Kis jégkristálynak hívják. A molekulák minimális száma. A felvétel jelei és tünetei

O. V. Mosin, I. Ignatov (Bulgária)

annotáció Nem szabad alábecsülni a jég fontosságát bolygónk életének fenntartásában. A jég nagy hatással van a növények és állatok életkörülményeire és életére, stb különböző típusok emberi gazdasági tevékenység. A vizet borító jég, alacsony sűrűsége miatt, úszó képernyő szerepét tölti be a természetben, megvédi a folyókat és a víztározókat a további fagyástól, és megóvja a víz alatti lakosok életét. A jég különféle célú felhasználása (hóvisszatartás, jégátjárók és izotermikus raktárak rendezése, tároló létesítmények, bányák jegesítése) a hidrometeorológiai és mérnöki tudományok számos szekciójának tárgya, mint a jégtechnika, hótechnika, mérnöki tudományok. permafrost, valamint a jégfelderítést, a jégtörő szállítást és a hóekéket szolgáló speciális szolgálatok tevékenysége. A természetes jeget élelmiszerek, biológiai és gyógyászati ​​termékek tárolására, hűtésére használják, amelyhez speciálisan előállítják és betakarítják, a jég olvasztásával készített olvadékvizet pedig a népi gyógyászat anyagcsere fokozására, méreganyagok eltávolítására használja a népi gyógyászatban. A cikk a jég új, kevéssé ismert tulajdonságaival és módosulataival ismerteti meg az olvasót.

A jég a víz kristályos formája, amely a legfrissebb adatok szerint tizennégy szerkezeti módosulással rendelkezik. Vannak köztük kristályos (természetes jég) és amorf (köbös jég) és metastabil módosulatok is, amelyek a jég kristályrácsát alkotó hidrogénkötésekkel összekapcsolt vízmolekulák kölcsönös elrendezésében és fizikai tulajdonságaiban különböznek egymástól. Mindegyik, kivéve a szokásosat természetes jég A hatszögletű rácsban kristályosodó I h egzotikus körülmények között jön létre - nagyon alacsony szárazjég és folyékony nitrogén hőmérsékleten és nagy, több ezer atmoszféra nyomáson, amikor a vízmolekulában a hidrogénkötések szögei megváltoznak, és a hexagonálistól eltérő kristályrendszerek alakulnak ki. alakulnak ki. Az ilyen körülmények a kozmikus viszonyokra emlékeztetnek, és nem találhatók meg a Földön.

A természetben a jeget főként egy kristályos változat képviseli, amely egy gyémánt szerkezetére emlékeztető hatszögletű rácsban kristályosodik, ahol minden vízmolekulát négy, hozzá legközelebb eső molekula vesz körül, amelyek egyenlő távolságra helyezkednek el, egyenlő távolságra 2,76 angström. szabályos tetraéder csúcsaiban. Az alacsony koordinációs szám miatt a jég szerkezete hálózatos, ami befolyásolja annak alacsony sűrűségét, amely 0,931 g/cm 3 .

A jég legszokatlanabb tulajdonsága a külső megnyilvánulások elképesztő sokfélesége. Ugyanazzal a kristályszerkezettel teljesen másképp nézhet ki, átlátszó jégesők és jégcsapok, bolyhos hópelyhek, sűrű, fényes jégkéreg vagy óriási gleccsertömegek formájában. A jég a természetben kontinentális, úszó, ill földalatti jég, valamint hó és dér formájában. Az emberi élet minden területén elterjedt. A nagy mennyiségben összegyűjtve a hó és a jég különleges szerkezeteket képez, amelyek alapvetően más tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az egyes kristályok vagy hópelyhek. A természetes jeget elsősorban üledékes-metamorf eredetű jég képezi, amely szilárd légköri csapadékból képződik az utólagos tömörítés és átkristályosodás eredményeként. A természetes jég jellegzetessége a szemcsésség és a sávosodás. A szemcsézettség az átkristályosodási folyamatoknak köszönhető; a gleccserjég minden egyes szemcséje egy szabálytalan alakú kristály, amely szorosan kapcsolódik a jégtömeg többi kristályához oly módon, hogy az egyik kristály kiemelkedései szorosan illeszkednek egy másik kristály mélyedéseibe. Az ilyen jeget polikristályosnak nevezik. Ebben minden jégkristály a legvékonyabb levelek rétege, amelyek az alapsíkban átfedik egymást, merőlegesek a kristály optikai tengelyének irányára.

A Föld teljes jégtartalékát körülbelül 30 millió tonnára becsülik. km 3(Asztal 1). A jég nagy része az Antarktiszon koncentrálódik, ahol rétegének vastagsága eléri a 4-et km. Bizonyítékok vannak a jég jelenlétére a Naprendszer bolygóin és az üstökösökben is. A jég annyira fontos bolygónk klímája és a rajta élőlények lakóhelye szempontjából, hogy a tudósok a jég számára különleges környezetet jelöltek ki - a krioszférát, amelynek határai magasan a légkörbe és mélyen a földkéregbe nyúlnak.

Tab. egy. A jég mennyisége, eloszlása ​​és élettartama.

• jég típusa; Súly; Elosztási terület; Átlagos koncentráció, g/cm2; Súlygyarapodás mértéke, g/év; Átlagos élettartam, év
• G; %; millió km2; %
• gleccserek; 2,4 1022; 98,95; 16,1; 10,9 sushi; 1,48 105; 2,5 1018; 9580
• föld alatti jég; 2 1020; 0,83; 21; 14,1 sushi; 9,52 103; 6 1018; 30-75
• tengeri jég; 3,5 1019; 0,14; 26; 7,2 óceán; 1,34 102; 3,3 1019; 1.05
• Hóréteg; 1,0 1019; 0,04; 72,4; 14,2 Földek; 14,5; 2 1019; 0,3-0,5
• jéghegyek; 7,6 1018; 0,03; 63,5; 18,7 óceán; 14,3; 1,9 1018; 4.07
• légköri jég; 1,7 1018; 0,01; 510,1; 100 Föld; 3,3 10-1; 3,9 1020; 4 10-3

A jégkristályok formájukban és arányaikban egyedülállóak. Minden növekvő természetes kristály, beleértve a jég jégkristályát is, mindig arra törekszik, hogy ideális, szabályos kristályrácsot hozzon létre, mivel ez a belső energiája minimális szempontjából előnyös. Bármilyen szennyeződés, mint ismeretes, eltorzítja a kristály alakját, ezért a víz kristályosodása során a vízmolekulák elsősorban a rácsba épülnek be, és idegen atomok, szennyeződések molekulái kiszorulnak a folyadékba. És csak akkor, ha a szennyeződéseknek nincs hova menniük, a jégkristály elkezdi beépíteni őket a szerkezetébe, vagy üreges kapszulák formájában hagyja el őket koncentrált, nem fagyos folyadékkal - sóoldattal. Ezért a tengeri jég friss és a legszennyezettebb víztesteket is átlátszó ill tiszta jég. Amikor a jég megolvad, kiszorítja a szennyeződéseket a sóoldatba. Bolygói léptékben a víz fagyásának és kiolvadásának jelensége, valamint a víz párolgása és lecsapódása egy gigantikus tisztulási folyamat szerepét tölti be, amelyben a víz a Földön folyamatosan megtisztítja magát.

Tab. 2. A jég néhány fizikai tulajdonsága I.

Ingatlan

Jelentése

jegyzet

Hőkapacitás, cal/(g °C) Olvadáshő, cal/g Párolgási hő, cal/g

0,51 (0 °C) 79,69 677

A hőmérséklet csökkenésével erősen csökken

Hőtágulási együttható, 1/°C

9,1 10-5 (0°C)

Polikristályos jég

Hővezetőképesség, cal/(cm s °C)

4,99 10 -3

Polikristályos jég

Törésmutató:

1,309 (-3°C)

Polikristályos jég

Fajlagos elektromos vezetőképesség, ohm-1 cm-1

10-9 (0°C)

Látszólagos aktiválási energia 11 kcal/mol

Felületi elektromos vezetőképesség, ohm-1

10-10 (-11°C)

Látszólagos aktiválási energia 32 kcal/mol

Young-féle rugalmassági modulus, dyne/cm2

9 1010 (-5 °C)

Polikristályos jég

Ellenállás, MN/m2: zúzó szakító nyírás

2,5 1,11 0,57

polikristályos jég polikristályos jég polikristályos jég

Dinamikus viszkozitás, egyensúly

Polikristályos jég

Aktiválási energia deformáció és mechanikai relaxáció során, kcal/mol

Lineárisan növekszik 0,0361 kcal/(mol °C) 0-ról 273,16 K-re

Megjegyzés: 1 cal/(g °C)=4,186 kJ/(kg K); 1 ohm -1 cm -1 \u003d 100 sim / m; 1 dyn = 10-5 N ; 1 N = 1 kg m/s2; 1 din/cm=10-7 N/m; 1 cal / (cm s ° C) \u003d 418,68 W / (m K); 1 poise \u003d g / cm s \u003d 10 -1 N sec / m 2.

A jég Földön való széles elterjedése miatt számos természetes folyamatban fontos szerepet játszik a jég fizikai tulajdonságainak (2. táblázat) más anyagok tulajdonságaitól való eltérése. A jégnek számos egyéb életfenntartó tulajdonsága és anomáliája van – a sűrűség, nyomás, térfogat és hővezető képesség anomáliái. Ha nem lennének hidrogénkötések, amelyek a vízmolekulákat kristályba kötnék, a jég -90 °C-on megolvadna. De ez nem történik meg a vízmolekulák közötti hidrogénkötések jelenléte miatt. A jég a víznél kisebb sűrűsége miatt úszó borítást képez a víz felszínén, amely megvédi a folyókat és a tározókat a fenékfagyástól, mivel hővezető képessége jóval kisebb, mint a vízé. Ugyanakkor a legkisebb sűrűség és térfogat +3,98 °C-on figyelhető meg (1. ábra). A víz további 0 0 C-ra hűtése fokozatosan nem csökkenéshez, hanem térfogatának közel 10%-os növekedéséhez vezet, amikor a víz jéggé alakul. A víznek ez a viselkedése két egyensúlyi fázis – a folyékony és a kvázikristályos – egyidejű meglétét jelzi a vízben, a kvázikristályokhoz hasonlóan, amelyek kristályrácsának nemcsak periodikus szerkezete van, hanem különböző rendű szimmetriatengelyei is vannak. amelyek létezése korábban ellentmondott a krisztallográfusok elképzeléseinek. Ez az elmélet, amelyet először az ismert hazai elméleti fizikus, Ya. I. Frenkel terjesztett elő, azon a feltételezésen alapul, hogy a folyadékmolekulák egy része kvázi kristályos szerkezetet alkot, míg a többi molekula szabadon gázszerű. mozog a kötetben. A molekulák eloszlása ​​bármely rögzített vízmolekula kis szomszédságában bizonyos sorrendet mutat, némileg a kristályosra emlékeztet, bár lazább. Emiatt a víz szerkezetét néha kvázi-kristályosnak vagy kristályszerűnek nevezik, azaz szimmetriával és rendjelenléttel rendelkezik az atomok vagy molekulák kölcsönös elrendezésében.

Rizs. egy. A jég és a víz fajlagos térfogatának hőmérséklettől való függése

További tulajdonsága, hogy a jég áramlási sebessége egyenesen arányos az aktiválási energiával és fordítottan arányos az abszolút hőmérséklettel, így a hőmérséklet csökkenésével a jég tulajdonságaiban abszolút szilárd testté válik. Az olvadáshoz közeli hőmérsékleten a jég folyékonysága átlagosan 10 6-szor nagyobb, mint a kőzeteké. Folyékonyságának köszönhetően a jég nem halmozódik fel egy helyen, hanem folyamatosan, gleccserek formájában mozog. Az áramlási sebesség és a feszültség közötti kapcsolat polikristályos jégben hiperbolikus; közelítőleg hatványegyenlettel leírva a kitevő a feszültség növekedésével nő.

A látható fényt a jég gyakorlatilag nem nyeli el, mivel a fénysugarak áthaladnak a jégkristályon, de blokkolja az ultraibolya sugárzást és a Nap infravörös sugárzásának nagy részét. A spektrum ezen tartományaiban a jég teljesen feketének tűnik, mivel a fényelnyelési együttható a spektrum ezen tartományaiban nagyon magas. A jégkristályokkal ellentétben a hóra eső fehér fény nem nyelődik el, hanem sokszor megtörik a jégkristályokban, és visszaverődik az arcukról. Ezért fehérnek látszik a hó.

A jég (0,45) és a hó (akár 0,95) nagyon magas fényvisszaverő képessége miatt az általuk borított terület átlagosan körülbelül 72 millió hektár évente. km 2 mindkét félteke magas és középső szélességein - a szokásosnál 65%-kal kevesebb napsugárzást kap, és hatékony hűtési forrás a Föld felszíne, amely nagymértékben meghatározza a modern szélességi éghajlati zónát. Nyáron a sarki régiókban a napsugárzás nagyobb, mint az egyenlítői övben, ennek ellenére a hőmérséklet alacsony marad, mivel az elnyelt hő jelentős részét a jég olvadására fordítják, amely nagyon magas olvadási hővel rendelkezik.

A jég egyéb szokatlan tulajdonságai közé tartozik, hogy növekvő kristályai elektromágneses sugárzást keltenek. Ismeretes, hogy a vízben oldott szennyeződések nagy része nem kerül át a jégre, amikor az növekedni kezd; megfagynak. Ezért a jégfilm még a legszennyezettebb tócsán is tiszta és átlátszó. Ebben az esetben a szilárd és folyékony közeg határán szennyeződések halmozódnak fel, két különböző előjelű elektromos töltésréteg formájában, amelyek jelentős potenciálkülönbséget okoznak. A töltött szennyeződésréteg az alsó határral együtt mozog fiatal jégés elektromágneses hullámokat bocsát ki. Ennek köszönhetően a kristályosodási folyamat részletesen megfigyelhető. Így a tű formájában megnövő kristály másképpen sugárzik, mint az oldalirányú folyamatokkal borított, és a növekvő szemcsék sugárzása eltér attól, amely a kristályok megrepedésekor következik be. A sugárzási impulzusok alakjából, sorrendjéből, frekvenciájából és amplitúdójából megállapítható, hogy milyen gyorsan fagy le a jég, és milyen jégszerkezet képződik.

De a legmeglepőbb a jég szerkezetében, hogy a szén nanocsövek belsejében alacsony hőmérsékleten és nagy nyomáson lévő vízmolekulák kettős hélix alakba kristályosodhatnak, ami a DNS-molekulákra emlékeztet. Ezt bizonyították a közelmúltban végzett számítógépes kísérletek amerikai tudósok Xiao Cheng Zeng, a University of Nebraska (USA) vezetésével. Annak érdekében, hogy a víz egy szimulált kísérletben spirált képezzen, 1,35-1,90 nm átmérőjű nanocsövekbe helyezték nagy nyomás alatt, 10 és 40 000 atmoszféra között változtatva –23 °C hőmérsékletet. Azt várták, hogy a víz minden esetben vékony csőszerű szerkezetet képezzen. A modell azonban azt mutatta, hogy 1,35 nm-es nanocső átmérőnél és 40 000 atmoszféra külső nyomásnál a jégszerkezetben lévő hidrogénkötések meghajlottak, ami egy kettős falú - belső és külső - hélix kialakulásához vezetett. Ilyen körülmények között kiderült, hogy a belső fal négyszeres spirálba csavarodott, a külső fal pedig négy DNS-molekulához hasonló kettős hélixből állt (2. ábra). Ez a tény megerősítheti a kapcsolatot a létfontosságú DNS-molekula szerkezete és magának a víznek a szerkezete között, valamint azt, hogy a víz mátrixként szolgált a DNS-molekulák szintéziséhez.

Rizs. 2. A nanocsövekben lévő fagyott víz szerkezetének számítógépes modellje, amely DNS-molekulára emlékeztet (Fotó a New Scientisttől, 2006)

A víz másik legfontosabb tulajdonsága, amelyet felfedeztek és vizsgáltak mostanában, abban rejlik, hogy a víz képes megjegyezni a múltbeli hatásokról szóló információkat. Ezt először Masaru Emoto japán kutató és honfitársunk, Stanislav Zenin bizonyította be, aki az elsők között javasolta a víz szerkezetének klaszterelméletét, amely egy ömlesztett poliéderes szerkezet ciklikus társulásaiból áll - általános képletű klaszterekből (H 2 O) n, ahol n a legújabb adatok szerint elérheti a száz, sőt az ezer egységet is. A vízben található klaszterek miatt a víz információs tulajdonságokkal rendelkezik. A kutatók lefényképezték a víz jég mikrokristályokká fagyásának folyamatait, amelyek különböző elektromágneses és akusztikus mezőkkel, dallamokkal, imával, szavakkal vagy gondolatokkal hatnak rá. Kiderült, hogy a gyönyörű dallamok és szavak formájában megjelenő pozitív információk hatására a jég szimmetrikus hatszögletű kristályokká fagyott. Ahol nem ritmikus zene szólt, dühös és sértő szavak, a víz éppen ellenkezőleg, kaotikus és formátlan kristályokká fagyott. Ez a bizonyíték arra, hogy a víznek különleges szerkezete van, amely érzékeny a külső információs hatásokra. Feltehetően a 85-90%-ban vízből álló emberi agy erős strukturáló hatással bír a vízre.

Az Emoto kristályok egyaránt felkeltik az érdeklődést és a nem kellően megalapozott kritikát. Ha figyelmesen megnézi őket, láthatja, hogy szerkezetük hat csúcsból áll. De még alaposabb elemzés azt mutatja, hogy a téli hópelyhek szerkezete azonos, mindig szimmetrikus és hat tetejű. A kristályosodott struktúrák milyen mértékben tartalmaznak információt arról a környezetről, ahol létrejöttek? A hópelyhek szerkezete lehet szép vagy formátlan. Ez azt jelzi, hogy a kontrollminta (felhő a légkörben), ahol előfordulnak, ugyanolyan hatással van rájuk, mint a kezdeti feltételek. A kezdeti feltételek a naptevékenység, hőmérséklet, geofizikai mezők, páratartalom stb. Mindez azt jelenti, hogy az ún. átlagos együttes, arra a következtetésre juthatunk, hogy a vízcseppek, majd a hópelyhek szerkezete megközelítőleg azonos. Tömegük közel azonos, és hasonló sebességgel mozognak a légkörben. A légkörben tovább formálják szerkezetüket és növelik a térfogatukat. Még ha a felhő különböző részein keletkeztek is, mindig van bizonyos számú hópelyh ugyanabban a csoportban, amelyek szinte azonos körülmények között keletkeztek. És a válasz arra a kérdésre, hogy mi minősül pozitív és negatív információnak a hópelyhekről, az Emotóban található. Laboratóriumi körülmények között a negatív információk (földrengés, az ember számára kedvezőtlen hangrezgések stb.) nem kristályokat képeznek, hanem pozitív információk, éppen ellenkezőleg. Nagyon érdekes, hogy egy-egy tényező milyen mértékben képes azonos vagy hasonló hópelyhek szerkezetét kialakítani. A víz legnagyobb sűrűsége 4 °C hőmérsékleten figyelhető meg. Tudományosan bizonyított, hogy a víz sűrűsége csökken, ha hatszögletű jégkristályok kezdenek képződni, amikor a hőmérséklet nulla alá süllyed. Ez a vízmolekulák közötti hidrogénkötések működésének eredménye.

Mi az oka ennek a strukturálásnak? A kristályok szilárd anyagok, és az őket alkotó atomok, molekulák vagy ionok szabályos, ismétlődő szerkezetben, három térbeli dimenzióban helyezkednek el. A vízkristályok szerkezete kissé eltérő. Isaac szerint a jégben lévő hidrogénkötések mindössze 10%-a kovalens, azaz. meglehetősen stabil információkkal. Az egyik vízmolekula oxigénje és egy másik hidrogénje közötti hidrogénkötések a legérzékenyebbek a külső hatásokra. A víz spektruma a kristályok képződése során időben viszonylag eltérő. Egy vízcsepp diszkrét elpárologtatásának Antonov és Juskeselijev által bizonyított hatása és a hidrogénkötések energiaállapotától való függése alapján a kristályok szerkezetére kereshetünk választ. A spektrum minden része a vízcseppek felületi feszültségétől függ. A spektrumban hat csúcs található, amelyek a hópehely elágazásait jelzik.

Nyilvánvaló, hogy Emoto kísérleteiben a kezdeti "kontroll" minta hatással van a kristályok megjelenésére. Ez azt jelenti, hogy egy bizonyos tényezőnek való kitettség után ilyen kristályok képződésére lehet számítani. Szinte lehetetlen azonos kristályokat szerezni. A "szerelem" szó vízre gyakorolt ​​hatásának tesztelésekor Emoto nem jelzi egyértelműen, hogy ezt a kísérletet különböző mintákkal végezték-e el.

Kettős vak kísérletekre van szükség annak tesztelésére, hogy az Emoto technika kellően differenciál-e. Isaac bizonyítéka, hogy a vízmolekulák 10%-a kovalens kötést hoz létre a fagyás után, azt mutatja, hogy a víz felhasználja ezt az információt, amikor megfagy. Emoto eredménye még kettős vak kísérletek nélkül is igen fontos a víz információs tulajdonságaival kapcsolatban.

Természetes hópehely, Wilson Bentley, 1925

Természetes vízből nyert emoto hópehely

Az egyik hópehely természetes, a másikat Emoto készítette, jelezve, hogy a víz spektrumának sokfélesége nem határtalan.

Földrengés, Szófia, 4,0 Richter-skála, 2008. november 15.
Dr. Ignatov, 2008©, Prof. Antonov készülék ©

Ez az ábra a kontroll minta és a más napokon vett minták közötti különbséget mutatja. A vízmolekulák megbontják a víz legenergetikusabb hidrogénkötéseit, valamint a spektrum két csúcsát egy természeti jelenség során. A vizsgálatot Antonov készülékkel végezték. A biofizikai eredmény a test vitalitásának csökkenését mutatja földrengés során. Egy földrengés során a víz nem tudja megváltoztatni szerkezetét a hópelyhekben Emoto laboratóriumában. Bizonyítékok vannak a víz elektromos vezetőképességének változására egy földrengés során.

1963-ban a tanzániai iskolás, Erasto Mpemba észrevette, hogy a meleg víz gyorsabban fagy meg, mint a hideg. Ezt a jelenséget Mpemba-effektusnak nevezik. Bár a víz egyedülálló tulajdonságára Arisztotelész, Francis Bacon és Rene Descartes már jóval korábban felfigyelt. A jelenséget számos független kísérlet többszörösen bizonyította. A víznek van egy másik furcsa tulajdonsága is. Véleményem szerint ennek a magyarázata a következő: a forralt víz differenciális nem egyensúlyi energiaspektrumában (DNES) alacsonyabb a vízmolekulák közötti hidrogénkötések átlagos energiája, mint egy szobahőmérsékleten vett mintánál, vagyis a forralt víz kevesebb energiát igényel. hogy megkezdődjön a kristályok szerkezete és megfagyása.

A jég szerkezetének és tulajdonságainak kulcsa a kristály szerkezetében rejlik. A jég valamennyi módosulatának kristályai H 2 O vízmolekulákból épülnek fel, amelyeket hidrogénkötések kötnek össze háromdimenziós hálóvázakká, amelyekben a hidrogénkötések bizonyos elrendezése található. A vízmolekula egyszerűen elképzelhető tetraéderként (háromszög alappal rendelkező piramis). Középpontjában egy oxigénatom található, amely sp 3 hibridizációs állapotban van, két csúcsán pedig egy hidrogénatom, amelynek egyik 1s elektronja részt vesz a kovalens képződményben. N-A kapcsolatról oxigénnel. A fennmaradó két csúcsot párosítatlan oxigénelektronpárok foglalják el, amelyek nem vesznek részt az intramolekuláris kötések kialakításában, ezért ezeket magányosnak nevezik. A H 2 O molekula térbeli alakját a hidrogénatomok és a központi oxigénatom magányos elektronpárjainak kölcsönös taszítása magyarázza.

A hidrogénkötés fontos szerepet játszik az intermolekuláris kölcsönhatások kémiájában, és gyenge elektrosztatikus erők és donor-akceptor kölcsönhatások hajtják. Akkor fordul elő, amikor egy vízmolekula elektronhiányos hidrogénatomja kölcsönhatásba lép a szomszédos vízmolekula oxigénatomjának (О-Н…О) magányos elektronpárjával. Megkülönböztető tulajdonság a hidrogénkötés viszonylag alacsony szilárdságú; 5-10-szer gyengébb, mint a kémiai kovalens kötés. Az energiát tekintve a hidrogénkötés közbenső helyet foglal el a kémiai kötés és a molekulákat szilárd vagy folyékony fázisban tartó van der Waals kölcsönhatások között. A jégkristályban lévő minden vízmolekula egyidejűleg négy hidrogénkötést tud kialakítani más szomszédos molekulákkal, szigorúan meghatározott szögben, 109 ° 47 "-os szögben, amelyek a tetraéder csúcsaira irányulnak, amelyek nem teszik lehetővé sűrű szerkezet kialakulását a víz megfagyásakor (ábra 3) Az I, Ic, VII és VIII jégszerkezetekben ez a tetraéder szabályos. A II, III, V és VI jég szerkezetében a tetraéderek észrevehetően torzultak. A VI, VII és VIII jég szerkezetében két hidrogénkötések egymást keresztező rendszerei különböztethetők meg.A hidrogénkötések ezen láthatatlan kerete a vízmolekulákat rács formájában rendezi el, a szerkezet hatszögletű méhsejtre emlékeztet, üreges belső csatornákkal.Ha a jeget felmelegítik, a rácsszerkezet tönkremegy: víz A molekulák elkezdenek esni a rács üregeibe, ami a folyadék sűrűbb szerkezetéhez vezet - ez megmagyarázza, hogy a víz miért nehezebb a jégnél.

Rizs. 3. Hidrogénkötés kialakulása négy H 2 O molekula között (piros golyók a központi oxigénatomokat, a fehér golyók a hidrogénatomokat jelölik)

A jég szerkezetére jellemző hidrogénkötések és intermolekuláris kölcsönhatások sajátossága megmarad az olvadékvízben, hiszen a jégkristály olvadása során az összes hidrogénkötésnek csak 15%-a pusztul el. Ezért a jégben rejlő kötés az egyes vízmolekulák és négy szomszédja között ("rövid hatótávolságú rend") nem sérül, bár az oxigénvázrács diffúzabb. A hidrogénkötések akkor is megmaradhatnak, amikor a víz felforr. Hidrogénkötések csak vízgőzben hiányoznak.

A légköri nyomáson képződő és 0 °C-on olvadó jég a legismertebb, de még mindig nem teljesen ismert anyag. Szerkezetében és tulajdonságaiban sok szokatlannak tűnik. A jég kristályrácsának csomópontjaiban a vízmolekulák tetraédereinek oxigénatomjai rendezetten helyezkednek el, szabályos hatszögeket alkotva, mint egy hatszögletű méhsejt, és a hidrogénatomok különböző pozíciókat foglalnak el az oxigénatomokat összekötő hidrogénkötéseken ( 4. ábra). Ezért a vízmolekuláknak hat ekvivalens orientációja van a szomszédokhoz képest. Némelyikük kizárt, mivel két proton jelenléte ugyanazon a hidrogénkötésen egy időben nem valószínű, de a vízmolekulák orientációjában továbbra is kellő bizonytalanság marad. Az atomoknak ez a viselkedése atipikus, mivel szilárd anyagban minden atom ugyanannak a törvénynek engedelmeskedik: vagy rendezetten elhelyezkedő atomok, és akkor kristály, vagy véletlenszerűen, majd amorf anyag. Egy ilyen szokatlan szerkezet megvalósítható a jég legtöbb változatában - Ih, III, V, VI és VII (és nyilvánvalóan az Ic-ben) (3. táblázat), valamint a II, VIII és IX jég szerkezetében a víz. a molekulák orientációs sorrendben vannak. J. Bernal szerint a jég az oxigénatomokhoz képest kristályos, a hidrogénatomokhoz képest üveges.

Rizs. négy. Természetes hatszög alakú jég szerkezete I h

Más körülmények között, például az űrben, magas nyomáson és alacsony hőmérsékleten, a jég másképpen kristályosodik, és más kristályrácsokat és módosulatokat (köbös, trigonális, tetragonális, monoklin stb.) képez, amelyek mindegyikének saját szerkezete és kristályrácsa van ( 3. táblázat). A különböző módosulatú jég szerkezetét orosz kutatók, a kémiatudományok doktora számították ki. G.G. Malenkov és Ph.D. E.A. Zheligovskaya a Fizikai Kémiai és Elektrokémiai Intézettől. A.N. Frumkin az Orosz Tudományos Akadémiától. Ices II, III és V-edik módosítás hosszú ideig tárolják légköri nyomáson, ha a hőmérséklet nem haladja meg a -170 °C-ot (5. ábra). Körülbelül -150 °C-ra hűtve a természetes jég Ic köbös jéggé alakul, amely kockákból és néhány nanométeres oktaéderekből áll. A jég I c olykor a víz kapillárisokban való megfagyásakor is megjelenik, amit láthatóan elősegít a víznek a falanyaggal való kölcsönhatása és szerkezetének ismétlődése. Ha a hőmérséklet valamivel magasabb, mint -110 0 C, a fémhordozón sűrűbb és nehezebb üvegszerű amorf jég kristályai képződnek, amelyek sűrűsége 0,93 g/cm 3. Mindkét jégforma spontán módon hatszögletű jéggé alakulhat, és minél gyorsabban, annál magasabb a hőmérséklet.

Tab. 3. A jég néhány módosítása és fizikai paraméterei.

Módosítás

Kristályos szerkezet

Hidrogénkötések hossza, Å

Szögek H-O-H tetraéderben 0

Hatszögletű

kocka alakú

Trigonális

négyszögű

Monoklinika

négyszögű

kocka alakú

kocka alakú

négyszögű

Jegyzet. 1 Å = 10 -10 m

Rizs. 5. Különféle módosulatú kristályos jegek állapotdiagramja.

Vannak még nagynyomású jégtáblák is - a trigonális és tetragonális módosulatok II. és III. alakja, amelyek üreges hektárokból alakulnak ki, amelyeket hatszögletű hullámos elemek alkotnak egymáshoz képest egyharmaddal eltolva (6. és 7. ábra). Ezek a jegek hélium és argon nemesgázok jelenlétében stabilizálódnak. A monoklin módosulat V jégének szerkezetében a szomszédos oxigénatomok közötti szögek 860 és 132° között mozognak, ami nagyon eltér a vízmolekulában lévő kötésszögtől, amely 105°47'. A tetragonális módosulat VI jege két egymásba illesztett keretből áll, amelyek között nincsenek hidrogénkötések, aminek következtében testközpontú kristályrács alakul ki (8. ábra). A jég VI szerkezete hexamereken – hat vízmolekulából álló blokkon – alapul. Konfigurációjuk pontosan megismétli egy stabil vízhalmaz szerkezetét, amit a számítások adnak. A köbös módosulat VII. és VIII. jégei, amelyek a VII. jég alacsony hőmérsékletű rendezett formái, hasonló szerkezetűek, egymásba illesztett I jégvázakkal. A nyomás későbbi növekedésével a kristályrács oxigénatomjai közötti távolság Jég VIIés VIII csökkenni fog, ennek eredményeként kialakul az X jég szerkezete, amelyben az oxigénatomok szabályos rácsban helyezkednek el, a protonok pedig rendezettek.

Rizs. 7. III konfigurációjú jég.

A XI jég az I h jég mélyhűtésével keletkezik lúg hozzáadásával 72 K alatt normál nyomáson. Ilyen körülmények között hidroxilkristály hibák képződnek, ami lehetővé teszi a növekvő jégkristály szerkezetének megváltoztatását. Az Ice XI rombusz alakú kristályrácsot tartalmaz, a protonok rendezett elrendezésével, és egyidejűleg sok kristályosodási központban képződik a kristály hidroxilhibái közelében.

Rizs. nyolc. Ice VI konfiguráció.

A jégkörök között a legszebb szerkezetű IV. és XII. metastabil formák is megtalálhatók, amelyek élettartama másodpercek. A metastabil jég előállításához I h jeget folyékony nitrogén hőmérsékleten 1,8 GPa nyomásra kell összenyomni. Ezek a jégkövek sokkal könnyebben képződnek, és különösen stabilak, ha túlhűtött nehéz vizet nyomás alá helyeznek. Egy másik metastabil módosulás - a IX jég a túlhűtés során képződik Jég IIIés lényegében annak alacsony hőmérsékletű formáját képviseli.

Rizs. 9. Ice IV-konfiguráció.

Rizs. tíz. Ice XII konfiguráció.

A jég utolsó két módosítását - a XIII. monoklinikus és a XIV. rombusz konfigurációval - oxfordi (Nagy-Britannia) tudósok fedezték fel a közelmúltban - 2006-ban. Nehéz volt megerősíteni azt a feltevést, hogy létezniük kell monoklin és rombuszos rácsos jégkristályoknak: a víz viszkozitása -160 °C hőmérsékleten nagyon magas, és a tiszta túlhűtött víz molekulái nehezen tudnak ilyen mennyiségben összeállni. hogy kristálymag keletkezik. Ezt egy katalizátor - sósav - segítségével érték el, amely növelte a vízmolekulák mobilitását alacsony hőmérsékleten. A Földön ilyen jégmódosulások nem képződhetnek, de létezhetnek az űrben, lehűlt bolygókon és fagyott műholdakon és üstökösökön. Így a Jupiter és a Szaturnusz műholdjainak felszínéről származó sűrűség és hőáram kiszámítása lehetővé teszi számunkra, hogy kijelentsük, hogy Ganymedesnek és Callistonak jéghéjjal kell rendelkeznie, amelyben az I., III., V. és VI. jég váltakozik. A Titánnál a jég nem kérget, hanem köpenyt képez, melynek belső rétege VI jégből, egyéb nagynyomású jégekből és klatráthidrátokból áll, a tetején pedig az I h jég található.

Rizs. tizenegy. A hópelyhek változatossága és alakja a természetben

Magasan a Föld légkörében alacsony hőmérsékleten a víz tetraéderekből kristályosodik ki, hatszögletű jeget képezve I h. A jégkristályok képződésének központja a szilárd porszemcsék, amelyeket a szél a légkör felsőbb rétegeibe emel. Az embrionális jég mikrokristály körül hat szimmetrikus irányban tűk nőnek, amelyeket egyedi vízmolekulák alkotnak, amelyeken oldalirányú folyamatok - dendritek nőnek. A hópehely körüli levegő hőmérséklete és páratartalma azonos, így kezdetben szimmetrikus alakú. Ahogy a hópelyhek kialakulnak, fokozatosan lesüllyednek a légkör alsóbb rétegeibe, ahol magasabb a hőmérséklet. Itt olvadás következik be, és ideális geometriai alakjuk eltorzul, és különféle hópelyheket képez (11. ábra).

A további olvadással a jég hatszögletű szerkezete tönkremegy, és klaszterek ciklikus asszociációinak keveréke jön létre, valamint a víz tri-, tetra-, penta-, hexamereiből (12. ábra) és szabad vízmolekulákból. A kialakult klaszterek szerkezetének vizsgálata sokszor jelentős nehézségeket okoz, mivel a víz a mai adatok szerint különféle semleges klaszterek (H 2 O) n és ezek töltött klaszterionjai [H 2 O] + n és [H] keveréke. 2 O] - n, amelyek dinamikus egyensúlyban vannak között, élettartamuk 10 -11 -10 -12 másodperc.

Rizs. 12. Lehetséges (H 2 O) n összetételű vízklaszterek (a-h), ahol n = 5-20.

A klaszterek a hidrogénkötések kiálló felületei miatt képesek egymással kölcsönhatásba lépni, és bonyolultabb poliédereket képeznek, mint például hexaéder, oktaéder, ikozaéder és dodekaéder. Így a víz szerkezetét az úgynevezett platóni szilárd testekkel (tetraéder, hexaéder, oktaéder, ikozaéder és dodekaéder) kötik össze, amelyek az őket felfedező ókori görög filozófus és geométerről, Platónról kapták a nevét, amelyek alakját az aranymetszés határozza meg. (13. ábra).

Rizs. 13. Platóni testek, amelyek geometriai alakját az aranymetszés határozza meg.

A csúcsok (B), lapok (G) és élek (P) számát bármely térbeli poliéderben a következő összefüggés írja le:

C + D = P + 2

Egy szabályos poliéder csúcsainak számának (B) az egyik lapja éleinek számához (P) egyenlő aránya ugyanazon poliéder lapjai számának (G) az élek számához ( P) egyik csúcsából kilépve. Egy tetraéder esetében ez az arány 4:3, egy hexaédernél (6 lap) és egy oktaédernél (8 lap) - 2:1, valamint egy dodekaédernél (12 lap) és egy ikozaédernél (20 lap) - 4:1.

Az orosz tudósok által kiszámított poliéderes vízklaszterek szerkezetét modern elemzési módszerekkel igazolták: proton mágneses rezonancia spektroszkópiával, femtoszekundumos lézerspektroszkópiával, röntgen- és neutrondiffrakcióval vízkristályokon. A vízklaszterek felfedezése és a víz információtároló képessége a 21. évezred két legfontosabb felfedezése. Ez egyértelműen bizonyítja, hogy a természetet a jégkristályokra jellemző szimmetria jellemzi, pontos geometriai formák és arányok formájában.

IRODALOM.

1. Belyanin V., Romanova E. Az élet, a vízmolekula és az aranymetszés // Tudomány és Élet, 2004, 10. évf., 3. sz., 3. o. 23-34.

2. Shumsky P. A., A szerkezeti jégtudomány alapjai. - Moszkva, 1955b p. 113.

3. Mosin O.V., Ignatov I. A víz, mint életanyag tudatosítása. // Tudat és fizikai valóság. 2011, T 16, 12. szám, p. 9-22.

4. Petryanov I. V. A világ legszokatlanabb anyaga Moszkva, Pedagógia, 1981, p. 51-53.

5 Eisenberg D, Kautsman V. A víz szerkezete és tulajdonságai. - Leningrád, Gidrometeoizdat, 1975, p. 431.

6. Kulsky L. A., Dal V. V., Lenchina L. G. A víz ismerős és titokzatos. - Kijev, Rodjanszki iskola, 1982, p. 62-64.

7. G. N. Zatsepina, A víz szerkezete és tulajdonságai. - Moszkva, szerk. Moszkvai Állami Egyetem, 1974, p. 125.

8. Antonchenko V. Ya., Davydov N. S., Ilyin V. V. A vízfizika alapjai - Kijev, Naukova Dumka, 1991, p. 167.

9. Simonite T. DNS-szerű jég "látott" szén nanocsövek belsejében // New Scientist, V. 12, 2006.

10. Emoto M. A víz üzenetei. Titkos kódok jégkristályok. - Szófia, 2006. p. 96.

11. S. V. Zenin és B. V. Tyaglov, Nature of Hydrophobi Interaction. Orientációs mezők előfordulása vizes oldatokban // Journal of Physical Chemistry, 1994, V. 68, No. 3, p. 500-503.

12. Pimentel J., McClellan O. Hidrogéncsatlakozás - Moszkva, Nauka, 1964, p. 84-85.

13. Bernal J., Fowler R. A víz és az ionos oldatok szerkezete // Uspekhi fizicheskikh nauk, 1934, 14. évf., 5. szám, p. 587-644.

14. Hobza P., Zahradnik R. Intermolekuláris komplexek: Van der Waals rendszerek szerepe a fizikai kémiában és a biodiszciplinákban. - Moszkva, Mir, 1989, p. 34-36.

15. E. R. Pounder, Physics of Ice, ford. angolról. - Moszkva, 1967, p. 89.

16. Komarov S. M. Magas nyomású jégminták. // Kémia és Élet, 2007, 2. sz., 48-51.

17. E. A. Zheligovskaya és G. G. Malenkov. Kristályos jég // Uspekhi khimii, 2006, 75. sz., p. 64.

18. Fletcher N. H. A jég kémiai fizikája, Cambreage, 1970.

19. Nemukhin A. V. Variety of cluster // Russian Chemical Journal, 1996, 40. évf., 2. szám, p. 48-56.

20. Mosin O.V., Ignatov I. A víz és a fizikai valóság szerkezete. // Tudat és fizikai valóság, 2011, 16. évf., 9. sz., p. 16-32.

21. Ignatov I. Bioenergetikai gyógyászat. Az élő anyag eredete, a víz emléke, a biorezonancia, a biofizikai mezők. - GaiaLibris, Szófia, 2006, p. 93.

Sokszor hallottunk már a víz egyedülálló tulajdonságairól. Ha a "színtelen és szagtalan folyadék" nem rendelkezne különleges tulajdonságokkal, akkor az élet jelenlegi formájában lehetetlen lenne a Földön. Ugyanez mondható el a víz szilárd formájáról - a jégről. A tudósok most rájöttek egy másik titkára: egy most közzétett tanulmányban a szakértők végre meghatározták, hogy pontosan hány molekulára van szükség egy jégkristály előállításához.

Egyedi kapcsolat

A víz csodálatos tulajdonságainak listája nagyon hosszú lehet. Folyadékok és szilárd anyagok közül a legnagyobb fajlagos hőkapacitással rendelkezik, kristályos formájának - vagyis a jégnek - sűrűsége kisebb, mint a folyékony halmazállapotú víz sűrűsége, tapadóképessége ("ragadó"), nagy felületi feszültsége - mindez és még sok minden más, mint olyan lehetővé teszi az életet a földön.

A víz egyediségét a hidrogénkötéseknek, vagy inkább azok számának köszönheti. Segítségükkel egy H 2 O molekula "kötődhet" négy másik molekulával. Az ilyen "kontaktusok" észrevehetően kevésbé erősek, mint a kovalens kötések (egyfajta "hétköznapi" kötések, amelyek például egy vízmolekulában tartják össze a hidrogén- és oxigénatomokat), és az egyes hidrogénkötések külön-külön megszakítása meglehetősen egyszerű. De sok ilyen kölcsönhatás van a vízben, és együtt érezhetően korlátozzák a H 2 O molekulák szabadságát, megakadályozva, hogy túl könnyen elszakadjanak "elvtársaiktól" mondjuk hevítés hatására. A hidrogénkötések mindegyike a másodperc töredékéig létezik – folyamatosan megsemmisülnek és újra létrejönnek. Ugyanakkor a legtöbb vízmolekula bármely pillanatban részt vesz a "szomszédjaival" való kölcsönhatásban.

A hidrogénkötések felelősek a víz szokatlan viselkedéséért is a kristályosodás, vagyis a jégképződés során. Az óceán felszínén lebegő jéghegyek, jégkéreg az édesvízben – mindezek a jelenségek nem lepnek meg minket, mert születésünktől fogva hozzászoktunk. De ha a Földön nem a víz lenne a fő dolog, hanem valami más folyadék, akkor sem jégpályák, sem jéghorgászat egyáltalán nem léteznének. A folyékonyból szilárd halmazállapotba való átmenet során szinte minden anyag sűrűsége megnő, mert a molekulák szorosabban "nyomódnak" egymáshoz, vagyis térfogategységenként több van belőlük.

A vízzel más a helyzet. 4 Celsius-fokig a H 2 O sűrűsége fegyelmezetten nő, de ha ezt a határt átlépjük, hirtelen, 8 százalékkal csökken. A fagyott víz térfogata ennek megfelelően növekszik. Ezt a funkciót jól ismerik a régóta nem javított csövekkel rendelkező házak lakói, vagy azok, akik az alacsony alkoholtartalmú italokat a fagyasztóban felejtették.

A folyékony állapotból szilárd állapotba való átmenet során a víz sűrűségének rendellenes változásának oka ugyanazon hidrogénkötésekben rejlik. A jég kristályrácsa méhsejtre hasonlít, amelynek hat sarkában vízmolekulák helyezkednek el. Hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz, hosszuk meghaladja a "közönséges" kovalens kötés hosszát. Ennek eredményeként a megszilárdult H 2 O molekulái között több üres tér van, mint közöttük folyékony állapotban, amikor a részecskék szabadon mozogtak és nagyon közel tudtak kerülni egymáshoz. Például a víz folyékony és szilárd fázisának molekuláinak vizuális összehasonlítása látható.

A víz kivételes tulajdonságai és különleges jelentősége a Föld lakói számára biztosította a tudósok állandó figyelmét. Nem lenne túlzás azt állítani, hogy két hidrogénatom és egy oxigénatom kombinációja a bolygó leggondosabban tanulmányozott anyaga. Mindazonáltal azok a szakemberek, akik a H 2 O-t választották érdeklődési körüknek, nem maradnak munka nélkül. Például mindig tanulmányozhatják, hogy valójában a folyékony víz hogyan válik szilárd jéggé. A kristályosodási folyamat, amely minden tulajdonság ilyen drámai változásához vezet, nagyon gyorsan megy végbe, és sok részlete még mindig ismeretlen. A magazin utolsó számának megjelenése után Tudomány eggyel kevesebb rejtély: ma már a tudósok pontosan tudják, hány vízmolekulát kell egy pohárba tenni, hogy a hidegben a tartalma ismerős jéggé változzon.

különböző jég

Az előző mondatban szereplő "szokásos" szót stilisztikai okokból nem használjuk. Ezt hangsúlyozza beszélgetünk kristályos jégről – a méhsejtszerű hatszögletű rácsos. Bár az ilyen jég csak a Földön megszokott, a végtelen csillagközi térben egészen más jégforma uralkodik, amelyet a Naptól számított harmadik bolygón főleg laboratóriumokban nyernek. Ezt a jeget amorfnak nevezik, és nincs szabályos szerkezete.

Amorf jeget kaphatunk, ha a folyékony vizet nagyon gyorsan (ezredmásodperceken belül vagy még gyorsabban) és nagyon erősen (120 kelvin alatt - mínusz 153,15 Celsius fok) lehűtik. Ilyen szélsőséges körülmények között a H 2 O molekuláknak nincs idejük rendezett szerkezetbe szerveződni, és a víz viszkózus folyadékká alakul, amelynek sűrűsége valamivel nagyobb, mint a jégé. Ha a hőmérséklet alacsony marad, akkor a víz amorf jég formájában nagyon sokáig tud maradni, de felmelegedve egy ismerősebb kristályos jég állapotba változik.

A víz szilárd formájának változatai nem korlátozódnak az amorf és hatszögletű kristályos jégre - összesen több mint 15 típust ismernek a mai tudósok. A Földön legelterjedtebb jeget I h-nak hívják, de a felső légkörben találhatunk I c jeget is, melynek kristályrácsa gyémántrácsra emlékeztet. További jégmódosítások lehetnek trigonális, monoklin, köbös, rombos és pszeudorhombikus.

De bizonyos esetekben nem következik be fázisátalakulás e két állapot között: ha túl kevés a vízmolekula, akkor ahelyett, hogy szigorúan szervezett rácsot alkotnának, "szívesebben" maradnak kevésbé rendezett formában. „Bármely molekulaklaszterben a felszínen zajló kölcsönhatások versenyeznek a klaszteren belüli kölcsönhatásokkal” – magyarázta a Lente.ru-nak Thomas Zeuch, az új munka egyik szerzője, a Göttingeni Egyetem Fizikai Kémiai Intézetének munkatársa. "Kisebb klaszterek esetében energetikailag kedvezőbbnek bizonyul a klaszter felületi szerkezetének maximalizálása, nem pedig kristályos mag. Ezért az ilyen klaszterek amorfok maradnak."

A geometria törvényei azt diktálják, hogy a klaszter méretének növekedésével a felszínen megjelenő molekulák aránya csökken. Egy bizonyos ponton a kristályrács képződéséből származó energiaelőny meghaladja a molekulák optimális elrendezésének előnyeit a klaszter felületén, és fázisátalakulás következik be. De a tudósok nem tudták, hogy pontosan mikor jön el ez a pillanat.

A göttingeni Dinamikai és Önszerveződési Intézetből Udo Buck (Udo Buck) professzor irányítása alatt dolgozó kutatócsoportnak sikerült választ adnia. A szakértők kimutatták, hogy a jégkristályt képezni képes molekulák minimális száma 275 plusz-mínusz 25 darab.

Tanulmányukban a tudósok az infravörös spektroszkópia módszerét alkalmazták, amelyet úgy korszerűsítettek, hogy a kimenet meg tudja különböztetni azokat a spektrumokat, amelyek néhány molekulával eltérő méretű vízklasztereket adnak. A szerzők által kidolgozott módszer 100-1000 molekulát tartalmazó klaszterek esetén adja meg a maximális felbontást – ugyanis ebben az intervallumban van, ahogyan azt hitték, a "küszöb" szám, amely után megkezdődik a kristályosodás.

A tudósok amorf jeget hoztak létre úgy, hogy a héliummal kevert vízgőzt egy nagyon vékony lyukon keresztül egy vákuumkamrába vezették. Egy apró lyukba próbálva a víz és a héliummolekulák folyamatosan ütköztek egymással, és ebben a zúzódásban elvesztették kinetikus energiájuk jelentős részét. Ennek eredményeként a már „megnyugodott” molekulák, amelyek könnyen klasztereket alkotnak, kerültek a vákuumkamrába.

A vízmolekulák számának változtatásával és a kapott spektrumok összehasonlításával a kutatóknak sikerült kimutatniuk a jég amorf formájából a kristályos formába való átmenet pillanatát (e két forma spektruma igen jellegzetes különbségeket mutat). A tudósok által kapott dinamika jó egyezést mutatott az elméleti modellekkel, amelyek azt jósolják, hogy az "X ponton" való áthaladás után a kristályrács kialakulása a klaszter közepén kezdődik, és átterjed annak széleire. A kristályosodás közeledtének jele (ismét az elméleti tanulmányok szerint) hat hidrogénkötésű molekulából álló gyűrű kialakulása – ez történik, ha a klaszterben lévő molekulák összlétszáma 275 lesz. A molekulák számának további növekedése a rács fokozatos növekedéséhez vezet, és a 475 darabos szakaszban a jéghalmaz spektruma már teljesen megkülönböztethetetlen a közönséges kristályos jeget adó spektrumtól.

"Az amorf állapotból a kristályos állapotba mikroszinten történő fázisátmenet mechanizmusát még nem vizsgálták részletesen" - magyarázza Zeuch. "Kísérleti adatainkat csak elméleti előrejelzésekkel tudjuk összehasonlítani - ebben az esetben az egyetértés bizonyult Most, a jelenlegi eredményekből kiindulva, elméleti kémikusokkal együtt folytathatjuk a fázisátalakulás tanulmányozását, és különösen azt, hogy milyen gyorsan megy végbe.

Buck és munkatársai munkája a "tisztán alapvető" kategóriába tartozik, bár ennek is vannak gyakorlati perspektívái. A szerzők nem tartják kizártnak, hogy a jövőben az alkalmazott területeken is kereslet lehet az általuk megalkotott vízklaszterek vizsgálatára kidolgozott technológia, amely lehetővé teszi, hogy több molekula hozzáadásával különbségeket lássanak. "Cikkünkben a technológia összes kulcsfontosságú összetevőjét ismertettük, így elvileg eléggé adaptálható más semleges molekulák klasztereinek vizsgálatára. A lézeres készülék alapelveit azonban már 1917-ben megértették, az első lézert pedig csak az 1960-as években hozták létre” – figyelmeztet Zeuch a túlzott optimizmusra.

jégkristályok

légköri jelenség

A csapadék típusa

Téli művész festés egy színnel

fagy

Levegőnedvesség kristályos kondenzátuma

időjárási jelenség

Szürke haj egy fán

Kék, kék, a vezetékeken hever (dal)

Réteg jégkristályok hűvös felületen

Hűtőfelületen párolgás útján keletkező vékony jégkristályréteg

Vékony hóréteg a hűsítő felületen

A levegőben lévő vízgőzből jégkristályok keletkeznek

. "merev" harmat

Orosz hűtőszekrény márka

A párolgás következtében vékony hóréteg alakult ki

Csapadék

Kék kanapé burgonya a vezetékeken

. „És nem hó és nem jég, hanem ezüsttel távolítja el a fákat” (rejtvény)

fehér csapadék

Dér a vezetékeken

csapadék a fákon

Télen takarja a fákat

Téli ruhák fa

hó harmat

hóval borított nedvesség

Téli rajtaütés a fenyőfákon

Hófehér csapadék

csipkés dér

Hóesés

hó razzia

téli razzia

. "fehérség" a fákon

Téli csapadék

Télen beborítja a fákat

Megfagyott gőzök

Kék kanapéburgonya (dal)

fagyott gőz

Fák téli öltözete

Fehér téli rojt

Kék-kék feküdt a vezetékeken

. harmat télen

hó harmat

Csapadék a vezetékeken

Télen a fákon

Blue lefeküdt a vezetékekre

vékony hóréteg

Hó az ágakon és a vezetékeken

. "és a luc át... kizöldül"

Kék kanapéburgonya (dal)

Ezüst fa kivitel

Csapadék télen

Kék csapadék a vezetékeken (dal)

A fagy másik neve

Rime, ami azt illeti

. "Ahogy belépsz a küszöbbe, mindenhol..."

Dér dióhéjban

Fagy egy hideg éjszaka után

. "fagyhalom"

Majdnem hó

hóperem

fagyott harmat

Majdnem ugyanaz, mint a fagy

Reggel majdnem havazott

Dér a vezetékeken egy dalban

Téli perem a bokrokon

fagyott gőz

téli harmat

A bokrok téli borítása

. „szürke haj” az ágakon

. "fagy szösz"

vékony jégréteg

vékony hóréteg

Téli "szürke haj"

A bokrok téli borítása

Amelyik a vezetékeken feküdt

Jég az ágakon

fagy a fákon

Téli ezüst a fákon

Goncharova festménye

Amit ősszel le kell tépned az autóról

téli fagy

fagyott gőz

légköri jelenség

Hűtőfelületen párolgás útján keletkező vékony jégkristályréteg

. "És a lucfenyő át... kizöldül"

. "Ahogy belépsz a küszöbbe, mindenhol..."

. "Dérhalom"

. "Frosty Fluff"

. "fagyott" harmat

. Rosa télen

. „szürke haj” az ágakon

. "Kék kék... feküdj le a vezetékekre"

. "és nem hó és nem jég, hanem ezüsttel távolítja el a fákat" (rejtvény)

. "Fehérség" a fákon

Téli "szürke haj"

Megfagyott gőzök, nedvesség a levegőben, amely a levegőnél hidegebb tárgyakra telepszik, és ráfagy, ami a súlyos fagyok visszatérése után következik be. A légzéstől fagy ül a szakállra, gallérra. A fákon vastag dér, kurzha, lombik. Fagy a gyümölcsökön, izzadt tompaság. Bolyhos dér - a vödörbe. Nagy dér, hókupacok, mélyen fagyott talaj, a gabonatermelésig. Nagy fagy egész télen, kemény nyár az egészségért. Aggeus és Dániel prófétáról, fagyról, meleg karácsonyról és decemberről. Nikiy Gergelyén január) fagy a szénakazalokon - nedves évre. Dér, dérrel borított; fagyos; bőséges fagy. Fagyos, fagyos, de kisebb mértékben. Ineel m. a dér súlya által letört fák ágain. Dér vagy fagyhalál, fagyás, fagyás?, dérrel borítani. A kunyhó sarkai fagyosak és fagyosak, zsibbadtak

fagyott harmat

Kék-kék, feküdjön le a vezetékekre

. "Kék-kék... feküdj le a vezetékekre"

A kristály a metamfetaminok csoportjába tartozó kémiai drog. Más néven Blue Ice, Pervitin, SC, Blue Ice vagy Cristalius. A kábítószert több mint 12,8 millióan használják (az ENSZ 2017. novemberi statisztikái szerint). Alacsony ára, erős pszichostimuláló hatása miatt kábítószerfüggők igénylik. A függőség az első gyógyszerhasználat után kezd kialakulni.

Megjelenés és elterjedés története

A C10H15N képletű új anyagot Akira Ogata tokiói tudós szintetizálta 1919-ben. A kamikazeknak adták – a kristályokból rettenthetetlenné váltak, könnyen öngyilkosságot követtek el.

Az 1930-as években a gyógyszert a német Temmler Werke gyógyszergyár kezdte előállítani (a narkotikus sókat "Pervitinnek" nevezték). A szintetikus szer bekerült a Wehrmacht katonák "harci étrendjébe", a "gyógyszer" lehetővé tette számukra, hogy napokig ébren maradjanak. A második világháború után a kristályokat az amerikai hadseregben használták (az 1960-as évekig a katonák kapták).

A 60-as években beszéltek arról, hogy a Pervitin egy olyan gyógyszer, amely szörnyű következményekkel jár. A „kék gyógyszer” használata, számos öngyilkosság és az amerikai háborús veteránok megbetegedése között bebizonyosodott az összefüggés. 1975-ben a Crystals hivatalosan az I. kategóriájú (különösen veszélyes) kábítószernek minősült: nem lehet előállítani, tárolni és fogyasztani, különben a kábítószer-függő büntetőjogi büntetés vár rá.

Miből készül a gyógyszer?

Az összes kristály 80%-át nagy földalatti gyárakban állítják elő Mexikóban és az USA-ban. A gyógyszer többi része házi alapanyagokból készül - az SC-t otthon is elkészíthetjük a gyógyszertárban vagy vegyszerboltokban vásárolt alapanyagokból.

Az efedron a Narkotikus Kristály fő összetevője. Olyan gyógyszerektől izolálják, mint a Teofedrin, Bronholitin, Bronchoton, Insanovin. Más gyógyszer vegyi anyagokat vörösfoszforból, folyékony ammóniában oldott lítiumból vagy fenil-metil-diketonból metil-aminnal állítanak elő.

A hatás fokozása érdekében más gyógyszereket is hozzáadnak a Crystal recepthez - liszt (kokain), "speed", hasis, "rum 05" stb. Az efedront vegyszerekkel is kombinálják: akkumulátorsav, vízvezeték-oldók, fagyálló. Így készíthet egy "őrült keveréket", amelyből a függő erőteljes rohamot tapasztal hallucinációkkal (de a mérgezés valószínűsége meghaladja a 90%-ot).

Hogy néz ki

A kábítószer elnevezése annak köszönhető megjelenés- úgy néz ki, mint egy jégdarab. A fehér kristályok csak színben különböznek a kéktől, hatásuk azonos.

A gyógyszer színe a készítményben lévő szennyeződésektől függ. A foszfor rózsaszín vagy vörös kristályos sót képez. Ha a gyógyszer ammóniával készült, akkor sárga lesz. A tionil-kloriddal végzett katalitikus redukció fehér vagy kék kristályokat eredményez.

A kénsav megnövekedett koncentrációjával a gyógyszerszemcsék kék színűvé válnak. Ha a gyártás során élelmiszerfestéket (például kristálymentát) adnak hozzá, zöld, narancssárga, lila, fekete kristályokat kapunk.

Hogyan kell használni

Első alkalommal szívják el a kristályokat - így kerül a gyógyszer kis koncentrációja a véráramba (más felhasználási módokhoz képest), és a kábítószer-függők tévesen azt gondolják, hogy a kár minimális. Speciális eszközök (üvegcsövek vagy fóliával ellátott műanyag palack) segítségével szívják el a gyógyszert.

A Pervitinből illatos porokat készítenek (a kristályokat porrá zúzzák, majd belélegzik). Ez a gyógyszerhasználat fekélyeket okoz a nasopharyngealis nyálkahártyán, ezért ritkán alkalmazzák.

A függőség kialakulása után a kábítószer-függők a jeget úgy használják, mint a heroint – kábítókristályokat oldanak fel, és fecskendővel intravénásan fecskendezik be. Így a gyógymód gyorsabban hat, és a megérkezés tovább tart, mint a dohányzás, a gyógyszer belélegzése esetén.

Hogyan működik

A kristály erősebb hatással van a függőre, mint más drogok (kétszer erősebb, mint a heroin, több tucatszor erősebb, mint a kokain). A gyógyszer okozza:

• Boldogság.

5-6 perccel az injekció beadása után vagy 2 perccel az injekció beadása után következik be. Eleinte hidegrázás fut végig a testen. Az izmok ellazulnak, könnyedség keletkezik. Az ember örömet tapasztal. A szakasz 7-15 percig tart.

• "Turbókristály" (megérkezés).

Elmúlik az álmosság, a drogos ember sokat beszél, mozog, futni, táncolni akar. A szenvedélybetegek szinte mindig a kristályok alatt akarnak szexelni. Elvész az önfenntartás érzése, csökken a fájdalomküszöb. A barátságosságot és a boldogságot felváltja az agresszivitás. Ez a művelet 5-12 óráig tart.

• Pazarlás.

A harmadik szakaszban az ember kábulatba esik, nem reagál a szavakra. Bár az elvonás ebben a szakaszban nem következik be, a függő ismét felvidítani próbál egy új adag Kristályt, és metamfetamin maratont indít. Ha nem vesz be gyógyszert, 15 és 28 óra között alszik. Ébredés után elvonási tünetek jelentkeznek.

Mi a veszélyes anyag

A Crystal drog károssága az, hogy mesterséges agystimulációt okoz. Dózis nélkül az összes belső szerv központi idegrendszerének szabályozása megzavarodik, dózis alatt pedig túlzott izgalom lép fel - a neurotranszmitterek túlzott felszabadulása, ami miatt a függő ellenőrizhetetlenné válik.

A megnövekedett érzelmesség bûncselekményekre késztet (erõszak, rablás, verés, gyilkosság). A fájdalomküszöb csökkentése és a félelemérzet hiánya növeli a balesetek kockázatát. Az adag alatt a kábítószer-függők könnyedén ugranak a magasból, felmásznak az úttestre, hajtanak végsebességgel autókat.

A felvétel jelei és tünetei

A metamfetamin tovább tart, mint más anyagok (a hatás legfeljebb 12 óráig tart). Ebben az időben a függő nem akar enni, aludni, nem érzi magát fáradtnak. A drog úgy működik, mint egy kábítószer – az ember gyorsabban fut, erősebbnek, okosabbnak érzi magát. A következő tünetekről ismerheti fel, hogy ki vette be a Kristályt:

• Hipertrófiás érzelmek. A félelem paranoiává változik. A harag fizikai erőszakban nyilvánul meg. Az ellenkező nem iránti szimpátia túlságosan megszállott.
• A Kristály alatti kábítószer-függő irányíthatatlan, nem fogad el tanácsokat és kéréseket, és nem megfelelő cselekedeteket hajt végre.
• A drogos arcát természetellenes arckifejezések torzítják el, a Kristály alatt erős a pupillák kitágulása, a tekintet őrültnek tűnik.

A hallucinációk tapasztalt kábítószer-függőknél vagy nagy adag Kristály használatakor jelentkeznek. Gyakrabban fordulnak elő tapintási hibák: úgy tűnik, hogy valaki láthatatlan hozzáér, hangyák szaladgálnak a bőr alatt.

A függőség kialakulása és kialakulása

A kristályokból származó "magas" ára azonnali függőség. A gyógyszer első adagjától kezdve pszichológiai függőség lép fel, amely a tevékenység serkentésére, az álmosság megszüntetésére, a hangulat javítására és a hűvösségre való vágyban fejeződik ki. Körülbelül egy hét rendszeres, adag nélküli gyógyszerhasználat után mentális összeomlás következik be - a hangulat romlik (depressziós állapotig), reménytelenség érzése támad, a fóbiák súlyosbodnak.

A kristálygyógyszerektől való fizikai függőség 3-4 hét folyamatos használat után jelentkezik. Új adag nélkül a szenvedélybeteg rosszul lesz, hány, migréntől, álmatlanságtól, görcsöktől és hasi fájdalmaktól szenved. Mindez elmúlik a kábítószer bevétele után, ami arra késztet, hogy folyamatosan beadja, szagolja a Kristályt.

Túladagolás: jelek és elsősegélynyújtás

Az első hónapokban a drogfüggők 5-20 mg kristályt kezdenek. A szervezet gyors alkalmazkodóképessége miatt szükség van az adagok emelésére. Hat hónappal később egy személy több mint 120 mg gyógyszert fecskendez be magának, ami nem biztonságos. Az emberek 30%-ánál ez a koncentráció túladagolást okoz. A 150 mg a kábítószer-függők 65%-ánál mérgezést vált ki. 200 mg 96%-ban halált okoz.

A Crystal túladagolása esetén a függő testhőmérséklete meredeken emelkedik (41,5 ° C-ig) és vérnyomása. A tachycardia, aritmiák különböző formái vannak. Pszichózis kezdődik, epilepsziás rohamok. Gyakran alakul ki akut légzési elégtelenség, vese- és májelégtelenség.

A használat következményei

Ahhoz, hogy meggyőződjünk a Kristály vagy más metamfetamin pusztító hatásáról, érdemes megnézni a drogosok megjelenését. A bőr, haj, fogak állapota azt mutatja, hogy mélyen beteg emberekről van szó.

Csökken az immunitás a Kristálytól, érrendszeri disztónia lép fel, vese-, máj-, szívelégtelenség. A gyógyszer visszafordíthatatlan patológiákat okoz a központi idegrendszerben. Demencia és skizofrénia alakul ki. A tudósok bebizonyították, hogy a szintetikus kábítószerek onkológiát váltanak ki - a kábítószer-függőket gyakran diagnosztizálják agyi, légzőszervi rákos megbetegedéssel (dohányzás és kábítószer belélegzése esetén), férfiaknál prosztatarák, nőknél pedig petefészekrák.

Kezelés

A hosszú (több mint 40 napos) elvonás miatt egyedül lehetetlen megszabadulni a Kristály-függőségtől. Az öngyógyítás veszélyes - az elvonási időszakban a nyomás nagymértékben megemelkedik, hipertermia lép fel, ami szívmegállással, stroke-tal fenyeget.

A Crystal túladagolása esetén mentőt hívnak, a drogost a toxikológiai osztályra viszik. Ott méregtelenítést végeznek, antikolinerg szereket tesznek. Miután a beteget kiemelik a kritikus állapotból, javasolt narkológiai klinikára helyezni. Ott az absztinencia enyhítésére olyan gyógyszereket adnak, amelyek csökkentik a vérnyomást, normalizálják az agy, a máj és a vesék működését. Szükségszerűen pszicho-neurológiai segítséget nyújtott a rendellenességek megelőzésére idegrendszer(krónikus álmatlanság, pszichózis, depresszió).

Következtetés

Az absztinencia legyőzése esetén a függőnek ajánlott pszichoterápiás ülésekre menni 3-7 hónapig. Szükség van rájuk a drogról való leszokás motivációjának kialakításához, valamint a kábítószer-függőséget kiváltó problémák megoldásához.

Megtaláltad a választ a kérdésedre?