Одно из самых простых и в то же время загадочных химических соединений – вода
|
30.11.2011
|
|
Одно из самых простых, распространенных в земной природе и в то же время загадочных химических соединений – вода – только что рассталось с одним из своих секретов. Валерия Молинеро и Эмили Мур, химики из Университета Уты (США), выяснили минимальную температуру, при которой сверхохлажденная вода превращается в лед, и, что самое главное, разобрались с механизмом этого превращения.
|
|
Обычная вода, как известно, замерзает при нуле градусов Цельсия. При этой температуре на ее примесях начинают расти ледяные кристаллики, в конце концов захватывая в ледяной плен всю жидкость. Однако очень чистая, не имеющая примесей вода таких центров кристаллизации не имеет и способна оставаться в жидком состоянии при более низких температурах. В конце концов, достигая "предела", эта сверхохлажденная вода тоже превращается в лед. Однако до сих пор было совершенно непонятно, почему она вообще это делает, если не имеет центров кристаллизации, и что с ней при этом происходит – ведь само преобразование осуществляется практически мгновенно. Во всяком случае, оно происходит настолько быстро, что существующие приборы не в состоянии отследить этот процесс.
|
|
Молинеро и Мур решили прибегнуть к помощи компьютера. До них уже неоднократно проводились попытки компьютерного моделирования поведения сверхохлажденной воды. Однако каждый раз они заканчивались неудачей, поскольку сам процесс требовал слишком много времени. Молинеро и Мур упростили задачу, представив в расчетах молекулу воды не как соединение двух атомов водорода с одним атомом кислорода, а как точку, способную, подобно молекуле воды, образовывать водородные связи. И все же программа, даже ускоренная, работала многие тысячи часов, чтобы отследить поведение 32768 молекул (это намного меньше, чем капля воды), после чего "огласила" результат.
|
|
По расчетам, минимальная температура замерзания сверхохлажденной воды равна минус 48 градусов Цельсия. Но самое главное – стал понятен механизм превращения сверхохлажденной воды в лед. При приближении к критической температуре молекулы воды начинают собираться в группы по четыре, то есть в тетраэдры, а тетраэдры, в свою очередь, ищут себе подобных и соединяются с ними. Получается уже не вода, но еще и не лед, а что-то вроде водо-ледяной кашицы – ученые назвали это состояние "промежуточным льдом". Промежуточный лед живет недолго, тетраэдры начинают выстраиваться в правильную кристаллическую решетку с такой скоростью, что решетка формируется почти мгновенно.
|
|
http://rnd.cnews.ru/natur_science/news/line/index_science.shtml?2011/11/30/466578
|