Mir, 1989 yil, 5-bet. 34-36.

15. E. R. Paunder, Muz fizikasi, tarjima. ingliz tilidan. - Moskva, 1967 y. 89.

16. Komarov S. M. Yuqori bosimning muz naqshlari. // Kimyo va hayot, 2007 yil, 2-son, 48-51-betlar.

17. E. A. Jeligovskaya va G. G. Malenkov. Kristalli muz // Uspekhi khimii, 2006, No 75, s. 64.

18. Fletcher N. H. Muzning kimyoviy fizikasi, Kembrij, 1970 yil.

19. Nemuxin A. V. Klasterlarning xilma-xilligi // Rossiya kimyoviy jurnali, 1996 yil, 40-jild, № 2, bet. 48-56.

20. Mosin O.V., Ignatov I. Suv va jismoniy haqiqatning tuzilishi. // Ong va jismoniy haqiqat, 2011 yil, 16-jild, № 9, bet. 16-32.

21. Ignatov I. Bioenergetik tibbiyot. Tirik materiyaning kelib chiqishi, suv xotirasi, biorezonans, biofizik maydonlar. - GaiaLibris, Sofiya, 2006, p. 93.

Suyuq suvning uch o'lchovli holatini o'rganish qiyin, ammo muz kristallarining tuzilishini tahlil qilish orqali ko'p narsa o'rganildi. To'rtta qo'shni vodorod bilan o'zaro ta'sir qiluvchi kislorod atomlari tetraedrning uchlarini egallaydi (tetra = to'rtta, hedron = tekislik). Muzdagi bunday bog'lanishni uzish uchun zarur bo'lgan o'rtacha energiya 23 kJ/mol -1 deb baholanadi.

Suv molekulalarining ma'lum miqdordagi vodorod zanjirlarini hosil qilish qobiliyati, shuningdek, belgilangan quvvat, g'ayrioddiy yuqori erish nuqtasini yaratadi. Eriganda, uni tuzilishi tartibsiz bo'lgan suyuq suv ushlab turadi. Vodorod aloqalarining aksariyati buziladi. Muzning kristall panjarasini vodorod aloqasi bilan yo'q qilish uchun issiqlik shaklida katta energiya massasi talab qilinadi.

Muzning paydo bo'lishining xususiyatlari (Ih)

Aholining ko'pchiligi kristall panjarali muz qanday ekanligi bilan qiziqmoqda. Shuni ta'kidlash kerakki, ko'pchilik moddalarning zichligi muzlash paytida, molekulyar harakatlar sekinlashganda va zich o'ralgan kristallar hosil bo'lganda ortadi. Suvning zichligi 4°C (277K) da maksimal sovishi bilan ham ortadi. Keyin, harorat bu qiymatdan pastga tushganda, u kengayadi.

Bu o'sish panjarasi va zichligi past bo'lgan ochiq, vodorod bilan bog'langan muz kristalining hosil bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, unda har bir suv molekulasi yuqoridagi element va boshqa to'rtta qiymat bilan qattiq bog'langan bo'lib, ko'proq massaga ega bo'lish uchun etarlicha tez harakat qiladi. Ushbu harakat sodir bo'lganligi sababli, suyuqlik yuqoridan pastgacha muzlaydi. Bu muhim biologik natijalarga ega, buning natijasida hovuzdagi muz qatlami tirik mavjudotlarni qattiq sovuqdan uzoqlashtiradi. Bundan tashqari, suvning ikkita qo'shimcha xususiyati uning vodorod xususiyatlariga bog'liq: o'ziga xos issiqlik sig'imi va bug'lanish.

Tuzilmalarning batafsil tavsifi

Birinchi mezon - 1 gramm moddaning haroratini 1 ° C ga oshirish uchun zarur bo'lgan miqdor. Suv darajasini ko'tarish nisbatan katta miqdorda issiqlikni talab qiladi, chunki har bir molekula kinetik energiya oshishi uchun uzilishi kerak bo'lgan ko'plab vodorod aloqalarida ishtirok etadi. Aytgancha, barcha yirik ko'p hujayrali organizmlarning hujayralari va to'qimalarida H 2 O ning ko'pligi hujayralar ichidagi haroratning o'zgarishi minimallashtirilganligini anglatadi. Bu xususiyat juda muhim, chunki ko'pchilik biokimyoviy reaktsiyalarning tezligi sezgir.

Bundan tashqari, ko'plab boshqa suyuqliklarga qaraganda sezilarli darajada yuqori. Bu jismni gazga aylantirish uchun katta miqdorda issiqlik talab qilinadi, chunki suv molekulalari bir-biridan ajralib, belgilangan fazaga kirishi uchun vodorod aloqalari uzilishi kerak. O'zgaruvchan jismlar doimiy dipollar bo'lib, boshqa shunga o'xshash birikmalar va ionlashtiruvchi va eriydiganlar bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin.

Yuqorida aytib o'tilgan boshqa moddalar faqat qutblilik mavjud bo'lganda aloqa qilishlari mumkin. Aynan shu birikma bu elementlarning tuzilishida ishtirok etadi. Bundan tashqari, u elektrolitlardan hosil bo'lgan ushbu zarralar atrofida tekislanishi mumkin, shuning uchun suv molekulalarining manfiy kislorod atomlari kationlarga, musbat ionlar va vodorod atomlari esa anionlarga yo'naltirilgan.

In, qoida tariqasida, molekulyar kristall panjaralar va atomlar hosil bo'ladi. Ya'ni, agar yod unda I 2 bo'ladigan tarzda tuzilgan bo'lsa, u holda qattiq karbonat angidridda, ya'ni quruq muzda CO 2 molekulalari kristall panjaraning tugunlarida joylashgan. Shunga o'xshash moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, muz ionli kristall panjaraga ega. Masalan, uglerodga asoslangan atom tuzilishiga ega bo'lgan grafit, xuddi olmos kabi, uni o'zgartira olmaydi.

Osh tuzining kristalli suvda eriganda nima sodir bo'ladi, qutbli molekulalar kristaldagi zaryadlangan elementlarga tortiladi, bu uning yuzasida natriy va xloridning o'xshash zarrachalarini hosil qiladi, buning natijasida bu jismlar ajralib chiqadi. bir-biridan va u eriy boshlaydi. Bu yerdan muzning ionli bog'lanishli kristall panjaraga ega ekanligini kuzatish mumkin. Har bir erigan Na + bir nechta suv molekulalarining salbiy uchlarini o'ziga tortadi, har bir erigan Cl esa ijobiy uchlarini o'ziga tortadi. Har bir ionni o'rab turgan qobiq qochish sferasi deb ataladi va odatda bir necha qatlamli erituvchi zarralarini o'z ichiga oladi.

O'zgaruvchilar yoki elementlar bilan o'ralgan ion sulfatlangan deyiladi. Erituvchi suv bo'lsa, bunday zarralar gidratlanadi. Shunday qilib, har qanday qutbli molekula suyuqlik tanasining elementlari tomonidan eriydi. Quruq muzda kristall panjara turi agregat holatida o'zgarmagan atom bog'larini hosil qiladi. Yana bir narsa - kristalli muz (muzlatilgan suv). Karboksilaza va protonlangan aminlar kabi ionli organik birikmalar gidroksil va karbonil guruhlarida yaxshi eriydi. Bunday tuzilmalar tarkibidagi zarralar molekulalar orasida harakat qiladi va ularning qutb tizimlari bu tana bilan vodorod aloqalarini hosil qiladi.

Albatta, molekuladagi oxirgi eslatib o'tilgan guruhlarning soni uning eruvchanligiga ta'sir qiladi, bu ham elementdagi turli tuzilmalarning reaktsiyasiga bog'liq: masalan, bir, ikki va uch uglerodli spirtlar suv bilan aralashadi, lekin kattaroqdir. yagona gidroksil birikmalari bo'lgan uglevodorodlar suyuqliklarda juda kam suyultiriladi.

Olti burchakli Ih shakli atom kristall panjarasiga o'xshaydi. Muz va Yerdagi barcha tabiiy qorlar uchun u aynan shunday ko'rinadi. Buni suv bug'idan (ya'ni qor parchalari) o'stirilgan muzning kristall panjarasining simmetriyasi tasdiqlaydi. U 194 dan P 63/mm kosmik guruhida; D 6h, Laue klassi 6/mm; 6 spiral o'qning karrali bo'lgan b-ga o'xshash (uning bo'ylab siljishdan tashqari, atrofida aylanish). Oddiy kubik (~ 1/2) yoki yuz markazlashtirilgan kubik (~ 3/4) tuzilmalarga nisbatan unumdorligi past (~ 1/3) bo'lgan juda ochiq past zichlikli tuzilishga ega.

Oddiy muz bilan solishtirganda, CO 2 molekulalari bilan bog'langan quruq muzning kristall panjarasi statikdir va faqat atomlar parchalanganda o'zgaradi.

Panjaralarning tavsifi va ularni tashkil etuvchi elementlar

Kristallarni bir-birining ustiga qo'yilgan choyshablardan tashkil topgan kristalli modellar deb hisoblash mumkin. Vodorod aloqasi tartiblangan, lekin aslida u tasodifiydir, chunki protonlar taxminan 5 K dan yuqori haroratlarda suv (muz) molekulalari orasida harakatlanishi mumkin. Darhaqiqat, protonlar doimiy tunnel oqimida kvant suyuqligi kabi harakat qilishlari mumkin. Bu neytronlarning tarqalishi bilan kuchayadi, ularning tarqalish zichligini kislorod atomlari orasidagi yarmida ko'rsatib, lokalizatsiya va muvofiqlashtirilgan harakatni ko'rsatadi. Bu erda muzning atomik, molekulyar kristall panjara bilan o'xshashligi mavjud.

Molekulalar tekislikdagi uchta qo'shniga nisbatan vodorod zanjirining bosqichli joylashuviga ega. To'rtinchi element tutilgan vodorod bog'lanish tartibiga ega. Mukammal olti burchakli simmetriyadan biroz og'ish bor, masalan, bu zanjir yo'nalishi bo'yicha 0,3% qisqaroq. Barcha molekulalar bir xil molekulyar muhitni boshdan kechiradi. Har bir "quti" ichida interstitsial suv zarralarini ushlab turish uchun etarli joy mavjud. Umuman ko'rib chiqilmagan bo'lsa-da, ular yaqinda muzning chang kristalli panjarasining neytron difraksiyasi orqali samarali tarzda aniqlangan.

O'zgaruvchan moddalar

olti burchakli tanasi suyuq va gazsimon suv 0,01 ° C, 612 Pa, qattiq elementlar bilan uch nuqtalari bor - uch -21,985 ° C, 209,9 MPa, o'n bir va ikki -199,8 ° C, 70 MPa, va -34 ,7 ° C, 212,9 MPa. Olti burchakli muzning dielektrik o'tkazuvchanligi 97,5 ga teng.

Ushbu elementning erish egri chizig'i MPa bilan berilgan. Holat tenglamalari mavjud, ularga qo'shimcha ravishda, olti burchakli muz va uning suvli suspenziyalari haroratiga fizik xususiyatlarning o'zgarishi bilan bog'liq ba'zi oddiy tengsizliklar mavjud. Qattiqlik gipsdan (≤2) 0°C da dala shpatigacha (-80°C da 6, mutlaq qattiqlikning g'ayritabiiy darajada katta o'zgarishi (>24 marta)) darajaga ko'tarilishi bilan o'zgarib turadi.

Muzning olti burchakli kristall panjarasi olti burchakli plitalar va ustunlarni hosil qiladi, bu erda yuqori va pastki yuzlari 5,57 mkJ sm -2 entalpiyasi bo'lgan bazal tekisliklar (0 0 0 1), boshqa ekvivalent yon yuzlari esa prizma qismlari deb ataladi. (1 0 -1 0) 5,94 mkJ sm -2 bilan. Konstruksiyalarning yon tomonlari hosil qilgan tekisliklar bo'ylab 6,90 mJ ˣ sm -2 bo'lgan ikkilamchi sirtlar (1 1 -2 0) hosil bo'lishi mumkin.

Shunga o'xshash struktura bosimning oshishi bilan issiqlik o'tkazuvchanligining anomal pasayishini ko'rsatadi (shuningdek, past zichlikdagi kubik va amorf muz), lekin ko'pchilik kristallardan farq qiladi. Bu muz va suvning kristall panjarasida tovushning ko'ndalang tezligini kamaytiradigan vodorod bog'lanishining o'zgarishi bilan bog'liq.

Katta kristall namunalarni va istalgan muz yuzasini qanday tayyorlashni tavsiflovchi usullar mavjud. O'rganilayotgan olti burchakli jismning yuzasida vodorod aloqasi bulk tizim ichidagidan ko'ra ko'proq tartibli bo'ladi deb taxmin qilinadi. Fazali panjara chastotasini hosil qiluvchi variatsion spektroskopiya olti burchakli muzning bazal yuzasining er osti H2O zanjirida ikkita yuqori qatlam (L1 va L2) o'rtasida strukturaviy assimetriya mavjudligini ko'rsatdi. Olti burchakli (L1 O ··· HO L2) yuqori qatlamlarida qabul qilingan vodorod aloqalari ikkinchi qatlamda yuqori to'planishga (L1 OH ··· O L2) nisbatan kuchliroqdir. Olti burchakli muzning interaktiv tuzilmalari mavjud.

Rivojlanish xususiyatlari

Muz yadrolanishi uchun zarur bo'lgan minimal suv molekulalari soni taxminan 275 ± 25 ni tashkil qiladi, 280 dan iborat to'liq ikosahedral klaster uchun shakllanish suvda emas, balki havo-suv interfeysida 10 10 faktorda sodir bo'ladi. Muz kristallarining o'sishi turli energiyalarning turli o'sish sur'atlariga bog'liq. Biologik namunalar, oziq-ovqat va organlarni kriosaqlashda suv muzlashdan himoyalangan bo'lishi kerak.

Bunga odatda tez sovutish tezligi, kichik namunalar va kriyokonservatordan foydalanish va muzni yadrolash va hujayra shikastlanishining oldini olish uchun bosimni oshirish orqali erishiladi. Muz/suyuqlikning erkin energiyasi atmosfera bosimida ~30 mJ/m2 dan 200 MPa da 40 mJ/m -2 gacha oshadi, bu ta'sirning paydo bo'lish sababini ko'rsatadi.

Shu bilan bir qatorda, ular tez muzlatilgan yoki qo'zg'atilgan ko'llarning tasodifiy buzilgan yuzasida prizma yuzalaridan (S2) tezroq o'sishi mumkin. Yuzlardan (1 1 -2 0) o'sish kamida bir xil, lekin ularni prizma asoslariga aylantiradi. Muz kristalining rivojlanishi haqidagi ma'lumotlar to'liq o'rganildi. Turli xil yuzlar elementlarining nisbiy o'sish sur'atlari qo'shma hidratsiyaning katta darajasini hosil qilish qobiliyatiga bog'liq. Atrofdagi suvning harorati (pastligi) muz kristalidagi shoxlanish darajasini belgilaydi. Zarrachalar o'sishi past darajadagi super sovutishda diffuziya tezligi bilan cheklangan, ya'ni.<2 ° C, что приводит к большему их количеству.

Ammo yuqori darajadagi depressiya > 4 ° C da rivojlanish kinetikasi bilan chegaralanadi, natijada igna o'sishi kuzatiladi. Bu shakl quruq muzga (olti burchakli tuzilishga ega bo'lgan kristall panjaraga ega), turli sirt rivojlanish xususiyatlariga va tekis qor parchalari shakllari orqasida joylashgan atrofdagi (o'ta sovutilgan) suvning haroratiga o'xshaydi.

Atmosferada muzning paydo bo'lishi bulutlarning shakllanishi va xususiyatlariga chuqur ta'sir qiladi. Yiliga millionlab tonna atmosferaga kiradigan cho'l changida topilgan dala shpatlari muhim hosil qiluvchi hisoblanadi. Kompyuterda modellashtirish shuni ko'rsatdiki, bu yuqori energiyali sirt tekisliklarida prizmatik muz kristalli tekisliklarning yadrolanishi bilan bog'liq.

Ba'zi boshqa elementlar va panjaralar

Erigan moddalar (juda kichik geliy va vodoroddan tashqari, ular oraliqlarga kirishi mumkin) atmosfera bosimida Ih tuzilishiga kiritilishi mumkin emas, lekin mikrokristalli tananing zarralari orasidagi sirt yoki amorf qatlamga ko'chiriladi. Quruq muzning panjara joylarida yana ba'zi elementlar mavjud: NH 4 + va Cl - kabi xaotrop ionlar, ular suyuqlikni boshqa kosmotropiklarga qaraganda osonroq muzlatishga kiradi, masalan, Na + va SO 4 2- , shuning uchun. ularni olib tashlash mumkin emas, chunki ular kristallar orasidagi qolgan suyuqlikning nozik bir plyonkasini hosil qiladi. Bu qolgan zaryadlarni muvozanatlash (bu magnit nurlanish ham olib kelishi mumkin) va qoldiq suyuqlik plyonkalarining pH o'zgarishi, masalan, NH 4 2 SO 4 ko'proq kislotali bo'lib, er usti suv dissotsiatsiyasi tufayli sirtning elektr zaryadlanishiga olib kelishi mumkin. va NaCl asosiyroq bo'ladi.

Ular muz kristall panjarasining yuzlariga perpendikulyar bo'lib, biriktirilgan keyingi qatlamni (O-qora atomlar bilan) ko'rsatadi. Ular asta-sekin o'sib borayotgan bazal sirt (0 0 0 1) bilan tavsiflanadi, bu erda faqat izolyatsiyalangan suv molekulalari biriktiriladi. Prizmaning tez o'sib borayotgan (1 0 -1 0) yuzasi, bu erda yangi biriktirilgan zarrachalar juftlari bir-biri bilan vodorod bilan bog'lanishi mumkin (bir vodorod aloqasi / elementning ikkita molekulasi). Eng tez o'sadigan yuz (1 1 -2 0) (ikkilamchi prizmatik), bu erda yangi biriktirilgan zarrachalar zanjirlari vodorod bog'lanishi bilan bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin. Uning zanjiri/element molekulalaridan biri bo'linadigan va prizmaning ikki tomoniga aylanishini rag'batlantiradigan tizmalarni hosil qiluvchi shakldir.

Nol nuqtali entropiya

kBˣ Ln ( N

Olimlar va ularning bu boradagi ishlari

S 0 = sifatida belgilanishi mumkin kBˣ Ln ( N E0), bu erda k B - Boltsman doimiysi, N E - E energiyadagi konfiguratsiyalar soni va E0 - eng past energiya. Nol kelvindagi olti burchakli muz entropiyasi uchun bu qiymat termodinamikaning uchinchi qonunini buzmaydi "Ideal kristalning mutlaq noldagi entropiyasi aynan nolga teng", chunki bu elementlar va zarralar ideal emas, tartibsiz vodorod bog'lanishiga ega.

Bu tanada vodorod aloqasi tasodifiy va tez o'zgarib turadi. Bu tuzilmalar energiya jihatidan mutlaqo teng emas, lekin juda ko'p sonli energetik yaqin davlatlarga tarqaladi, "muz qoidalari" ga bo'ysunadi. Nol nuqta entropiyasi - bu moddani mutlaq nolga (0 K = -273,15 ° C) sovutganda ham saqlanib qoladigan buzilish. Olti burchakli muz uchun eksperimental chalkashlik hosil qiladi 3.41 (± 0.2) ˣ mol -1 ˣ K -1 . Nazariy jihatdan ma'lum bo'lgan muz kristallarining nol entropiyasini eksperimental aniqlashdan ko'ra ancha yuqori aniqlik bilan (nuqsonlar va energiya darajasining tarqalishini hisobga olmaganda) hisoblash mumkin bo'lar edi.

Yomma muzdagi protonlarning tartibi tartibga solinmagan bo'lsa-da, sirt, ehtimol, bu zarrachalarning osilgan H-atomlari va O-yagona juftlari (tartibli vodorod aloqalari bilan nol entropiya) bantlari ko'rinishidagi tartibini afzal ko'radi. ZPE, J ˣ mol -1 ˣ K -1 va boshqalarning nol nuqtasining buzilishi topiladi. Yuqorida aytilganlarning barchasidan muzga xos bo'lgan kristall panjaralarning qanday turlari aniq va tushunarli.

Agar kristall panjaraning tugunlarida biron bir moddaning qutbsiz molekulalari mavjud bo'lsa (masalan, yod men 2, kislorod Taxminan 2 yoki azot N 2), keyin ular bir-biriga hech qanday elektr "simpatiya" ni boshdan kechirmaydilar. Boshqacha qilib aytganda, ularning molekulalari elektrostatik kuchlar tomonidan tortilmasligi kerak. Va shunga qaramay, ularni bir narsa ushlab turadi. Aynan nima?

Ma’lum bo‘lishicha, qattiq holatda bu molekulalar bir-biriga shunchalik yaqinlashadiki, ularning elektron bulutlarida oniy (juda kuchsiz bo‘lsa ham) reaksiyalar boshlanadi. tarafkashlik- elektron bulutlarning kondensatsiyasi va siyraklashishi. Polar bo'lmagan zarralar o'rniga "lahzali dipollar" paydo bo'ladi, ular allaqachon elektrostatik tarzda bir-biriga tortilishi mumkin. Biroq, bu diqqatga sazovor joylar juda zaif. Shuning uchun qutbsiz moddalarning kristall panjaralari mo'rt bo'lib, faqat juda past haroratlarda, "kosmik" sovuqda mavjud.

Astronomlar haqiqatan ham osmon jismlarini - kometalar, asteroidlar, hatto muzlagan jismlardan tashkil topgan butun sayyoralarni topdilar. azot, kislorod va oddiy yer sharoitida gazlar holida mavjud bo'lib, sayyoralararo fazoda qattiq holga keladigan boshqa moddalar.

	Ko'p oddiy va murakkab moddalar bilan molekulyar kristall panjara hammaga yaxshi ma'lum. Bu, masalan, kristalli yod men 2:
Kristall panjara shunday qurilgan yod: u yod molekulalaridan iborat (ularning har birida ikkita yod atomi mavjud).
	Va bu molekulalar bir-biriga juda erkin bog'langan. Shuning uchun kristalli yod juda uchuvchan va hatto ozgina qizdirilganda ham bug'lanadi va gazsimon yodga aylanadi - go'zal binafsha rangli bug'.

Qaysi umumiy moddalar molekulyar kristall panjara?

Kristalli suv (muz) qutbli molekulalardan iborat suv H2O.
Muzqaymoqni sovutish uchun ishlatiladigan "quruq muz" kristallari ham molekulyar kristallardir. karbonat angidrid CO2.
Yana bir misol, molekulalardan kristallar hosil qiluvchi shakar saxaroza.

Kristal panjaraning tugunlarida moddaning molekulalari mavjud bo'lganda, bu molekulalar qutbli bo'lsa ham, ular orasidagi bog'lanishlar unchalik kuchli emas.
Shuning uchun bunday kristallarni eritish yoki molekulyar kristall tuzilishga ega bo'lgan moddalarni bug'lash uchun ularni qizil issiqlikka qizdirish shart emas.
Allaqachon 0 °C da, kristall tuzilishi muz parchalanadi va aylanadi suv. Va "quruq muz" normal bosimda erimaydi, lekin darhol gazga aylanadi karbonat angidrid- ko'tarilgan.

Yana bir narsa - bu moddalar atom kristall panjara, bu erda har bir atom o'z qo'shnilari bilan juda kuchli kovalent aloqalar bilan bog'langan va butun kristalni, agar xohlasa, ulkan molekula deb hisoblash mumkin.

Misol uchun, ko'rib chiqing olmos kristalli, atomlardan tashkil topgan uglerod.

	Atom uglerod FROM, unda ikkita ajratilmagan R -elektron atomga aylanadi uglerod FROM, bu erda tashqi valentlik darajasining barcha to'rtta elektronlari orbitalarda birin-ketin joylashgan va kimyoviy bog'lanishlar hosil qila oladi. Kimyogarlar bunday atomni chaqirishadi " hayajonlangan*".
Bunday holda, to'rtta kimyoviy bog'lanish mavjud va barchasi juda bardoshli. sababsiz emas olmos - eng qattiq moddadir tabiatda va qadim zamonlardan beri barcha qimmatbaho toshlar va qimmatbaho toshlarning shohi hisoblanadi. Va uning nomi yunoncha "buzilmas" degan ma'noni anglatadi.
	Fasadli kristallardan olmos olmoslar olinadi, ular qimmatbaho zargarlik buyumlarini bezatadi

Odamlar tomonidan topilgan eng chiroyli olmoslarning o'ziga xos, ba'zan fojiali tarixi bor. O'qing >>>

Lekin olmos nafaqat bezaklarga tegishli. Uning kristallari eng qattiq materiallarni qayta ishlash, toshlarni burg'ulash, shisha va kristallni kesish va kesish uchun asboblarda qo'llaniladi.

Olmosning kristall panjarasi (chapda) va grafitdan (o'ngda)

Grafit bir xil tarkib uglerod, lekin uning kristall panjara tuzilishi olmosnikiga o'xshamaydi. IN grafit uglerod atomlari qatlamlarda joylashgan bo'lib, ular ichida uglerod atomlarining ulanishi asal chuquriga o'xshaydi. Bu qatlamlar har bir qatlamdagi uglerod atomlariga qaraganda ancha zaif bog'langan. Shunung uchun grafit osonlik bilan tabaqalarga ajratiladi va ular yozishlari mumkin. U qalam ishlab chiqarish uchun, shuningdek, yuqori haroratlarda ishlaydigan mashina qismlari uchun mos bo'lgan quruq moylash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, grafit elektr tokini yaxshi o'tkazadi va undan elektrodlar tayyorlanadi.

Arzon bo'lishi mumkin grafit qimmatga aylanadi olmos? Bu mumkin, ammo buning uchun aql bovar qilmaydigan yuqori bosim (bir necha ming atmosfera) va yuqori harorat (bir yarim ming daraja) kerak bo'ladi.
Buzg'unchilik qilish ancha oson olmos: siz shunchaki uni 1500 ° C ga havo kirishisiz isitishingiz kerak va kristall tuzilishi olmos kamroq tartibli tuzilishga aylanadi grafit.

Muzning kristall tuzilishi: suv molekulalari muntazam olti burchakli bog'langan Muzning kristall panjarasi: Uning tugunlarida suv molekulalari H 2 O (qora sharchalar) har birining to'rtta qo'shnisi bo'ladigan tarzda joylashtirilgan. Suv molekulasi (markazi) to'rtta eng yaqin qo'shni molekulalar bilan bog'langan vodoroddir. Muz suvning kristall modifikatsiyasidir. Oxirgi ma'lumotlarga ko'ra, muz 14 ta tuzilmaviy modifikatsiyaga ega. Ular orasida kristall (ular ko'pchilik) va amorf modifikatsiyalar mavjud, ammo ularning barchasi suv molekulalari va xususiyatlarining o'zaro joylashishi bilan bir-biridan farq qiladi. To'g'ri, olti burchakli singoniyada kristallanadigan odatdagi muzdan tashqari hamma narsa ekzotik sharoitda juda past haroratlarda va yuqori bosimlarda, suv molekulasidagi vodorod aloqalarining burchaklari o'zgarganda va olti burchakli bo'lmagan tizimlar hosil bo'lganda hosil bo'ladi. Bunday sharoitlar kosmik sharoitlarni eslatadi va Yerda uchramaydi. Misol uchun, -110 ° C dan past haroratlarda suv bug'i oktaedr va kub shaklida bir necha nanometr o'lchamdagi metall plastinkada cho'kadi, bu kub muz deb ataladi. Agar harorat -110 ° C dan biroz yuqori bo'lsa va bug 'kontsentratsiyasi juda past bo'lsa, plastinkada juda zich amorf muz qatlami hosil bo'ladi. Muzning eng g'ayrioddiy xususiyati tashqi ko'rinishlarning hayratlanarli xilma-xilligidir. Xuddi shu kristall tuzilishga ega bo'lib, u shaffof do'l va muz toshlari, momiq qor parchalari, zich yaltiroq muz qobig'i yoki ulkan muzlik massalari ko'rinishida butunlay boshqacha ko'rinishi mumkin.

Qor parchasi - bu muzning yagona kristalli - olti burchakli kristallning bir turi, ammo muvozanatsiz sharoitda tez o'sadi. Olimlar asrlar davomida ularning go'zalligi va cheksiz xilma-xilligi siri bilan kurashib kelishdi. Qor parchasining hayoti haroratning pasayishi bilan suv bug'lari bulutida kristalli muz yadrolari hosil bo'lishidan boshlanadi. Kristallanish markazi chang zarralari, har qanday qattiq zarralar yoki hatto ionlar bo'lishi mumkin, ammo har holda, millimetrning o'ndan biridan kichik bo'lgan bu muz qatlamlari allaqachon olti burchakli kristall panjaraga ega.Bu yadrolarning yuzasida kondensatsiyalanuvchi suv bug'lari, birinchi navbatda. kichik olti burchakli prizma hosil qiladi, uning olti burchagidan biz bir xil muz ignalari lateral jarayonlarni o'stira boshlaymiz, chunki embrion atrofidagi harorat va namlik ham bir xil. Ularda, o'z navbatida, daraxtda bo'lgani kabi, filialning lateral shoxlari o'sadi. Bunday kristallar dendritlar deb ataladi, ya'ni daraxtga o'xshaydi. Bulutda yuqoriga va pastga harakatlanayotgan qor parchasi har xil harorat va suv bug'lari kontsentratsiyasiga ega bo'lgan sharoitlarga kiradi. Uning shakli o'zgaradi, oxirigacha olti burchakli simmetriya qonunlariga bo'ysunadi. Shunday qilib, qor parchalari boshqacha bo'ladi. Shu paytgacha qor parchalari orasidan ikkita bir xil qor parchalarini topishning imkoni bo'lmagan.

Muzning rangi uning yoshiga bog'liq va uning kuchini baholash uchun ishlatilishi mumkin. Okean muzi hayotining birinchi yilida oq rangga ega, chunki u havo pufakchalari bilan to'yingan bo'lib, uning devorlaridan yorug'lik so'rilishidan oldin darhol aks etadi. Yozda muz yuzasi eriydi, kuchini yo'qotadi va tepada yotgan yangi qatlamlarning og'irligi ostida havo pufakchalari qisqaradi va butunlay yo'qoladi. Muz ichidagi yorug'lik avvalgidan ko'ra ko'proq masofani bosib o'tadi va ko'k-yashil rang sifatida paydo bo'ladi. Moviy muz havo bilan to'yingan oq "ko'pikli" muzdan kattaroq, zichroq va kuchliroqdir. Polar tadqiqotchilar buni bilishadi va suzuvchi bazalari, ilmiy stantsiyalari va muz aerodromlari uchun ishonchli ko'k va yashil muz qatlamlarini tanlaydilar. Qora aysberglar bor. Ular haqida birinchi matbuot xabari 1773 yilda paydo bo'lgan. Aysberglarning qora rangi vulqonlarning faolligi tufayli yuzaga kelgan - muz qalin vulqon chang qatlami bilan qoplangan, hatto dengiz suvi bilan ham yuvilmaydi. Muz bir xil darajada sovuq emas. Juda sovuq muz bor, harorati minus 60 daraja, bu ba'zi Antarktika muzliklarining muzlari. Grenlandiya muzliklarining muzlari ancha issiqroq. Uning harorati taxminan minus 28 daraja. Alp tog'lari va Skandinaviya tog'larining tepalarida juda "iliq muz" (taxminan 0 daraja haroratda) yotadi.

Suvning zichligi maksimal +4 C da va 1 g / ml ga teng, u haroratning pasayishi bilan kamayadi. Suv kristallanganda zichlik keskin pasayadi, muz uchun u 0,91 g / sm 3 ga teng. Shu sababli muz suvdan engilroq va suv havzalari muzlaganda muz tepada to'planadi va 4 ̊ haroratli zichroq suv. C suv havzalarining tubida paydo bo'ladi.Muzning issiqlik o'tkazuvchanligi pastligi va uni qoplagan qor qoplami suv havzalarini muzlashdan pastga qarab himoya qiladi va shu bilan suv havzalari aholisining qishda yashashi uchun sharoit yaratadi.

Muzliklar, muz qatlamlari, abadiy muzliklar, mavsumiy qor qoplami katta mintaqalar va umuman sayyora iqlimiga sezilarli ta'sir qiladi: hatto qorni hech qachon ko'rmaganlar ham Yerning qutblarida to'plangan massalarining nafasini his qilishadi, masalan, sathining uzoq muddatli tebranishlari Jahon okeani. Muz sayyoramizning paydo bo'lishi va unda tirik mavjudotlarning qulay yashashi uchun shunchalik muhimki, olimlar uning uchun maxsus muhit - kriyosferani ajratib ko'rsatishdi, u o'z egaliklarini atmosfera va er qobig'ining chuqurligiga cho'zadi. Tabiiy muz odatda suvdan ancha toza, chunki moddalarning (NH4F dan tashqari) muzda eruvchanligi juda past. Yerdagi umumiy muz zahiralari taxminan 30 million km3. Muzning katta qismi Antarktidada toʻplangan boʻlib, uning qatlami qalinligi 4 km ga etadi.