ні в льоду таким чином, що кожен з них оточений чотирма іншими на практично рівних відстанях, по вершинах правильного тетраедра. Якщо центри атомів кисню з'єднати паличками, то виникне ажурний витончений тетраедричних каркас. А атоми водню? Вони сидять на цих паличках по одному на кожній. Тут є два місця для атома водню - поблизу (на відстані приблизно 1Г… ) кожного з кінців палички, але зайнято буває тільки одне з цих місць. Атоми водню розміщені так, що біля кожного атома кисню їх виявляється по два, так що в кристалі можна виділити молекули Н 2 О. Два атоми водню пов'язані з атомом кисню так, що вони утворюють майже прямий кут, точніше, кут в 105 градусів. Якби це був кут в 109 градусів, молекули замерзлої води з'єдналися б у кубічні грати, подібну кристалу алмазу. Але в цьому випадку така структура була б нестійкою через порушення зв'язків. Будова молекул води підтверджено і іншими методами.
Будова рідкої води буде розглянуто нижче для пояснення деяких аномальних властивостей води.
Незвичайні властивості води
Теплові властивості
При поступовому підвищенні температури і сохраняющемся зовнішньому тиску вода послідовно переходить з одного фазового стану в інше: лід - вода - пар.
Відомо, що водяна пара при температурах 300 - 400 К має молярну теплоємність (при постійному об'ємі) З V = 3R? 25Дж/(моль В· К). Величина 3R відповідає теплоємності ідеального багатоатомного газу, що має шість кінетичних ступенів свободи - три поступальні і три обертальні. Це означає, що коливальні ступені свободи самих молекул води в цьому діапазоні температур ще не включені. Природно, що при більш низьких температурах вони не включені тим більше.
Питома теплоємність води в рідкому стані, рівна 4200Дж/(моль В· К), відповідає молярної теплоємності 75,9 Дж/(моль К)? 9,12 R. На один моль атомів (і кисню, і водню), що входять до складу рідкої води, припадає близько 3,04 R - вода формально підпорядковується закону Дюлонга і Пті для твердих тіл, хоча і не є твердим тілом. На цю обставину варто звернути пильну увагу! p align="justify"> Молярна теплоємність льоду при температурі 273К дорівнює приблизно 4,5 R, тобто вдвічі менше, ніж для рідкої води. Класичне пояснення теплоємності твердих тіл грунтується на припущенні, що кожен атом у складі твердого тіла має три коливальні ступені свободи. Атоми не мають обертальних ступенів свободи, тому, відповідно до правила про рівномірний розподіл енергії за ступенями свободи, молярна теплоємність атомів, що входять до складу твердого тіла, дорівнює 3R і не залежить від температури. Це правило дійсно виконується при досить ...
