ванні її густина зменшується. p> Якби зниження температури і при переході з рідкого стану в тверде щільність води змінювалася так само, як це відбувається у переважної більшості речовин, то при наближенні зими поверхневі шари природних вод охолоджувалися б до 0 В° C і опускалися на дно, звільняючи місце теплішим шарам, тож продовжувалося б до тих пір, поки вся маса водоймища не набула б температуру 0 В° C.Далее вода починала б замерзати, крижини, що утворюються занурювалися б на дно і водоймище промерзав б на всю його глибину. При цьому багато форми життя у воді були б не можливі. Але так як найбільшої щільності вода досягає при 4 В° C, то переміщення її шарів, що викликається охолоджуванням, закінчується при досягненні цієї температури. При подальшому зниженні температури охолоджений шар, що володіє меншою щільністю, залишається на поверхні, замерзає і тим самим захищає лежачі нижче шари від подальшого охолодження і замерзання.
аномально для води є так само такі фундаментальні фізичні якості, як температура кипіння і замерзання. Вода-гідрид кисню своїм молекулярним складом подібна гідридом елементів головної підгрупи шостої групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва (H 2 S, H 2 Se, H 2 Te). Заряд ядра атома елемента, який їх утворює, визначає фізичні властивості речовин цього ряду. p> Виходячи з певних закономірностей для ряду H 2 Te - H 2 S, слід було б очікувати, що вода повинна кипіти при температурі -70 В° C, а замерзати - при -90 В° C. Насправді при звичайних умовах вода замерзає при температурі 0 В° C і закипає при температурі 100 В° C, тобто криві піднімаються різко вгору замість того, що б опускатися (Малюнок 1.1) [7]. p> Чому ж так відбувається? Можливо, вода - унікальне виняток з правил. Причини цього явища поки ще до кінця не встановлені, хоча і передбачають, що це, очевидно, залежить від будови її молекул і міжмолекулярної структури.
Молекула води має кутову будову: що входять до її складу ядра утворюють рівнобедрений трикутник, в основі якого знаходяться два протони, а у вершині ядро ​​атома кисню. Кут при
(Рис. 1.1)
вершині дорівнює приблизно 106 В°, а сторони трикутника мають довжину 0,96 Г… (ангстрема), т. е. 10 -10 м; відстань між ядрами водню HH = 1,5 Г…. Трикутник HOH знаходиться всередині сфери, по якій рухаються електрони. Центр інерції сфери З не співпадає з центром атома кисню O і знаходиться від нього на відстані 0,13 Г… [2].
У твердій воді (лід) атом кисню кожної молекули бере участь в утворенні двох водневих зв'язків з сусідніми молекулами води. Схема об'ємної структури льоду зображена на малюнку 1.2 [4].
Освіта водневих зв'язків приводить до такого розташування молекул води, при якому вони стикаються один з одним своїми різнойменними полюсами. Молекули утворюють шари, причому кожна з них пов'язана з трьома молекулами, що належать до того ...
