ANO ANG ANOMALYA NG TUBIG? - CHEMISTRY - 2025

Ang anomalya ng tubig ay ang mga katangian na nagpapakilala at nakaposisyon bilang pinakamahalaga at espesyal na lahat ng likidong sangkap. Pisikal at kemikal, ang tubig ay nagpapakita ng malaking pagkakaiba kumpara sa iba pang mga likido, kahit na lumampas sa mga inaasahan at pagkalkula ng teoretikal. Marahil ito ay kasing simple, at sa parehong oras na kumplikado ng buhay mismo.

Kung ang carbon ay ang pundasyon ng buhay, ang tubig ay tumutugma sa likido nito. Kung hindi ito natatangi at walang katumbas, ang isang produkto ng mga anomalya, ang mga bono ng carbon na bumubuo sa mga biological matrice ay hindi magagamit; ang pagdama ng buhay ay madudurog, ang mga karagatan ay mag-freeze nang lubusan, at ang mga ulap ay hindi masuspinde sa kalangitan.

Ang mga Iceberg at mga katawan ng yelo na lumulutang sa tubig ay kumakatawan sa isang karaniwang hindi napapansin na halimbawa ng isa sa mga anomalya ng tubig. Pinagmulan: Mga pexels.

Ang singaw ng tubig ay mas magaan kaysa sa iba pang mga gas, at ang pakikisalamuha nito sa kapaligiran ay nagreresulta sa pagbuo ng mga ulap; ang likido ay higit na mas siksik na may paggalang sa gas, at ang pagkakaiba-iba nito sa mga density nito ay mukhang pinahina kumpara sa iba pang mga compound; at ang solid, anomalya, ay may mas mababang density kaysa sa likido.

Ang isang halimbawa ng huli ay sinusunod sa katotohanan na ang mga iceberg at ice float sa likidong tubig, isang produkto ng mas mababang density nito.

Tiyak na init

Ang mga beach, isa pang natural na halimbawa kung saan ang anomalyang tiyak na init ng tubig ay sinusunod macroscopically. Pinagmulan: Pixabay.

Ang tubig ay nagpapakita ng isang matinding pagsalansang sa pagtaas ng temperatura bago ang isang mapagkukunan ng init. Samakatuwid, ang mapagkukunan ay dapat magbigay ng sapat na init upang pilitin ang tubig na itaas ang temperatura sa pamamagitan ng isang degree na sentigrade; iyon ay, ang tiyak na init nito ay mataas, mas mataas kaysa sa anumang ordinaryong tambalang, at may halaga na 4.186 J / g · ºC.

Ang mga posibleng paliwanag para sa anomalyang tiyak na init ay dahil sa ang katunayan na ang mga molekula ng tubig ay bumubuo ng maraming mga bono ng hydrogen, sa isang hindi nakagagambalang paraan, at ang init ay naghiwalay upang madagdagan ang mga panginginig ng boses ng naturang mga tulay; kung hindi, ang mga molekula ng tubig ay hindi mag-vibrate sa isang mas mataas na dalas, na isinasalin sa isang pagtaas ng temperatura.

Sa kabilang banda, kapag ang mga molekula ay nasasabik sa thermally, naglaan sila ng oras upang muling maitaguyod ang orihinal na estado ng kanilang mga hydrogen bond; ito ay katulad ng sinasabi na nangangailangan ng oras upang palamig sa ilalim ng normal na mga kondisyon, na kumikilos bilang isang reservoir ng init.

Halimbawa, ang mga beach ay nagpapakita ng parehong mga pag-uugali sa iba't ibang mga panahon ng taon. Sa taglamig sila ay manatiling mas mainit kaysa sa nakapaligid na hangin, at sa taglamig ng taglamig. Para sa kadahilanang ito ay maaraw, ngunit kapag lumalangoy ka sa dagat ay mas cool ang pakiramdam.

Latent na init ng singaw

Ang tubig ay may napakataas na enthalpy o latent heat ng pagsingaw (2257 kJ / kg). Ang anomalya na ito ay nagpapahiwatig ng tiyak na init: kumikilos ito bilang isang reservoir at regulator ng init.

Ang mga molekula nito ay dapat sumipsip ng sapat na init upang maipasok sa phase ng gas, at ang init ay nakuha mula sa kanilang paligid; lalo na sa ibabaw kung saan sila nakakabit.

Ang ibabaw na ito ay maaaring, halimbawa, ang aming balat. Kapag nag-ehersisyo ang katawan ay naglalabas ito ng pawis, na ang komposisyon ay mahalagang tubig (mas malaki kaysa sa 90%). Ang pawis ay sumisipsip ng init mula sa balat upang mag-singaw, kaya nagbibigay ng pandamdam ng paglamig. Ang parehong nangyayari sa lupa, na pagkatapos ng pag-singaw ng kahalumigmigan nito, binabawasan ang temperatura at mas malamig ang pakiramdam.

Dielectric na pare-pareho

Ang molekula ng tubig ay lubos na polar. Ito ay makikita sa dielectric na pare-pareho (78.4 sa 25ºC), na mas mataas kaysa sa iba pang mga likidong sangkap. Dahil sa mataas na polaridad, may kakayahang matunaw ang isang malaking bilang ng mga compound ng ionic at polar. Ito ay para sa kadahilanang ito ay itinuturing na unibersal na pantunaw.

Pagkakalat

Pagkakalat ng tubig sa pamamagitan ng isang pipe. Pinagmulan: Pxhere.

Ang isa sa mga nakakaganyak na anomalya ng likidong tubig ay na ito ay nakakaiba nang mas mabilis kaysa sa tinantya sa pamamagitan ng isang butas na nabawasan sa laki. Ang mga likido sa pangkalahatan ay nagdaragdag ng kanilang bilis kapag dumadaloy sila sa mas makitid na mga tubo o channel; ngunit ang tubig ay nagpapabilis ng mas drastically at marahas.

Ang Macroscopically ay maaaring sundin sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng cross-sectional area ng mga tubo kung saan ang tubig ay kumakalat. At nanometrically, ang parehong ay maaaring gawin ngunit ang paggamit ng carbon nanotubes, ayon sa mga pag-aaral sa computational, na makakatulong upang linawin ang ugnayan sa pagitan ng molekular na istraktura at dinamika ng tubig.

Density

Nabanggit sa simula na ang yelo ay may mas mababang density kaysa sa tubig. Bilang karagdagan sa ito, umabot sa isang maximum na halaga sa paligid ng 4ºC. Kapag ang tubig na pinalamig sa ilalim ng temperatura na ito, ang density ay nagsisimula nang bumaba at ang mas malamig na tubig ay tumataas; at sa wakas, malapit sa 0ºC, ang density ay bumaba sa isang minimum na halaga, ng yelo.

Ang isa sa mga pangunahing bunga nito ay hindi lamang ang mga iceberg ay maaaring lumutang; ngunit din, pinapaboran nito ang buhay. Kung ang yelo ay mas siksik, lumulubog at palamig ang kalaliman sa pagyeyelo. Ang dagat ay pagkatapos ay cool mula sa ilalim hanggang sa itaas, nag-iiwan lamang ng isang film ng tubig na magagamit para sa mga fauna ng dagat.

Bilang karagdagan, kapag ang tubig ay dumadaloy sa mga recesses ng mga bato, at ang temperatura ay bumababa, lumalawak ito kapag nag-freeze, na nagtataguyod ng pagguho at panlabas at panloob na morpolohiya.

Banayad na tubig at mabibigat na tubig

Habang lumulutang ang yelo, ang mga ibabaw ng mga lawa at ilog ay nagyeyelo, habang ang mga isda ay maaaring magpatuloy na mabuhay sa kailaliman, kung saan ang oxygen ay natutunaw nang maayos at ang temperatura ay nasa itaas o sa ibaba ng 4ºC.

Sa kabilang banda, ang likidong tubig, sa katunayan, ay hindi itinuturing na may perpektong homogenous, ngunit binubuo ng mga istruktura na pinagsama-sama na may iba't ibang mga density. Sa ibabaw, ang pinakamagaan na tubig ay matatagpuan, habang sa ilalim, ang pinakaputi.

Gayunpaman, ang gayong likido-likido na "mga paglilipat" ay kapansin-pansin lamang sa supercooled na tubig at sa ilalim ng mga simulation na may mataas na presyon.

Mga pagpapalawak ng yelo

Ang isa pang katangian ng tubig ay ang pagbaba ng yelo sa pagtunaw ng temperatura habang tumataas ang presyon; iyon ay, sa mas mataas na presyon, natutunaw ang yelo sa mas mababang temperatura (sa ibaba 0ºC). Ito ay tulad ng yelo, sa halip na pagkontrata, lumalawak bilang isang resulta ng presyon.

Ang pag-uugali na ito ay salungat sa iba pang mga solido: mas mataas ang presyon sa kanila, at samakatuwid, ang kanilang pag-urong, kakailanganin nila ang isang mas mataas na temperatura o init upang matunaw at sa gayon ay maihiwalay ang kanilang mga molecule o ion.

Ito rin ay nagkakahalaga ng pagbanggit na ang yelo ay isa sa mga pinaka madulas na solido sa kalikasan.

Pag-igting sa ibabaw

Ang paglalakad ng insekto sa ibabaw ng tubig. Pinagmulan: Pixabay.

Sa wakas, kahit na ang ilang mga anomalya lamang ang nabanggit (sa humigit-kumulang na 69 na kilala at marami pang iba na natuklasan), ang tubig ay may isang mataas na pag-igting sa ibabaw ng ibabaw.

Maraming mga insekto ang sinasamantala ang pag-aari na ito upang makapaglakad sa tubig (tuktok na imahe). Ito ay dahil ang bigat nito ay hindi nagbibigay ng sapat na puwersa upang masira ang pag-igting sa ibabaw ng tubig, na ang mga molekula, sa halip na palawakin, kontrata, maiwasan ang pagtaas ng lugar o ibabaw.

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
2. Mga Bata at Agham. (2004). Ang anomalya ng Tubig. Nabawi mula sa: vias.org
3. Chaplin Martin. (2019). Mga nakamamanghang katangian ng tubig. Ang istruktura ng tubig at agham. Nabawi mula sa: 1.lsbu.ac.uk
4. ChimiSpiega. (Pebrero 2, 2014). Tubig: ang kakaibang kaso sa paligid namin. Chimicare. Nabawi mula sa: chimicare.org
5. Nilsson, A., & Pettersson, LG (2015). Ang istruktura na pinagmulan ng mga maanomalyang katangian ng likidong tubig. Mga komunikasyon sa kalikasan, 6, 8998. doi: 10.1038 / ncomms9998
6. IIEH. (Hulyo 2, 2014). Anomalya ng tubig. Ebolusyon at Kapaligiran: Research Institute on Human Evolution AC Nabawi mula sa: iieh.com
7. Pivetta Marcos. (2013). Ang kakaibang bahagi ng tubig. FAPESP pananaliksik. Nabawi mula sa: revistapesquisa.fapesp.br