A víz, mint üzemanyag
Víz - a titokzatos anyag a természetben, egyedülálló tulajdonságokkal, amelyek nem csak a még nem teljesen tisztázott, de nem az összes ismert. Minél hosszabb a munka, annál inkább találunk új anomáliák és rejtélyek benne. A legtöbb ilyen anomáliák, biztosítva a lehetőséget a földi élet, magyarázza a vízmolekulák jelenlétében közötti hidrogén kötés van, amelyek sokkal erősebb, mint a Van der Waals vonzóerők között más anyagok molekuláit, de egy nagyságrenddel gyengébb, mint az ionos és kovalens kötések közötti atomok molekulák. A mai napig több mint tanult jég és vízgőz, mint a víz, amelynek a kutatók még nem is kell a konszenzus annak szerkezetét, miközben a kristályszerkezet a jég már régóta jól tanulmányozott.
Ábra. A szerkezet a vízmolekula. Geometriai diagram (a) egy lapos modellje (b) és térbeli elektronikus szerkezet (c) monomer H2 O. kettő a négy külső héj elektronok oxigénatomok részt vesz a kovalens kötések létrehozását és a hidrogénatomok, és a másik két formája egy erős hosszúkás elektron kering, amelynek síkja a síkra merőleges H-O-H.
Fajhője a víz legnagyobb az összes anyagot. Továbbá, ez 2-szer magasabb, mint a jég, míg a legtöbb egyszerű anyagok (például a fémek) a fajhője olvadási gyakorlatilag változatlan, míg a vegyületek poliatomos molekulák általában csökken olvasztás során.
Ábra. Hidrogén vízmolekulák közötti
A legtöbb kutató magyarázza abnormálisan nagy a hőkapacitása folyékony vizet, hogy a jég olvadása, a kristályszerkezete haladéktalanul meg kell semmisíteni. A folyékony víz tárolt hidrogén kötések molekulák között. Maradna, mint a jég töredékek - társult egy nagy vagy kisebb vízmolekulák száma. Azonban, ellentétben a jég társult mindegyik rövid létezik. Folyamatosan fennáll a megsemmisítése néhány és a kialakulását más társult. Minden egyes érték a víz hőmérséklete a dinamikus egyensúlyi állapot jön létre a folyamatban. A víz hevítve része a hő fordítunk az törés a hidrogénkötések a társult. Ebben a tekintetben minden könnyet fogyasztott 0,26-0,5 eV. Ez magyarázza a rendellenesen nagy hőkapacitású víz képest az olvadó más anyagokkal, amelyek nem képeznek hidrogénkötéseket. Melegítés hatására az olvadék energiát használnak csak egy termikus mozgást atomjaik vagy molekulák. Hidrogén vízmolekulák közötti teljesen megtört csak az átmenet a víz gőzzé. A helyességét ezt a nézetet pontot, és az a tény, hogy a fajhője vízgőz 100 ° C-on lényegében egybeesik fajhője jég 0 ° C-on
Ábra. A kristályos szerkezete jeges: vízmolekulák vannak csatlakoztatva egy szabályos hatszögek
De van egy másik szempontból, hogy milyen jellegű rendellenesen magas hőkapacitása a víz. Professzor G. N. Zatsepina annak észre, hogy a moláris fajhője a víz, komponens 18 csepp / (mól o fokú), pontosan megegyezik az elméleti moláris hőkapacitása szilárd anyagok, trihidroxi- kristályok. És összhangban a törvény a Dulong és Petit atomi fajhője kémiailag egyszerű (egyatomos) kristályos szilárd anyagok elegendően magas hőmérsékleten azonos, és egyenlő a 6 O kalDmol deg). A háromértékű, a grammole tartalmazó 3 NA rácsos csomópontok - 3-szor több. (Itt, NA - Avogadro-szám).
Ábra. A kristályrács jég. A vízmolekulák H2 O (fekete golyó) csomópontjaihoz vannak elhelyezve, hogy mindegyik négy „szomszédok”.
Ez azt jelenti, hogy a víz, mint egy kristály test álló háromatomos molekulák H2 0. Ez megfelel a népszerű felfogás a víz, mint az elegy kristály társult kis mennyiségű szabad víz molekulák, H2 O közöttük, amelyek száma növekszik a hőmérséklet emelkedésével. Ebből a szempontból nem meglepő, magas fajhője a folyékony víz, alacsony szilárd jég. Csökkentése fajhője a víz fagyasztás során hiánya miatt a keresztirányú termikus rezgések az atomok a kristályrácsban merev jég, ahol minden egyes proton okoz hidrogén kötést, csak egy szabadságfokot termikus rezgések három helyett.
Ábra. Egy külön klaszter víz
Ábra. Klaszterek vízmolekulák képeznek társult
De mivel, mit és mennyit lehet egy nagy változás a hőkapacitása víz nélkül a megfelelő nyomás változik? Ahhoz, hogy erre a kérdésre válaszolni, nézzük azt a hipotézist, a jelölt a geológiai-ásványtani tudományok Yu Kolyasnikova szerkezete a víz.
Azt rámutat, hogy még akkor is felfedezők hidrogénkötések J. F. Bernal és Fowler 1932 g. Szerkezete folyékony víz képest kvarc kristályszerkezet, és megállapítja, hogy ezek a társult, mint már említettük, -. Főleg tetramereket 4H2 0, amelyben négy vízmolekulák csatlakozott egy kompakt tizenkét tetraéder belső hidrogénkötések. Az eredmény egy négyoldalú piramis - tetraéder.
Hidrogénkötések ezekben tetramerek állítja Kolyasnikov képezhet akár balkezes, és pravotak szekvenciát, mint kristályos elterjedt kvarc (Si02), továbbá amelynek tetraéderes szerkezetű, vannak bal forgási pravoi kristályos formák. Mivel minden egyes tetramer még mindig a víz és a négy nem használt külső hidrogén kötések (például egy vízmolekula), a tetramerek is csatlakoztatható ezen külső kapcsolatok egyfajta polimer lánc. Mivel csak négy, külső kapcsolatok és a belső - 3-szor, ez lehetővé teszi, hogy a kemény és tartós tetramerek a folyékony víz hajlított, forgatható és még nadlamyvayutsya e gyengített termikus rezgések külső hidrogénkötések. Ez okozza a víz áramlását.
Ez a szerkezet a víz, szerinti Kolyasnikova csak folyékony állapotban, és esetleg részben elpárolog. De a jég kristályszerkezet, amely alaposan tanulmányozták, tetragidroli összekapcsolt merev equiresistant közvetlen hidrogén-kötéseket egy áttört szerkezet nagy üregek benne, ami a jég sűrűsége kisebb, mint a víz sűrűsége.
Amikor a jég megolvad, néhány, a hidrogénkötések ott gyengül és ívek, ami egy átrendeződés fent ismertetett szerkezetet teszi tetramerek és a folyékony víz sűrűbb, mint a jég. A 4 ° C-on következik be az állapot, amikor az összes hidrogén kötések közötti tetramereket maximálisan hajlított, és ez okozta a maximális sűrűsége a víz ezen a hőmérsékleten. Kapcsolatok további hajlítsa sehol.
Feletti hőmérsékleten 4 ° C-on, az említett Kolyasnikov elkezdi könnyezés közötti kötések az egyes tetramerek, és 36-37 ° C-on szakadt fele hidrogénkötések. Ez határozza meg a minimális a görbén a fajhője víz hőmérséklete. Amikor a hőmérséklet 70 ° C megszakította szinte minden szálat mezhtetramernye, valamint ingyenes és tetramerek a vízben már csak rövid foszlányait „polimer” láncok őket. Végül, amikor a forró bekövetkezik utolsó szünetet most egyetlen tetramerek különálló H20 molekulák. És az a tény, hogy a fajhője víz párolgása pontosan 3-szor nagyobb, mint az összege az adott melegíti az olvadó jég víz és az azt követő melegítés 100 ° C-on, egy megerősítő Kolyasnikova feltételezés. hogy a belső linkek száma a tetramer 3-szor nagyobb, mint a számos külső.
Kolyasnikov úgy véli, hogy egy ilyen tetraéderesen-helikális struktúra a víz annak köszönhető, hogy reológiai ősi kapcsolatban kvarc és egyéb szilícium-oxigén ásványok uralkodó a földkéreg, a mélységben, amely egyszer megjelent a víz a Földön. Mint egy kis kristály a só okozza az oldat kristályosodni azt körülvevő ilyen kristályok, míg másokban nem, mert a kvarc arra kényszerítette a vízmolekulák sorakoznak a tetraéderes szerkezetben, amelyek energetikailag legelőnyösebb. És ebben a korban a légkör vízgőz lecsapódik cseppek ilyen szerkezet kialakítására, mert a légkörben mindig jelen permet apró cseppeket a víz, ami már ezt a struktúrát. Ezek központok kondenzációs vízgőz a légkörben.
Ábra. Elementary megfelelő szilícium-oxigén tetraéder SÍO4 4-.
Ábra. Elemi egység szilícium-oxigén-orthogroup SÍO4 4- Mg-szerkezet piroxénmentes ensztatit (a) és 6 diortogruppy Si2 O7 Ca-piroksenoide wollastonit (b).
Ábra. A legfontosabb típusai a szilícium-lánc anionos csoportok (Belov). metagermanatnaya a-b - piroxént, c - batisitovaya, Mr. wollastonit, vlasovitovaya-d, e-melilite, vasúti Rhodonite, s piroksmangitovaya-és-metafoszfát, fluoberyllate k, l - barilitovaya.
Ábra. A kondenzációs szilícium-oxigén anionok piroxénmentes öv kétsoros amfibol (a), három-sorban amfibolopodobnye (b), réteges talkumot és zárja az anionok (c).
Ábra. A legfontosabb típusai szilícium sáv csoportok (a Belov) és - szilimanit, amfibol, ksonotlitovaya; b-epididimitovaya; in-ortoklász; Mr. narsarsukitovaya; d-fenakitovaya prizmatikus; e-evklazovaya berakott.
Ábra. Fragmens (elemi packet) a réteges kristályszerkezete muszkovit KAl2 (AlSi3 O10 X-OH) 2, amely szemlélteti a váltakozás alyumokremne-oxigén rétegek poliéderes egybekapcsolódik nagy alumínium és kálium-kationok.
A hipotézis Kolyasnikova is érdekes, hogy ez azt jelenti, egyenlő valószínűséggel a jog fennállása - és balkezes víz. De a biológusok már régóta megfigyelték, hogy a biológiai szövetek és struktúrák csak akkor fordul elő, vagy balra - vagy jobbkezes kialakulását. Egy példa erre - a fehérje molekulák, épített csak a bal-csavart helikális aminosavak, és csak balkezes spirál. De a cukor a természetben - minden csak egy jobbkezes. Senki sem tudta megmagyarázni, hogy miért az élővilág talált érték a bal egyes esetekben, és a jobb oldalon - a másik. Valóban, az élettelen természet egyformán valószínű találkozik mind jobb- és balkezes molekulák.
Oldjuk cukor vízben viselkednek nagyon érdekes. Azok koncentrációja mérésével határozzuk meg a forgásszög a síkban polarizált fényt, amikor áthalad az oldatot. Ez forgatja, mert a cukor molekulák, mint a legtöbb más szerves molekula vegyületek spirális térben vagy kvazispiralnye szerkezete atom csoportok, amelyek vannak elrendezve a csúcsai a tetraéder. A cukrot kapjuk cukorrépából vagy cukornádból, a molekulák csavart oka csak egy jobbkezes spirál. Mivel a polarizációs síkját áthaladó fény egy ilyen cukoroldatot, jobbra fordul, és az elforgatás szöge függ a koncentrációtól cukor oldatban. Ez a módszer, nyitott francia fizikus, J. Bio g. Vissza 1815-ben volt, teljesen alkalmatlan koncentrációjának mérésére egy mesterséges cukoroldatok szintetikusan előállíthatók, beleértve a balkezes molekulák tartalmazott pravoi egyaránt.
Már 1848 bizonyult, aki később a híres francia bakteriológus Louis Pasteur, a kristályok a kétféle mesterséges cukor lehet megkülönböztetni egymástól mikroszkóp alatt, és oszd meg, hogy figyelmesen választják ki őket csipesszel. Egy másik kísérletben a cukorral, feküdt a tény, hogy a megoldást táplált baktériumok. Cukor nyert céklát, baktériumok evett teljesen. És ha be mesterséges cukrot ettek csak a fele. Az oldat másik felét a polarizált fény síkját már a bal oldali irányba. A baktériumok nem fogyasztanak cukrot balkezes! De hogyan megkülönböztetni jobbkezes ellen balkezes? A biológusok válasz még mindig nem, és nincs válasz arra a kérdésre, hogy miért az élő struktúrák csak egy bizonyos helicitásváltozás.
A hipotézis a víz szerkezete azt sugallja, hogy töredékei azoknak láncait tetramer, ami mindig jelen vannak a folyékony víz, amikor gyors és egyenetlen áramlási térben kell építeni, és meghosszabbítja a víz mentén patak vonalakat rajzolt az algák egy folyó mentén természetesen. Ez a kaotikus rendszer helyébe rendezett. Ebben az esetben, a valószínűsége, hogy a végén a láncok tetramerek véletlenül ütköznek egymással, és ezek egymáshoz szabadon hidrogénkötések háromszorosára nőtt, mint egy rendezetlen elrendezésben. Ez következik a törvényi geometria. És minden egyes újonnan kialakult hidrogén kötés - a 0,26-0,5 eV energia szabadul fel a vízben.
Azt kell mondani, hogy a víz - nem az egyetlen képzésére képes anyag, intermolekuláris hidrogénkötések. Ezek közös sok szerves vegyület. Ezért a polimerizációs eljárást ismertetett a örvény áramlásban kell történnie, és használata során a víz megoldások helyett a szerves vegyületek.
Ez azt jelzi, hogy a víz - nem az egyetlen közeg, amely képes sikeresen működnek az örvény hőtermelők. Valóban, kísérletek azt mutatták, hogy az olaj, és a dízel üzemanyag is alkalmas, mint a munkaközeg vortex hőt. De a víz olcsóbb és könnyebben hozzáférhető, és biztonságosabb a tűz kapcsán. És a kapott eredmények, ha dolgozik, amíg egy sokkal jobb, mint ha lenne más folyadékot.
Tehát, az elmélet a mozgás szükséges, hogy a víz, amely hajtotta a forgószél, kitűnő lehetőséget, hogy kiemelje formájában kibocsátás a belső energia, a víz, amely egy örvény új intermolekuláris kötések, ő keresi a lehetőséget, hogy rávilágítson a belső energia, ami szükségesnek tűnt negatív energia kapcsolat!
Sm.prodolzhenie a következő cikkben az oldalon.