کریستال یخ کوچک. اسرار کریستال های یخ پیدایش و توسعه اعتیاد
Sheila, the War Golem از افزونه قابل دانلود " زندانی سنگی” از نظر قدرت و مهارت با تمام ماهواره ها تفاوت چشمگیری دارد. او از بدن سنگی و کریستال های کوچک خود با جلوه های مختلف به عنوان سلاح استفاده می کند و کریستال های بزرگ به عنوان زره او عمل می کنند. شما می توانید آنها را در طول بازی پیدا کنید، آنها مانند سلاح های معمولی یا در فروش از بازرگانان یافت می شوند. کریستال ها بر اساس نوع تأثیرات اعمال شده و منعکس شده تقسیم می شوند: معنوی، طبیعی، الکتریکی، یخ و آتش. بهترین ها کریستال های بی عیب و نقص هر نوع هستند. آنها نه تنها آمار پایه را تغییر می دهند، بلکه می توانند بر حمله، دفاع، ساختار، قدرت نیز تأثیر بگذارند... کریستال های زیادی را می توان در Kadash Thai پیدا کرد، جایی که شیلا پیشنهاد می دهد برای پیدا کردن اینکه از کجا آمده است و از چه کسی استفاده کرده است. باشد، و همچنین در فروش گارین در عوام اورزامار.
کریستال های کوچک برای شیلا در عصر اژدها: ریشه ها:
- کریستال آتش کوچک بی عیب و نقص- قدرت: 32; خسارت: 7.00; +3٪ شانس بحرانی ضربه غوغا، +4 آسیب از هر سلاح، +22.5٪ آسیب آتش.
- کریستال یخ بی عیب و نقص کوچک- قدرت: 32; خسارت: 7.00; +2 نفوذ زره، +10٪ شانس بحرانی. ضربه یا خنجر پشت، +22.5٪ آسیب سرما.
- کریستال الکتریکی بی عیب و نقص کوچک- قدرت: 32; خسارت: 7.00; +4 چابکی، +6 حمله، +22.5٪ آسیب الکتریکی.
- کریستال طبیعی بی عیب و نقص کوچک- قدرت: 32; خسارت: 7.00; +4 به قانون اساسی و برای بازیابی سلامتی در نبرد، +22.5٪ به آسیب نیروهای طبیعت.
- کریستال روحانی خرد شده کوچک- قدرت: 20; خسارت: 5.50; +5 درصد آسیب معنوی.
- کریستال معنوی ترک خورده کوچک- قدرت: 20; خسارت: 5.50; +10% آسیب معنوی.
کریستال های بزرگ برای شیلا در عصر اژدها: ریشه ها:
- کریستال بزرگ ترک خورده آتش- هیکل: 20; زره: 10.80; +20 مقاومت در برابر آتش.
- کریستال یخ ترک خورده بزرگ- هیکل: 20; زره: 10.80; +20 مقاومت در برابر سرما.
- کریستال الکتریکی ترک خورده بزرگ- هیکل: 20; زره: 10.80; +20 مقاومت الکتریسیته.
- کریستال طبیعی ترک خورده بزرگ- هیکل: 20; زره: 10.80; +20 مقاومت در برابر طبیعت.
- کریستال طبیعی بی عیب و نقص بزرگ- هیکل: 32; زره: 16.20; +1 قانون اساسی، +3 زره، +40 مقاومت طبیعت، +15 مقاومت فیزیکی.
- کریستال معنوی ترک خورده بزرگ- هیکل: 20; زره: 10.80; +20 مقاومت روح.
- کریستال معنوی خالص بزرگ- هیکل: 26; زره: 14.40; مقاومت روحی +30، +8٪ احتمال انعکاس جادوی خصمانه، +5 مقاومت روانی.
- کریستال معنوی بزرگ بی عیب و نقص- هیکل: 32; زره: 16.20; +1 به همه آمار، +40 مقاومت روحی، +12٪ احتمال انعکاس جادوی خصمانه، +15 مقاومت روانی.
O. V. Mosin، I. Ignatov (بلغارستان)
حاشیه نویسی اهمیت یخ در حفظ حیات در سیاره ما را نمی توان دست کم گرفت. یخ تاثیر زیادی بر شرایط زندگی و زندگی گیاهان و جانوران دارد انواع متفاوتفعالیت اقتصادی انسان پوشاندن آب، یخ به دلیل چگالی کم، نقش یک صفحه شناور در طبیعت را ایفا می کند و از رودخانه ها و مخازن در برابر یخ زدگی بیشتر محافظت می کند و زندگی ساکنان زیر آب را حفظ می کند. استفاده از یخ برای مقاصد مختلف (نگهداری برف، چیدمان گذرگاه‌های یخ و انبارهای همدما، یخ‌گذاری انبارها و معادن) موضوع تعدادی از بخش‌های علوم هواشناسی و مهندسی مانند فناوری یخ، فناوری برف، مهندسی است. همیشگی، و همچنین فعالیت های خدمات ویژه برای شناسایی یخ، حمل و نقل یخ شکن و برف پاک کن. یخ طبیعی برای نگهداری و خنک کردن مواد غذایی، فرآورده‌های بیولوژیکی و پزشکی استفاده می‌شود که مخصوصاً برای آن تولید و برداشت می‌شود و از آب ذوب شده تهیه شده از ذوب یخ در طب عامیانه برای افزایش متابولیسم و دفع سموم از بدن استفاده می‌شود. این مقاله خواننده را با خواص و تغییرات کمتر شناخته شده یخ آشنا می کند.
یخ شکل کریستالی آب است که طبق آخرین داده ها، چهارده تغییر ساختاری دارد. در میان آنها تغییرات کریستالی (یخ طبیعی) و بی شکل (یخ مکعبی) و تغییرات ناپایدار وجود دارد که در آرایش متقابل و خواص فیزیکی مولکول های آب که توسط پیوندهای هیدروژنی که شبکه بلوری یخ را تشکیل می دهند، با یکدیگر متفاوت هستند. همه آنها به جز موارد معمول یخ طبیعی I h که در یک شبکه شش ضلعی متبلور می شود، در شرایط عجیب و غریب - در دمای بسیار پایین یخ خشک و نیتروژن مایع و فشارهای بالای هزاران اتمسفر، زمانی که زوایای پیوندهای هیدروژنی در یک مولکول آب تغییر می کند و سیستم های کریستالی غیر از شش ضلعی تشکیل می شوند. شکل گرفته. چنین شرایطی یادآور شرایط کیهانی است و در زمین یافت نمی شود.
در طبیعت، یخ عمدتاً با یک نوع کریستالی نشان داده می شود که در یک شبکه شش ضلعی شبیه به ساختار الماس متبلور می شود، جایی که هر مولکول آب توسط چهار مولکول نزدیک به آن احاطه شده است که در فواصل مساوی از آن قرار دارند، برابر با 2.76 آنگستروم و قرار دارند. در راس یک چهار وجهی منظم. به دلیل عدد هماهنگی کم، ساختار یخ شبکه ای است که بر چگالی کم آن که 0.931 گرم بر سانتی متر مکعب است تأثیر می گذارد.
غیر معمول ترین خاصیت یخ، تنوع شگفت انگیز تظاهرات خارجی است. با همان ساختار کریستالی، می‌تواند کاملاً متفاوت به نظر برسد، به شکل تگرگ‌ها و یخ‌های شفاف، دانه‌های برف کرکی، پوسته براق متراکم از یخ یا توده‌های یخی غول‌پیکر. یخ در طبیعت به صورت قاره ای، شناور و یخ زیرزمینیو همچنین به صورت برف و سرما. در تمام مناطق سکونت انسان گسترده است. برف و یخ با جمع آوری در مقادیر زیاد، ساختارهای ویژه ای را با خواص اساسی متفاوت از کریستال ها یا دانه های برف تشکیل می دهند. یخ طبیعی عمدتاً توسط یخ با منشاء رسوبی دگرگونی تشکیل می شود که از بارش جامد جوی در نتیجه تراکم و تبلور مجدد بعدی تشکیل شده است. یکی از ویژگی های بارز یخ طبیعی دانه بندی و باند بودن است. دانه بندی به دلیل فرآیندهای تبلور مجدد است. هر دانه یخ یخ، کریستالی با شکل نامنظم است که به بلورهای دیگر در توده یخ نزدیک می شود، به گونه ای که برآمدگی های یک کریستال محکم در فرورفتگی های کریستال دیگر قرار می گیرند. به چنین یخی پلی کریستالی می گویند. در آن، هر کریستال یخ لایه‌ای از نازک‌ترین برگ‌ها است که در صفحه قاعده بر یکدیگر عمود بر جهت محور نوری کریستال همپوشانی دارند.
کل ذخایر یخ روی زمین حدود 30 میلیون تن تخمین زده می شود. کیلومتر 3(میز 1). بیشتر یخ در قطب جنوب متمرکز شده است، جایی که ضخامت لایه آن به 4 می رسد کیلومترهمچنین شواهدی از وجود یخ در سیارات منظومه شمسی و در دنباله دارها وجود دارد. یخ برای آب و هوای سیاره ما و سکونت موجودات زنده در آن به قدری مهم است که دانشمندان محیط خاصی را برای یخ تعیین کرده اند - کرایوسفر که مرزهای آن تا اتمسفر و در اعماق پوسته زمین گسترش می یابد.
Tab. یکی. کمیت، توزیع و طول عمر یخ.
- نوع یخ؛ وزن؛ منطقه توزیع؛ غلظت متوسط، g/cm2; نرخ افزایش وزن، گرم در سال؛ میانگین عمر، سال
- G; %؛ میلیون کیلومتر مربع؛ %
- یخچال های طبیعی؛ 2.4 1022; 98.95; 16.1; 10.9 سوشی؛ 1.48 105; 2.5 1018; 9580
- یخ زیرزمینی؛ 2 1020; 0.83; 21; 14.1 سوشی؛ 9.52 103; 6 1018; 30-75
- یخ دریا؛ 3.5 1019; 0.14; 26; 7.2 اقیانوس؛ 1.34 102; 3.3 1019; 1.05
- پوشش برفی؛ 1.0 1019; 0.04; 72.4; 14.2 زمین; 14.5; 2 1019; 0.3-0.5
- کوه های یخ؛ 7.6 1018; 0.03; 63.5; 18.7 اقیانوس; 14.3; 1.9 1018; 4.07
- یخ اتمسفر؛ 1.7 1018; 0.01; 510.1; 100 زمین; 3.3 10-1; 3.9 1020; 4 10-3
بلورهای یخ از نظر شکل و نسبت منحصر به فرد هستند. هر کریستال طبیعی در حال رشد، از جمله کریستال یخ از یخ، همیشه در تلاش برای ایجاد یک شبکه کریستالی ایده آل و منظم است، زیرا این از نقطه نظر حداقل انرژی داخلی آن سودمند است. همانطور که مشخص است هرگونه ناخالصی شکل کریستال را مخدوش می کند ، بنابراین در هنگام تبلور آب ، مولکول های آب ابتدا در شبکه ساخته می شوند و اتم های خارجی و مولکول های ناخالصی به مایع جابجا می شوند. و تنها زمانی که ناخالصی ها جایی برای رفتن ندارند، کریستال یخ شروع به ساختن آنها در ساختار خود می کند یا آنها را به شکل کپسول های توخالی با مایع غلیظ غیر یخ زده - آب نمک رها می کند. بنابراین، یخ دریا تازه است و حتی کثیف ترین آب ها با شفاف و یخ خالص. هنگامی که یخ ذوب می شود، ناخالصی ها را به آب نمک منتقل می کند. در مقیاس سیاره ای، پدیده یخ زدن و ذوب شدن آب، همراه با تبخیر و متراکم شدن آب، نقش یک فرآیند پاکسازی غول پیکر را ایفا می کند که در آن آب روی زمین دائماً در حال تصفیه شدن است.
Tab. 2. برخی از خواص فیزیکی یخ I.
ویژگی
معنی
توجه داشته باشید
ظرفیت گرمایی، کالری/(گرم درجه سانتیگراد) گرمای ذوب، کالری بر گرم گرمای تبخیر، کالری در گرم
0.51 (0°C) 79.69 677
با کاهش دما به شدت کاهش می یابد
ضریب انبساط حرارتی، 1/°C
9.1 10-5 (0 درجه سانتی گراد)
یخ پلی کریستالی
هدایت حرارتی، کالری/(سانتی متر بر ثانیه درجه سانتی گراد)
4.99 10 -3
یخ پلی کریستالی
ضریب شکست:
1.309 (-3°C)
یخ پلی کریستالی
هدایت الکتریکی خاص، اهم-1 سانتی متر-1
10-9 (0 درجه سانتیگراد)
انرژی فعال سازی ظاهری 11 کیلو کالری در مول
هدایت الکتریکی سطحی، اهم-1
10-10 (-11 درجه سانتی گراد)
انرژی فعال سازی ظاهری 32 کیلو کالری در مول
مدول الاستیسیته یانگ، dyne/cm2
9 1010 (-5 درجه سانتیگراد)
یخ پلی کریستالی
مقاومت، MN/m2: برش پارگی خرد کننده
2,5 1,11 0,57
یخ پلی کریستالی یخ پلی کریستالی یخ پلی کریستالی
ویسکوزیته دینامیکی، تعادل
یخ پلی کریستالی
انرژی فعال سازی در هنگام تغییر شکل و آرامش مکانیکی، کیلوکالری در مول
به طور خطی 0.0361 کیلوکالری / (mol ° C) از 0 به 273.16 K افزایش می یابد
توجه: 1 کالری/(گرم درجه سانتیگراد)=4.186 کیلوژول/(کیلوگرم K)؛ 1 اهم -1 سانتی متر -1 \u003d 100 سیم بر متر؛ 1 dyn = 10 -5 نیوتن ; 1 N = 1 کیلوگرم متر بر ثانیه؛ 1 Dyne/cm=10 -7 N/m; 1 کالری / (سانتی متر ثانیه درجه سانتی گراد) \u003d 418.68 وات / (m K)؛ 1 پویز \u003d گرم / سانتی متر بر ثانیه \u003d 10 -1 نیوتن ثانیه / متر مربع.
با توجه به توزیع گسترده یخ در زمین، تفاوت در خواص فیزیکی یخ (جدول 2) با خواص سایر مواد نقش مهمی در بسیاری از فرآیندهای طبیعی دارد. یخ دارای بسیاری از خواص و ناهنجاری های حیاتی دیگر است - ناهنجاری در چگالی، فشار، حجم و هدایت حرارتی. اگر هیچ پیوند هیدروژنی وجود نداشت که مولکول‌های آب را به کریستال متصل می‌کرد، یخ در دمای 90- درجه سانتیگراد ذوب می‌شد. اما به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب این اتفاق نمی افتد. یخ به دلیل چگالی کمتری که نسبت به آب دارد، پوششی شناور روی سطح آب ایجاد می کند که از رودخانه ها و مخازن در برابر یخ زدگی کف محافظت می کند، زیرا رسانایی حرارتی آن بسیار کمتر از آب است. در عین حال، کمترین چگالی و حجم در +3.98 درجه سانتیگراد مشاهده می شود (شکل 1). خنک شدن بیشتر آب تا 0 0 درجه سانتیگراد به تدریج منجر به کاهش نمی شود، بلکه منجر به افزایش حجم آن تقریباً 10٪ می شود، زمانی که آب به یخ تبدیل می شود. این رفتار آب نشان دهنده وجود همزمان دو فاز تعادلی در آب است - مایع و شبه بلوری، به قیاس با شبه بلورهایی که شبکه کریستالی آنها نه تنها ساختار تناوبی دارد، بلکه دارای محورهای تقارن با مرتبه های مختلف است. وجودی که قبلاً با عقاید بلورشناسان در تضاد بود. این نظریه که برای اولین بار توسط فیزیکدان نظری معروف داخلی Ya.I. Frenkel ارائه شد، بر این فرض استوار است که برخی از مولکول های مایع ساختاری شبه کریستالی تشکیل می دهند، در حالی که بقیه مولکول ها آزادانه شبیه گاز هستند. حرکت از طریق حجم توزیع مولکول ها در یک همسایگی کوچک از هر مولکول ثابت آب دارای نظم خاصی است که تا حدودی یادآور کریستالی است، اگرچه شل تر است. به همین دلیل، گاهی اوقات ساختار آب را شبه بلوری یا کریستال مانند می نامند، یعنی دارای تقارن و وجود نظم در آرایش متقابل اتم ها یا مولکول ها.
برنج. یکی. وابستگی حجم خاص یخ و آب به دما
خاصیت دیگر این است که سرعت جریان یخ با انرژی فعال سازی نسبت مستقیم و با دمای مطلق نسبت معکوس دارد، به طوری که با کاهش دما، یخ در خواص خود به جسم کاملاً جامد نزدیک می شود. به طور متوسط، در دمای نزدیک به ذوب، سیالیت یخ 10 6 برابر بیشتر از سیالیت سنگ ها است. یخ به دلیل سیال بودن در یک جا جمع نمی شود، بلکه دائماً به شکل یخچال در حرکت است. رابطه بین سرعت جریان و تنش در یخ چند کریستالی هذلولی است. با توصیف تقریبی آن توسط یک معادله توان، توان با افزایش ولتاژ افزایش می‌یابد.
نور مرئی عملاً توسط یخ جذب نمی شود، زیرا پرتوهای نور از کریستال یخ عبور می کنند، اما تابش ماوراء بنفش و بیشتر تابش مادون قرمز خورشید را مسدود می کند. در این مناطق از طیف، یخ کاملا سیاه به نظر می رسد، زیرا ضریب جذب نور در این مناطق از طیف بسیار بالا است. برخلاف کریستال های یخ، نور سفیدی که روی برف می افتد جذب نمی شود، بلکه بارها در کریستال های یخ شکسته شده و از چهره آنها منعکس می شود. به همین دلیل برف سفید به نظر می رسد.
با توجه به بازتاب بسیار بالای یخ (45/0) و برف (تا 95/0)، مساحت تحت پوشش آنها به طور متوسط حدود 72 میلیون هکتار در سال است. کیلومتر 2در عرض های جغرافیایی بالا و میانی هر دو نیمکره، گرمای خورشیدی را 65٪ کمتر از حد معمول دریافت می کند و منبع قدرتمندی برای خنک کننده سطح زمین است که تا حد زیادی منطقه جغرافیایی اقلیمی مدرن را تعیین می کند. در تابستان، در مناطق قطبی، تابش خورشیدی بیشتر از کمربند استوایی است، با این وجود، دما پایین می ماند، زیرا بخش قابل توجهی از گرمای جذب شده صرف ذوب یخ می شود که گرمای ذوب بسیار بالایی دارد.
از دیگر خواص غیرعادی یخ می توان به تولید تابش الکترومغناطیسی توسط کریستال های در حال رشد آن اشاره کرد. مشخص است که بیشتر ناخالصی های حل شده در آب هنگام شروع رشد به یخ منتقل نمی شوند. آنها یخ می زنند. بنابراین، حتی در کثیف ترین گودال، فیلم یخ تمیز و شفاف است. در این حالت، ناخالصی ها در مرز محیط جامد و مایع، به صورت دو لایه بار الکتریکی با علائم مختلف جمع می شوند که باعث اختلاف پتانسیل قابل توجهی می شود. لایه ناخالصی باردار همراه با مرز پایین حرکت می کند یخ جوانو امواج الکترومغناطیسی ساطع می کند. با تشکر از این، فرآیند کریستالیزاسیون را می توان با جزئیات مشاهده کرد. بنابراین، کریستالی که به شکل سوزن رشد می‌کند، متفاوت از کریستالی که با فرآیندهای جانبی پوشانده شده است، تابش می‌کند، و تابش دانه‌های در حال رشد با تابش زمانی که کریستال‌ها می‌شکنند، متفاوت است. با توجه به شکل، توالی، فرکانس و دامنه پالس های تابش، می توان تعیین کرد که یخ با چه سرعتی یخ می زند و چه نوع ساختار یخی تشکیل شده است.
اما شگفت‌انگیزترین چیز در مورد ساختار یخ این است که مولکول‌های آب در دماهای پایین و فشار بالا در داخل نانولوله‌های کربنی می‌توانند به شکل مارپیچ دوتایی متبلور شوند که یادآور مولکول‌های DNA است. این را آزمایش‌های رایانه‌ای اخیر دانشمندان آمریکایی به رهبری شیائو چنگ زنگ از دانشگاه نبراسکا (ایالات متحده آمریکا) ثابت کرده است. برای اینکه آب در یک آزمایش شبیه سازی شده به شکل مارپیچ درآید، آن را در نانولوله هایی با قطر 1.35 تا 1.90 نانومتر تحت فشار بالا که از 10 تا 40000 اتمسفر متغیر بود، قرار دادند و دمای 23- درجه سانتی گراد تعیین شد. انتظار می رفت که آب در همه موارد یک ساختار لوله ای نازک را تشکیل دهد. با این حال، این مدل نشان داد که در قطر نانولوله 1.35 نانومتر و فشار خارجی 40000 اتمسفر، پیوندهای هیدروژنی در ساختار یخ خمیده شدند که منجر به تشکیل یک مارپیچ دو جداره - داخلی و خارجی شد. در این شرایط، دیواره داخلی به شکل یک مارپیچ چهارگانه پیچ خورده است و دیواره بیرونی از چهار مارپیچ دوتایی شبیه به یک مولکول DNA تشکیل شده است (شکل 2). این واقعیت می تواند به عنوان تاییدی بر ارتباط بین ساختار مولکول DNA بسیار مهم و ساختار خود آب و این که آب به عنوان ماتریس برای سنتز مولکول های DNA عمل می کند.
برنج. 2. مدل کامپیوتری ساختار آب منجمد در نانولوله‌ها، شبیه به یک مولکول DNA (عکس از New Scientist، 2006)
یکی دیگر از مهمترین خواص آب کشف و بررسی شده است اخیرا، در این واقعیت نهفته است که آب توانایی به خاطر سپردن اطلاعات مربوط به اثرات گذشته را دارد. این اولین بار توسط محقق ژاپنی ماسارو ایموتو و هموطن ما استانیسلاو زنین اثبات شد، که یکی از اولین کسانی بود که یک نظریه خوشه ای از ساختار آب، متشکل از همکاران حلقوی یک ساختار چند وجهی حجیم - خوشه هایی با فرمول کلی (H) ارائه کرد. 2 O) n، که در آن n، طبق داده های اخیر، می تواند به صدها و حتی هزاران واحد برسد. به دلیل وجود خوشه ها در آب است که آب دارای خواص اطلاعاتی است. محققان از فرآیندهای انجماد آب به صورت میکروکریستال های یخ که بر روی آن با میدان های الکترومغناطیسی و آکوستیک، ملودی ها، دعاها، کلمات یا افکار مختلف عمل می کنند، عکس گرفتند. معلوم شد که تحت تأثیر اطلاعات مثبت در قالب ملودی ها و کلمات زیبا، یخ به کریستال های شش ضلعی متقارن منجمد شده است. در جایی که موسیقی غیر ریتمیک، کلمات خشمگین و توهین آمیز به گوش می رسید، برعکس، آب به کریستال های آشفته و بی شکل منجمد می شد. این گواه بر این است که آب ساختار خاصی دارد که به تأثیرات اطلاعات خارجی حساس است. احتمالاً مغز انسان که از 85 تا 90 درصد آب تشکیل شده است، تأثیر ساختاری قوی روی آب دارد.
کریستال های ایموتو هم علاقه و هم انتقاد ناکافی را برمی انگیزد. اگر با دقت به آنها نگاه کنید، می بینید که ساختار آنها از شش تاپ تشکیل شده است. اما تجزیه و تحلیل دقیق تر نشان می دهد که دانه های برف در زمستان ساختار یکسانی دارند، همیشه متقارن و با شش قسمت بالا. ساختارهای متبلور تا چه اندازه حاوی اطلاعاتی در مورد محیطی هستند که در آن ایجاد شده اند؟ ساختار دانه های برف می تواند زیبا یا بی شکل باشد. این نشان می دهد که نمونه کنترل (ابر در اتمسفر) که در آن رخ می دهند همان تأثیر شرایط اولیه را روی آنها دارد. شرایط اولیه فعالیت خورشیدی، دما، میدان های ژئوفیزیکی، رطوبت و غیره است. همه اینها به این معنی است که از به اصطلاح. گروه متوسط ، می توان نتیجه گرفت که ساختار قطرات آب و سپس دانه های برف تقریباً یکسان است. جرم آنها تقریباً یکسان است و با سرعتی مشابه در جو حرکت می کنند. در جو، آنها به شکل دادن به ساختارهای خود و افزایش حجم ادامه می دهند. حتی اگر در قسمت‌های مختلف ابر تشکیل شده باشند، همیشه تعداد مشخصی دانه‌های برف در یک گروه وجود دارد که تقریباً در شرایط یکسان به وجود آمده‌اند. و پاسخ به این سوال که اطلاعات مثبت و منفی در مورد دانه های برف چیست را می توان در Emoto یافت. در شرایط آزمایشگاهی، اطلاعات منفی (زلزله، ارتعاشات صوتی نامطلوب برای شخص و غیره) کریستال نمی‌سازد، بلکه اطلاعات مثبت درست برعکس است. بسیار جالب است که یک عامل تا چه حد می تواند ساختارهای مشابه یا مشابه دانه های برف را تشکیل دهد. بیشترین چگالی آب در دمای 4 درجه سانتی گراد مشاهده می شود. از نظر علمی ثابت شده است که چگالی آب زمانی کاهش می‌یابد که کریستال‌های یخ شش ضلعی شروع به تشکیل شدن می‌کنند، زیرا دما به زیر صفر می‌رسد. این نتیجه عمل پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب است.
دلیل این ساختاربندی چیست؟ کریستال ها جامد هستند و اتم ها، مولکول ها یا یون های تشکیل دهنده آنها در یک ساختار منظم و تکرار شونده در سه بعد فضایی قرار گرفته اند. ساختار کریستال های آب کمی متفاوت است. به گفته آیزاک، تنها 10 درصد از پیوندهای هیدروژنی موجود در یخ کووالانسی هستند، یعنی. با اطلاعات نسبتاً پایدار پیوندهای هیدروژنی بین اکسیژن یک مولکول آب و هیدروژن مولکول دیگر بیشترین حساسیت را نسبت به تأثیرات خارجی دارند. طیف آب در هنگام تشکیل بلورها از نظر زمانی نسبتاً متفاوت است. با توجه به تأثیر تبخیر گسسته یک قطره آب که توسط آنتونوف و یوسکسلیف ثابت شده و وابستگی آن به حالت های انرژی پیوندهای هیدروژنی، می توان به دنبال پاسخی در مورد ساختار بلورها بود. هر قسمت از طیف به کشش سطحی قطرات آب بستگی دارد. شش قله در این طیف وجود دارد که نشان دهنده انشعابات دانه های برف است.
بدیهی است که در آزمایشات Emoto، نمونه اولیه «کنترل» بر ظاهر کریستال ها تأثیر دارد. به این معنی که پس از قرار گرفتن در معرض یک عامل خاص، می توان انتظار تشکیل چنین کریستال هایی را داشت. تقریباً غیرممکن است که کریستال های یکسان بدست آورید. هنگام آزمایش تأثیر کلمه "عشق" بر روی آب، Emoto به وضوح نشان نمی دهد که آیا این آزمایش با نمونه های مختلف انجام شده است یا خیر.
برای آزمایش اینکه آیا تکنیک Emoto به اندازه کافی متمایز است یا خیر، آزمایش‌های دوسوکور مورد نیاز است. اثبات آیزاک مبنی بر اینکه 10 درصد مولکول های آب پس از انجماد پیوند کووالانسی تشکیل می دهند به ما نشان می دهد که آب هنگام یخ زدن از این اطلاعات استفاده می کند. دستاورد Emoto، حتی بدون آزمایش‌های دوسوکور، در رابطه با خواص اطلاعاتی آب بسیار مهم است.
دانه برف طبیعی، ویلسون بنتلی، 1925
دانه برف Emoto که از آب طبیعی به دست می آید
یکی از دانه های برف طبیعی است و دیگری توسط Emoto ایجاد شده است که نشان می دهد تنوع در طیف آب بی حد و حصر نیست.
زلزله، صوفیه، 4.0 ریشتر، 15 نوامبر 2008،
دکتر. ایگناتوف، 2008©، پروفسور. دستگاه آنتونوف ©
این رقم نشان دهنده تفاوت نمونه شاهد با نمونه های گرفته شده در روزهای دیگر است. مولکول های آب پرانرژی ترین پیوندهای هیدروژنی موجود در آب و همچنین دو قله در طیف را در طول یک پدیده طبیعی می شکنند. این مطالعه با استفاده از دستگاه آنتونوف انجام شد. نتیجه بیوفیزیکی کاهش نشاط بدن در هنگام زلزله را نشان می دهد. در هنگام زلزله، آب نمی تواند ساختار خود را در دانه های برف آزمایشگاه Emoto تغییر دهد. شواهدی مبنی بر تغییر در هدایت الکتریکی آب در هنگام زلزله وجود دارد.
در سال 1963، اراستو امپمبا، دانش آموز تانزانیایی متوجه شد که آب گرم سریعتر از آب سرد یخ می زند. این پدیده اثر Mpemba نامیده می شود. اگرچه ارسطو، فرانسیس بیکن و رنه دکارت به خاصیت منحصر به فرد آب خیلی زودتر توجه کرده بودند. این پدیده بارها توسط تعدادی آزمایش مستقل ثابت شده است. آب خاصیت عجیب دیگری هم دارد. به نظر من توضیح این موضوع به شرح زیر است: طیف انرژی غیرتعادلی دیفرانسیل (DNES) آب جوشانده نسبت به نمونه ای که در دمای اتاق گرفته شده است دارای انرژی متوسط کمتری از پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب است. به منظور شروع به ساختار بلورها و یخ زدن.
کلید ساختار یخ و خواص آن در ساختار کریستال آن نهفته است. بلورهای تمام تغییرات یخ از مولکول های آب H 2 O ساخته شده اند که توسط پیوندهای هیدروژنی به قاب های مشبک سه بعدی با آرایش خاصی از پیوندهای هیدروژنی متصل شده اند. مولکول آب را می توان به سادگی به عنوان یک چهار وجهی (هرمی با پایه مثلثی) تصور کرد. در مرکز آن یک اتم اکسیژن است که در حالت هیبریداسیون sp 3 قرار دارد و در دو راس - توسط یک اتم هیدروژن که یکی از الکترون های 1s آن در تشکیل یک کووالانسی نقش دارد. N-درباره اتصالبا اکسیژن دو رأس باقی مانده توسط جفت الکترون های اکسیژن جفت نشده اشغال می شوند که در تشکیل پیوندهای درون مولکولی شرکت نمی کنند، بنابراین آنها را تنها می نامند. شکل فضایی مولکول H 2 O با دافعه متقابل اتم های هیدروژن و جفت الکترون های تنها اتم اکسیژن مرکزی توضیح داده می شود.
پیوند هیدروژنی در شیمی برهمکنش های بین مولکولی مهم است و توسط نیروهای الکترواستاتیک ضعیف و برهمکنش های دهنده-گیرنده هدایت می شود. زمانی اتفاق می‌افتد که اتم هیدروژن دارای کمبود الکترون یک مولکول آب با جفت الکترون تنها اتم اکسیژن مولکول آب همسایه (О-Н…О) برهمکنش می‌کند. ویژگی متمایزپیوند هیدروژنی استحکام نسبتاً کمی دارد. این پیوند 5-10 برابر ضعیف تر از پیوند کووالانسی شیمیایی است. از نظر انرژی، پیوند هیدروژنی یک موقعیت میانی بین پیوند شیمیایی و برهمکنش‌های واندروالسی است که مولکول‌ها را در فاز جامد یا مایع نگه می‌دارد. هر مولکول آب در یک کریستال یخ می تواند به طور همزمان چهار پیوند هیدروژنی با مولکول های همسایه دیگر در زوایای کاملاً تعریف شده برابر با 109 درجه 47 "در رئوس چهار وجهی ایجاد کند که اجازه تشکیل ساختار متراکم را در هنگام یخ زدن آب نمی دهد (شکل 3) در ساختارهای یخی I، Ic، VII و VIII این چهار وجهی منظم است، در ساختارهای یخ II، III، V و VI، چهار وجهی به طور محسوسی اعوجاج دارند. در ساختارهای یخ VI، VII و VIII، دو سیستم های متقاطع پیوندهای هیدروژنی را می توان تشخیص داد.این چارچوب نامرئی پیوندهای هیدروژنی، مولکول های آب را به شکل شبکه ای مرتب می کند، ساختاری شبیه یک لانه زنبوری شش ضلعی با کانال های داخلی توخالی است. اگر یخ گرم شود، ساختار شبکه از بین می رود: آب. مولکول ها شروع به سقوط در حفره های شبکه می کنند که منجر به ساختار متراکم تر مایع می شود - این توضیح می دهد که چرا آب از یخ سنگین تر است.
برنج. 3. تشکیل پیوند هیدروژنی بین چهار مولکول H 2 O (گلوله های قرمز نشان دهنده اتم های اکسیژن مرکزی و توپ های سفید نشان دهنده اتم های هیدروژن هستند)
ویژگی پیوندهای هیدروژنی و فعل و انفعالات بین مولکولی، مشخصه ساختار یخ، در آب مذاب حفظ می شود، زیرا تنها 15٪ از تمام پیوندهای هیدروژنی در طول ذوب یک کریستال یخ از بین می روند. بنابراین، پیوند ذاتی یخ بین هر مولکول آب و چهار همسایه آن ("ترتیب برد کوتاه") نقض نمی شود، اگرچه شبکه چارچوب اکسیژن پراکنده تر است. پیوندهای هیدروژنی نیز می توانند در زمان جوشیدن آب حفظ شوند. پیوندهای هیدروژنی فقط در بخار آب وجود ندارد.
یخ که در فشار اتمسفر تشکیل می شود و در دمای 0 درجه سانتی گراد ذوب می شود، آشناترین ماده است، اما هنوز کاملاً درک نشده است. بسیاری از ساختار و خواص آن غیر معمول به نظر می رسد. در گره‌های شبکه بلوری یخ، اتم‌های اکسیژن چهار وجهی مولکول‌های آب به‌طور منظم چیده شده‌اند و شش ضلعی‌های منظم مانند لانه زنبوری شش ضلعی را تشکیل می‌دهند و اتم‌های هیدروژن موقعیت‌های مختلفی را بر روی پیوندهای هیدروژنی که اتم‌های اکسیژن را به هم متصل می‌کنند، اشغال می‌کنند. شکل 4). بنابراین، شش جهت گیری معادل مولکول های آب نسبت به همسایگانشان وجود دارد. برخی از آنها مستثنی هستند، زیرا حضور دو پروتون در یک پیوند هیدروژنی در همان زمان بعید است، اما عدم اطمینان کافی در جهت گیری مولکول های آب وجود دارد. این رفتار اتم‌ها غیر معمول است، زیرا در یک ماده جامد همه اتم‌ها از قانون یکسانی پیروی می‌کنند: یا اتم‌هایی هستند که به شیوه‌ای منظم چیده شده‌اند و سپس کریستال هستند یا به‌طور تصادفی، و سپس یک ماده بی‌شکل است. چنین ساختار غیرمعمولی را می توان در اکثر تغییرات یخ - Ih، III، V، VI، و VII (و ظاهراً در Ic) (جدول 3) و در ساختار یخ II، VIII، و IX، آب مشاهده کرد. مولکول ها به صورت جهتی مرتب شده اند. به گفته جی برنال، یخ نسبت به اتم های اکسیژن کریستالی و نسبت به اتم های هیدروژن شیشه ای است.
برنج. چهار. ساختار یخ با پیکربندی شش ضلعی طبیعی I h
تحت شرایط دیگر، به عنوان مثال، در فضا در فشارهای بالا و دماهای پایین، یخ به طور متفاوتی متبلور می شود و شبکه های کریستالی و تغییرات دیگری را تشکیل می دهد (مکعب، مثلثی، چهارضلعی، مونوکلینیک و غیره) که هر کدام ساختار و شبکه کریستالی خاص خود را دارند. جدول 3). ساختارهای یخ با تغییرات مختلف توسط محققان روسی، دکترای علوم شیمی محاسبه شد. G.G. Malenkov و Ph.D. E.A. Zheligovskaya از موسسه شیمی فیزیک و الکتروشیمی. A.N. فرومکین از آکادمی علوم روسیه. اگر دما از -170 درجه سانتیگراد تجاوز نکند، تغییرات یخ II، III و V برای مدت طولانی در فشار اتمسفر باقی می مانند (شکل 5). هنگامی که تقریباً تا 150- درجه سانتیگراد خنک می شود، یخ طبیعی به یخ مکعبی تبدیل می شود که از مکعب ها و هشت وجهی هایی به اندازه چند نانومتر تشکیل شده است. یخ Ic نیز گاهی اوقات هنگام یخ زدن آب در مویرگ ها ظاهر می شود که ظاهراً با تعامل آب با مواد دیواره و تکرار ساختار آن تسهیل می شود. اگر دما کمی بالاتر از -110 درجه سانتیگراد باشد، کریستالهایی از یخ آمورف شیشه ای متراکم تر و سنگین تر با چگالی 0.93 گرم بر سانتی متر مکعب بر روی بستر فلزی تشکیل می شود. هر دوی این شکل های یخ می توانند به طور خود به خود به یخ شش ضلعی تبدیل شوند و هر چه سریعتر، دما بالاتر باشد.
Tab. 3. برخی از تغییرات یخ و پارامترهای فیزیکی آنها.
تغییر
ساختار کریستالی
طول پیوند هیدروژنی، Å
زوایای H-O-Hدر چهار وجهی، 0
شش ضلعی
مکعبی
سه ضلعی
چهار ضلعی
مونوکلینیک
چهار ضلعی
مکعبی
مکعبی
چهار ضلعی
توجه داشته باشید. 1 Å = 10 -10 متر
برنج. 5. نمودار حالت یخ های کریستالی با تغییرات مختلف.
همچنین یخ های پرفشار - II و III از تغییرات مثلثی و چهار ضلعی وجود دارد که از جریب های توخالی تشکیل شده توسط عناصر موجدار شش ضلعی تشکیل شده است که نسبت به یکدیگر به میزان یک سوم جابجا شده اند (شکل 6 و شکل 7). این یخ ها در حضور گازهای نجیب هلیم و آرگون تثبیت می شوند. در ساختار یخ V اصلاح مونوکلینیک، زاویه بین اتم‌های اکسیژن همسایه از 860 تا 132 درجه متغیر است که با زاویه پیوند در مولکول آب که 105 درجه و 47 دقیقه است بسیار متفاوت است. Ice VI اصلاح چهار ضلعی شامل دو قاب است که به یکدیگر وارد شده اند، که بین آنها پیوند هیدروژنی وجود ندارد، در نتیجه یک شبکه کریستالی با مرکز بدن تشکیل می شود (شکل 8). ساختار یخ VI بر اساس هگزامرها - بلوک هایی از شش مولکول آب است. پیکربندی آنها دقیقاً ساختار یک خوشه آب پایدار را تکرار می کند که توسط محاسبات ارائه شده است. یخ‌های VII و VIII اصلاح مکعبی، که فرم‌های مرتب شده در دمای پایین یخ VII هستند، ساختاری مشابه با چارچوب‌هایی از یخ دارند که من در یکدیگر قرار داده شده‌اند. با افزایش فشار بعدی، فاصله بین اتم های اکسیژن در شبکه کریستالی یخ VIIو VIII کاهش می یابد، در نتیجه ساختار یخ X تشکیل می شود که در آن اتم های اکسیژن در یک شبکه منظم قرار گرفته اند و پروتون ها مرتب می شوند.
برنج. 7. پیکربندی Ice of III.
یخ XI با خنک کردن عمیق یخ در ساعت با افزودن قلیایی زیر 72 کلوین در فشار معمولی تشکیل می شود. در این شرایط، نقص کریستال هیدروکسیل ایجاد می شود که به بلور یخ در حال رشد اجازه می دهد تا ساختار خود را تغییر دهد. Ice XI دارای یک شبکه کریستالی لوزی شکل با آرایش منظم پروتون ها است و به طور همزمان در بسیاری از مراکز تبلور در نزدیکی نقص های هیدروکسیل کریستال تشکیل می شود.
برنج. هشت. پیکربندی Ice VI.
در میان یخ ها، فرم های IV و XII غیر پایدار نیز وجود دارد که طول عمر آنها ثانیه است که زیباترین ساختار را دارند (شکل 9 و شکل 10). برای به دست آوردن یخ ناپایدار، لازم است یخ I h را تا فشار 1.8 GPa در دمای نیتروژن مایع فشرده کنید. این یخ‌ها بسیار راحت‌تر تشکیل می‌شوند و به ویژه زمانی که آب سنگین فوق‌سرد شده تحت فشار قرار می‌گیرد، پایدار هستند. یکی دیگر از اصلاحات فراپایدار - یخ IX در طول فوق خنک سازی تشکیل می شود یخ IIIو اساساً شکل دمای پایین آن را نشان می دهد.
برنج. 9. Ice IV-پیکربندی.
برنج. ده. پیکربندی Ice XII.
دو تغییر آخر یخ - با مونوکلینیک XIII و پیکربندی لوزی چهاردهم توسط دانشمندان آکسفورد (بریتانیا) اخیراً - در سال 2006 کشف شد. این فرض که کریستال های یخ با شبکه های مونوکلینیک و لوزی باید وجود داشته باشند دشوار بود: ویسکوزیته آب در دمای -160 درجه سانتیگراد بسیار بالا است و برای مولکول های آب فوق سرد شده خالص به سختی می توان در چنین مقداری کنار هم قرار گیرد. که یک هسته کریستالی تشکیل می شود. این با کمک یک کاتالیزور - اسید هیدروکلریک که تحرک مولکول های آب را در دماهای پایین افزایش می دهد به دست آمد. در زمین، چنین تغییراتی از یخ نمی تواند شکل بگیرد، اما می تواند در فضا در سیارات سرد شده و ماهواره ها و دنباله دارهای یخ زده وجود داشته باشد. بنابراین، محاسبه چگالی و شار حرارتی از سطح ماهواره‌های مشتری و زحل به ما امکان می‌دهد ادعا کنیم که گانیمد و کالیستو باید پوسته یخی داشته باشند که در آن یخ‌های I، III، V و VI متناوب باشند. در تیتان، یخ نه یک پوسته، بلکه یک گوشته تشکیل می‌دهد که لایه داخلی آن از یخ VI، سایر یخ‌های پرفشار و هیدرات‌های clathrate تشکیل شده است و یخ Ih در بالای آن قرار دارد.
برنج. یازده. تنوع و شکل دانه های برف در طبیعت
در بالای جو زمین در دماهای پایین، آب از چهار وجهی متبلور می شود و یخ شش ضلعی Ih را تشکیل می دهد. مرکز تشکیل بلورهای یخ ذرات غبار جامد است که توسط باد به اتمسفر فوقانی بلند می شوند. سوزن‌ها در اطراف این میکروکریستال جنینی یخ در شش جهت متقارن رشد می‌کنند که توسط مولکول‌های آب منفرد تشکیل شده‌اند که روی آن فرآیندهای جانبی - دندریت‌ها رشد می‌کنند. دما و رطوبت هوای اطراف دانه برف یکسان است، بنابراین در ابتدا به شکل متقارن است. با تشکیل دانه های برف، به تدریج در لایه های پایینی جو فرو می روند، جایی که دما بالاتر است. در اینجا ذوب رخ می دهد و شکل هندسی ایده آل آنها مخدوش می شود و دانه های برف مختلفی را تشکیل می دهد (شکل 11).
با ذوب بیشتر، ساختار شش ضلعی یخ از بین می رود و مخلوطی از پیوندهای حلقوی خوشه ها و همچنین از سه، چهار، پنج، شش ضلعی آب (شکل 12) و مولکول های آب آزاد تشکیل می شود. مطالعه ساختار خوشه های تشکیل شده اغلب به طور قابل توجهی دشوار است، زیرا، طبق داده های مدرن، آب مخلوطی از خوشه های مختلف خنثی (H 2 O) n و یون های خوشه باردار آنها [H 2 O] + n و [H است. 2 O] - n که در تعادل دینامیکی بین با طول عمر 10 -11 -10 -12 ثانیه هستند.
برنج. 12.خوشه های احتمالی آب (a-h) از ترکیب (H2O) n، که در آن n = 5-20.
خوشه ها به دلیل وجود وجه های بیرون زده پیوندهای هیدروژنی قادر به برهم کنش با یکدیگر هستند و ساختارهای چندوجهی پیچیده تری مانند شش وجهی، هشت وجهی، ایکوز وجهی و دوازده وجهی را تشکیل می دهند. بنابراین، ساختار آب با جامدات به اصطلاح افلاطونی (چهار وجهی، شش‌وجهی، هشت‌وجهی، ایکوز وجهی و دوازده‌وجهی) مرتبط است که به نام فیلسوف یونان باستان و هندسه‌سنج افلاطون که آنها را کشف کرده است، که شکل آنها با نسبت طلایی تعیین می‌شود. (شکل 13).
برنج. 13. جامدات افلاطونی که شکل هندسی آنها با نسبت طلایی تعیین می شود.
تعداد رئوس (B)، وجه‌ها (G) و یال‌ها (P) در هر چند وجهی فضایی با این رابطه توصیف می‌شود:
C + D = P + 2
نسبت تعداد رئوس (B) یک چندوجهی منظم به تعداد یال‌های (P) یکی از وجوه آن برابر است با نسبت تعداد وجوه (G) همان چند وجهی به تعداد یال‌ها ( پ) بیرون آمدن از یکی از رئوس آن. برای یک چهار وجهی، این نسبت 4:3، برای یک شش وجهی (6 وجه) و یک هشت وجهی (8 وجه) - 2:1، و برای یک دوازده وجهی (12 وجه) و یک ایکو وجهی (20 وجه) - 4:1 است.
ساختار خوشه های آب چند وجهی محاسبه شده توسط دانشمندان روسی با استفاده از روش های مدرن تجزیه و تحلیل تایید شد: طیف سنجی تشدید مغناطیسی پروتون، طیف سنجی لیزری فمتوثانیه، پرتو ایکس و پراش نوترون بر روی کریستال های آب. کشف خوشه های آب و توانایی آب برای ذخیره اطلاعات، دو کشف مهم هزاره بیست و یکم هستند. این به وضوح ثابت می کند که طبیعت با تقارن به شکل دقیق مشخص می شود شکل های هندسیو نسبت های مشخصه کریستال های یخ.
ادبیات.
1. Belyanin V.، Romanova E. Life، مولکول آب و نسبت طلایی // علم و زندگی، 2004، جلد 10، شماره 3، ص. 23-34.
2. Shumsky P. A.، مبانی علم یخ ساختاری. - مسکو، 1955b ص. 113.
3. Mosin O.V., Ignatov I. آگاهی از آب به عنوان ماده حیات. // آگاهی و واقعیت فیزیکی. 2011، T 16، شماره 12، ص. 9-22.
4. Petryanov I. V. غیر معمول ترین ماده در جهان. مسکو، آموزش، 1981، ص. 51-53.
5 Eisenberg D, Kautsman V. ساختار و خواص آب. - لنینگراد، Gidrometeoizdat، 1975، ص. 431.
6. Kulsky L. A.، Dal V. V.، Lenchina L. G. آب آشنا و مرموز است. - کیف، مدرسه رودیانسک، 1982، ص. 62-64.
7. G. N. Zatsepina، ساختار و خواص آب. - مسکو، ویرایش. دانشگاه دولتی مسکو، 1974، ص. 125.
8. Antonchenko V. Ya., Davydov N. S., Ilyin V. V. Fundamentals of Water Physics - Kyiv, Naukova Dumka, 1991, p. 167.
9. Simonite T. یخ شبیه DNA "دیده شده" در داخل نانولوله های کربنی // New Scientist, V. 12, 2006.
10. Emoto M. پیام های آب. کدهای مخفیکریستال های یخ - صوفیه، 2006. ص. 96.
11. S. V. Zenin و B. V. Tyaglov, Nature of Hydrophobic Interaction. وقوع میدان های جهت گیری در محلول های آبی // مجله شیمی فیزیک، 1994، V. 68، شماره 3، ص. 500-503.
12. Pimentel J.، McClellan O. اتصال هیدروژن - مسکو، ناوکا، 1964، ص. 84-85.
13. Bernal J., Fowler R. Structure of water and ionic solutions // Uspekhi fizicheskikh nauk, 1934, ج 14, شماره 5, ص. 587-644.
14. Hobza P., Zahradnik R. مجتمع های بین مولکولی: نقش سیستم های واندروالس در شیمی فیزیک و رشته های زیستی. - مسکو، میر، 1989، ص. 34-36.
15. E. R. Pounder, Physics of Ice, ترجمه. از انگلیسی. - مسکو، 1967، ص. 89.
16. Komarov S. M. الگوهای یخ فشار بالا. // شیمی و زندگی، 1386، شماره 2، صص 48-51.
17. E. A. Zheligovskaya و G. G. Malenkov. یخ کریستالی // یوسپخی خیمی، 1385، شماره 75، ص. 64.
18. Fletcher N. H. فیزیک شیمیایی یخ، کامبریج، 1970.
19. Nemukhin A. V. تنوع خوشه ها // مجله شیمی روسیه، 1996، جلد 40، شماره 2، ص. 48-56.
20. Mosin O.V., Ignatov I. ساختار آب و واقعیت فیزیکی. // شعور و واقعیت فیزیکی، 1390، ج 16، ش 9، ص. 16-32.
21. ایگناتوف I. پزشکی بیوانرژیک. منشأ ماده زنده، حافظه آب، بیورزونانس، زمینه های بیوفیزیکی. - GaiaLibris، صوفیه، 2006، ص. 93.
کریستال های یخ
توضیحات جایگزینپدیده جوی
نوع بارش
نقاشی هنرمند زمستانی با یک رنگ
سرمازدگی
میعانات کریستالی رطوبت هوا
پدیده آب و هوا
موهای خاکستری روی درخت
آبی، آبی، دراز کشیده روی سیم ها (آهنگ)
لایه ای از کریستال های یخ روی یک سطح خنک شده
لایه نازکی از کریستال های یخ که در اثر تبخیر روی سطح خنک کننده ایجاد می شود
لایه نازکی از برف روی سطح خنک کننده
کریستال های یخ از بخار آب موجود در هوا تشکیل شده اند
. شبنم "سفت".
برند یخچال روسی
لایه نازکی از برف در اثر تبخیر تشکیل شد
ته نشینی
سیب زمینی کاناپه آبی روی سیم
. "و نه برف و نه یخ، بلکه درختان را با نقره از بین می برد" (معمای)
بارش سفید
یخ زدگی روی سیم ها
بارندگی روی درختان
درختان را در زمستان می پوشاند
درخت لباس زمستانی
شبنم برف
رطوبت پوشیده از برف
یورش زمستانی به درختان صنوبر
بارش سفید برفی
یخ زدگی توری
بارش برف
یورش برفی
یورش زمستانی
. "سفیدی" روی درختان
بارش زمستانی
در زمستان درختان را می پوشاند
دودهای متراکم
سیب زمینی کاناپه آبی (آهنگ)
بخار منجمد
لباس زمستانی درختان
حاشیه سفید زمستانی
آبی-آبی روی سیم ها دراز کشید
. شبنم در زمستان
شبنم برف
بارش روی سیم ها
در زمستان در درختان
آبی روی سیم ها دراز کشید
لایه نازکی از برف
برف روی شاخه ها و سیم ها
. "و صنوبر از طریق ... سبز می شود"
سیب زمینی کاناپه آبی (آهنگ)
روکش چوب نقره ای
بارش در زمستان
بارش آبی روی سیم ها (آهنگ)
نام دیگر فراست
Rime به عنوان یک واقعیت
. "هنگامی که وارد آستانه می شوید، همه جا..."
Hoarfrost به طور خلاصه
یخبندان بعد از یک شب سرد
. "شمع یخ"
تقریبا برف
حاشیه برف
شبنم یخ زده
تقریبا مشابه سرمازدگی
در صبح تقریبا برف است
یخ زدگی روی سیم ها در یک آهنگ
حاشیه زمستانی روی بوته ها
بخار منجمد
شبنم زمستانی
پوشش زمستانی بوته ها
. "موی خاکستری" روی شاخه ها
. "کرک یخبندان"
لایه نازکی از یخ
لایه نازکی از برف
زمستان "موهای خاکستری"
پوشش زمستانی بوته ها
اونی که روی سیم ها گذاشته
یخ روی شاخه ها
یخ زدگی روی درختان
نقره زمستانی روی درختان
نقاشی گونچاروا
آنچه باید در پاییز از ماشین جدا کنید
یخبندان زمستانی
بخار منجمد
پدیده جوی
لایه نازکی از کریستال های یخ که در اثر تبخیر روی سطح خنک کننده ایجاد می شود
. "و صنوبر از طریق ... سبز می شود"
. "وقتی وارد آستانه می شوی، همه جا..."
. "تباه یخبندان"
. "Frosty Fluff"
. شبنم "یخ زده".
. رزا در زمستان
. "موی خاکستری" روی شاخه ها
. "آبی آبی... روی سیم ها دراز بکش"
. "و نه برف و نه یخ، بلکه درختان را با نقره از بین می برد" (معمای)
. "سفیدی" روی درختان
زمستان "موهای خاکستری"
بخارهای یخ زده، رطوبت هوا که بر روی اجسام سردتر از هوا می نشیند و روی آنها یخ می زند که پس از بازگشت یخبندان شدید اتفاق می افتد. از نفس کشیدن، سرما روی ریش، یقه می نشیند. روی درختان، یخ زدگی غلیظ، کرزه، فلاسک. یخ زدگی روی میوه ها، کدر شدن عرق. یخ زدگی کرکی - به سطل. سرمای بزرگ، تپه های برف، زمین عمیقا یخ زده، برای تولید غلات. یخبندان بزرگ در طول زمستان، تابستان سنگین برای سلامتی. در حقای نبی و دانیال، یخبندان، زمان گرم کریسمس و دسامبر. در گرگوری نیکی ژانویه) یخبندان روی انبار کاه - تا یک سال مرطوب. یخ زدگی، پوشیده از سرما؛ یخ زده؛ یخبندان فراوان یخ زده، یخ زده، اما به میزان کمتر. Ineel m. روی (از) شاخه های درختان شکسته شده توسط وزن یخ زدگی. سرمازدگی یا سرمازدگی، سرمازدگی، سرمازدگی؟، با یخبندان پوشانده شود. گوشه های کلبه یخ زده و یخ زده، بی حس است
شبنم یخ زده
آبی-آبی، روی سیم ها دراز بکشید
. "آبی-آبی... روی سیم ها دراز بکش"
همه ما بارها در مورد خواص بی نظیر آب شنیده ایم. اگر «مایع بی رنگ و بی بو» دارای ویژگی های خاصی نبود، حیات روی زمین به شکل کنونی آن غیرممکن می شد. همین را می توان در مورد شکل جامد آب - یخ گفت. اکنون دانشمندان به یکی دیگر از رازهای آن پی برده‌اند: در مطالعه‌ای که به تازگی منتشر شده است، کارشناسان در نهایت مشخص کرده‌اند که برای بدست آوردن یک کریستال یخ دقیقاً چند مولکول لازم است.
اتصال منحصر به فرد
لیست خواص شگفت انگیز آب می تواند بسیار طولانی باشد. دارای بالاترین ظرفیت گرمایی ویژه در بین مایعات و جامدات است، چگالی شکل کریستالی آن - یعنی یخ - کمتر از چگالی آب در حالت مایع است، توانایی چسبندگی ("چسبندگی")، کشش سطحی بالا - همه اینها و خیلی چیزهای دیگر اجازه می دهد تا زندگی روی زمین به این صورت باشد.
آب منحصر به فرد بودن خود را مدیون پیوندهای هیدروژنی یا بهتر است بگوییم تعداد آنهاست. با کمک آنها، یک مولکول H 2 O می تواند با چهار مولکول دیگر "پیوند" کند. چنین «تماس‌هایی» به‌طور محسوسی نسبت به پیوندهای کووالانسی قوی‌تر هستند (نوعی پیوندهای «معمولی» که مثلاً اتم‌های هیدروژن و اکسیژن در یک مولکول آب را کنار هم نگه می‌دارند)، و شکستن هر پیوند هیدروژنی به‌صورت جداگانه بسیار ساده است. اما چنین فعل و انفعالات زیادی در آب وجود دارد و آنها با هم به طور قابل توجهی آزادی مولکول های H 2 O را محدود می کنند و مانع از جدا شدن آنها از "رفقای" خود می شوند، مثلاً هنگام گرم شدن. هر یک از پیوندهای هیدروژنی خود برای کسری از ثانیه وجود دارد - آنها دائما از بین می روند و دوباره ایجاد می شوند. اما در عین حال، در هر لحظه، بیشتر مولکول های آب در تعامل با "همسایگان" خود درگیر می شوند.
پیوندهای هیدروژنی همچنین مسئول رفتار غیرمعمول آب در هنگام کریستالیزاسیون، یعنی در هنگام تشکیل یخ هستند. کوه های یخ شناور بر روی سطح اقیانوس، پوسته ای از یخ در آب شیرین - همه این پدیده ها ما را شگفت زده نمی کنند، زیرا از بدو تولد به آنها عادت کرده ایم. اما اگر چیز اصلی روی زمین آب نبود، بلکه مایع دیگری بود، اصلاً نه پیست یخی وجود داشت و نه ماهیگیری روی یخ. چگالی تقریباً همه مواد در حین انتقال از حالت مایع به حالت جامد افزایش می یابد، زیرا مولکول ها در برابر یکدیگر فشرده تر می شوند، به این معنی که تعداد آنها در واحد حجم بیشتر است.
وضعیت آب متفاوت است. تا دمای 4 درجه سانتیگراد، چگالی H 2 O به طور منظم رشد می کند، اما زمانی که این مرز عبور می کند، به طور ناگهانی 8 درصد کاهش می یابد. حجم آب یخ زده بر این اساس افزایش می یابد. این ویژگی برای ساکنان خانه های دارای لوله هایی که مدت زیادی است تعمیر نشده اند یا کسانی که نوشیدنی های کم الکل را در فریزر فراموش کرده اند به خوبی شناخته شده است.
دلیل تغییر غیرعادی چگالی آب در هنگام انتقال از حالت مایع به جامد در همان پیوندهای هیدروژنی نهفته است. شبکه کریستالی یخ شبیه لانه زنبوری است که در شش گوشه آن مولکول های آب قرار دارد. آنها توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل هستند و طول آنها از طول پیوند کووالانسی "معمولی" بیشتر است. در نتیجه، فضای خالی بین مولکول های H 2 O جامد شده بیشتر از فضای خالی بین آنها در حالت مایع است، زمانی که ذرات آزادانه حرکت می کردند و می توانستند بسیار به یکدیگر نزدیک شوند. برای مثال، یک مقایسه بصری از بسته بندی مولکول های فاز مایع و جامد آب ارائه شده است.
خواص استثنایی و اهمیت ویژه آب برای ساکنان زمین توجه دائمی او را از دانشمندان تضمین می کند. اغراق بزرگی نیست اگر بگوییم ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن دقیق ترین ماده روی این سیاره است. با این وجود متخصصانی که H 2 O را به عنوان موضوع مورد علاقه خود انتخاب کرده اند بیکار نخواهند ماند. به عنوان مثال، آنها همیشه می توانند بررسی کنند که در واقع چگونه آب مایع به یخ جامد تبدیل می شود. فرآیند تبلور، که منجر به چنین تغییرات چشمگیری در همه خواص می شود، بسیار سریع رخ می دهد و بسیاری از جزئیات آن هنوز ناشناخته است. پس از انتشار آخرین شماره مجله علوم پایهیک معمای کمتر: اکنون دانشمندان دقیقاً می دانند که چند مولکول آب باید در یک لیوان ریخته شود تا در سرما محتویات آن به یخ آشنا تبدیل شود.
یخ های مختلف
کلمه "معمول" در جمله قبل به دلایل سبکی استفاده نشده است. بر آن تاکید می کند ما داریم صحبت می کنیمدر مورد یخ کریستالی - یخ با شبکه شش ضلعی لانه زنبوری. اگرچه چنین یخی فقط در زمین مرسوم است، اما شکل کاملاً متفاوتی از یخ در فضای بی پایان بین ستاره ای حاکم است که در سیاره سوم از خورشید عمدتاً در آزمایشگاه ها به دست می آید. این یخ بی شکل نامیده می شود و ساختار منظمی ندارد.
اگر آب مایع خیلی سریع (در عرض میلی ثانیه یا حتی سریعتر) و خیلی قوی (زیر 120 کلوین - منفی 153.15 درجه سانتیگراد) خنک شود، می توان یخ بی شکل به دست آورد. در چنین شرایط شدید، مولکول های H 2 O زمان سازماندهی در یک ساختار منظم را ندارند و آب به مایع چسبناکی تبدیل می شود که چگالی آن کمی بیشتر از یخ است. اگر دما پایین بماند، آنگاه آب می تواند برای مدت بسیار طولانی به شکل یخ بی شکل باقی بماند، اما زمانی که گرم می شود، به حالت آشناتر یخ کریستالی تبدیل می شود.
انواع شکل جامد آب به یخ کریستالی آمورف و شش ضلعی محدود نمی شود - در مجموع، امروزه بیش از 15 نوع از آن برای دانشمندان شناخته شده است. متداول ترین یخ روی زمین یخ I h نام دارد، اما در اتمسفر فوقانی می توانید یخ I c را نیز پیدا کنید که شبکه کریستالی آن شبیه یک شبکه الماس است. سایر اصلاحات یخ می توانند سه ضلعی، مونوکلینیک، مکعبی، لوزی و شبه شکل باشند.
اما در برخی موارد، انتقال فاز بین این دو حالت اتفاق نمی افتد: اگر مولکول های آب خیلی کم باشد، به جای تشکیل یک شبکه کاملاً سازمان یافته، آنها "ترجیح می دهند" به شکلی کمتر مرتب باقی بمانند. توماس زئوچ، یکی از نویسندگان کار جدید، کارمند مؤسسه شیمی فیزیک در دانشگاه گوتینگن، به Lente.ru توضیح داد: "در هر خوشه مولکولی، برهمکنش های روی سطح با برهمکنش های درون خوشه رقابت می کنند." برای خوشه‌های کوچک‌تر، به نظر می‌رسد که از نظر انرژی مطلوب‌تر است که ساختار سطحی خوشه را به‌جای تشکیل یک هسته کریستالی به حداکثر برساند. بنابراین، چنین خوشه‌هایی بی‌شکل می‌مانند.»
قوانین هندسه حکم می کند که با افزایش اندازه خوشه، کسری از مولکول هایی که روی سطح ظاهر می شوند کاهش می یابد. در برخی موارد، انرژی حاصل از تشکیل شبکه کریستالی بر مزیت های آرایش بهینه مولکول ها در سطح خوشه برتری می یابد و یک انتقال فاز رخ می دهد. اما این لحظه دقیقا چه زمانی فرا می رسد، دانشمندان نمی دانستند.
گروهی از محققان که تحت هدایت پروفسور اودو باک (Udo Buck) از مؤسسه دینامیک و خودسازماندهی در گوتینگن کار می کنند، موفق به ارائه پاسخ شدند. کارشناسان نشان داده اند حداقل تعدادمولکول هایی که می توانند یک کریستال یخ تشکیل دهند 275 به علاوه یا منهای 25 قطعه است.
در مطالعه خود، دانشمندان از روش طیف‌سنجی فروسرخ استفاده کردند، به گونه‌ای که خروجی بتواند بین طیف‌هایی که خوشه‌های آبی را تولید می‌کنند که اندازه آنها تنها با چند مولکول متفاوت است، تمایز قائل شود. روش توسعه یافته توسط نویسندگان حداکثر وضوح را برای خوشه های حاوی 100 تا 1000 مولکول ارائه می دهد - یعنی در این بازه، همانطور که اعتقاد بر این بود، عدد "آستانه" قرار دارد و پس از آن تبلور شروع می شود.
دانشمندان با عبور دادن بخار آب مخلوط با هلیوم از سوراخ بسیار نازکی به داخل محفظه خلاء، یخ آمورف ایجاد کردند. مولکول های آب و هلیوم در تلاش برای فشرده شدن در یک سوراخ کوچک به طور مداوم با یکدیگر برخورد کردند و در این له شدن بخش قابل توجهی از انرژی جنبشی خود را از دست دادند. در نتیجه، مولکول های از قبل "آرام"، که به راحتی خوشه ها را تشکیل می دهند، وارد محفظه خلاء شدند.
با تغییر تعداد مولکول‌های آب و مقایسه طیف‌های حاصل، محققان توانستند لحظه گذار از حالت آمورف به شکل کریستالی یخ را تشخیص دهند (طیف‌های این دو شکل تفاوت‌های بسیار مشخصی دارند). دینامیک به‌دست‌آمده توسط دانشمندان با مدل‌های نظری مطابقت خوبی داشت، که پیش‌بینی می‌کنند پس از عبور از «نقطه X» تشکیل یک شبکه کریستالی از وسط خوشه شروع شده و به لبه‌های آن گسترش می‌یابد. نشانه قریب الوقوع بودن کریستالیزاسیون (باز هم طبق مطالعات نظری) تشکیل حلقه ای از شش مولکول پیوند هیدروژنی است - این چیزی است که وقتی تعداد کل مولکول های خوشه به 275 می رسد اتفاق می افتد. افزایش بیشتر در تعداد مولکول ها منجر به رشد تدریجی شبکه می شود و در مرحله 475 قطعه، طیف خوشه یخ در حال حاضر کاملاً از طیفی که یخ کریستالی معمولی می دهد قابل تشخیص نیست.
زئوچ توضیح می دهد: "مکانیسم انتقال فاز از حالت آمورف به حالت کریستالی در سطح خرد هنوز به طور دقیق مورد مطالعه قرار نگرفته است." اکنون، با شروع از نتایج کنونی، ما به همراه شیمیدانان نظری قادر خواهیم بود مطالعه انتقال فاز را ادامه دهیم و به ویژه سعی خواهیم کرد بفهمیم که چقدر سریع رخ می دهد.
کار باک و همکارانش در دسته «صرفاً بنیادی» قرار می گیرد، اگرچه چشم اندازهای عملی نیز دارد. نویسندگان این موضوع را رد نمی‌کنند که در آینده فناوری‌ای که برای مطالعه خوشه‌های آب ایجاد کرده‌اند، که امکان مشاهده تفاوت‌ها هنگام اضافه شدن چندین مولکول را ممکن می‌سازد، ممکن است در زمینه‌های کاربردی نیز مورد تقاضا باشد. "در مقاله خود، تمام اجزای کلیدی این فناوری را توضیح دادیم، به طوری که، در اصل، می توان آن را برای مطالعه خوشه های دیگر مولکول های خنثی سازگار کرد. با این حال، اصول اولیه دستگاه لیزر در اوایل سال 1917 شناخته شد. و اولین لیزر فقط در دهه 1960 ایجاد شد "، - زئوچ نسبت به خوش بینی بیش از حد هشدار می دهد.
