"Сияет от небес посланье,
В извивах водных чудеса,
Зимы-волшебницы дыханье
Кристаллов-капелек краса."
Не будь на стекле пылинок, неровностей, мелких дефектов, не за что было бы цепляться молекулам воды и образовывать при определенных условиях замечательные зимние картины.
За стеклом мороз, а изнутри водяной пар, содержащийся в теплом воздухе охлаждается и становится пресыщенным, осаждаясь на холодном стекле окна, обращаяется в ледяные кристаллики .
Самое распространенное и одно из загадочных веществ на Земле-вода. Её история очень древняя. В геологических науках, в свое время, существовала гипотеза у нептунистов о происхождении всех горных пород из водной среды.
Вода-минерал. Когда вулканы извергают из недр Земли расплавленные лавы, то выбрасывают с ними и воду. Велика её роль в появлении и развитии жизни на планете.
В 1805 году Александр Гумбольдт и Жозеф-Луи Гей Люссак установили, что вода- это соединение водорода и кислорода. Позднее выяснилось, что вода-смесь сорока двух веществ-соеденений трех разных водородов с тремя разными кислородами. В основном состоит она из воды легкой, но в ней всегда есть немного и тяжелой, и полутяжелой, и сверхтяжелой.
Для воды характерны аномалии:
1. Ей положено по химической структуре и классу веществ плавиться и кипеть при температурах более низких, которых на Земле не бывает.
2. Обладает высокой теплоемкостью. В 10 раз больше, чем у железа.
3. и 4. Очень высокая скрытая теплота испарения и скрытая теплота плавления.
5.Замерзая, вода расширяется на 9% по отношению к прежнему объему.
6. Вода сжимается от холода, но при 4 градусах тепла наступает предел и она с дальнейшем падением температуры начинает расширяться.
7.Из всех жидкостей, кроме ртути, у воды самое большое поверхностное натяжение.
8.Лучший в мире растворитель, растворяет многие вещества, но сама остается инертной, не изменяется от веществ, которые растворяет.
В чистом виде вода практически не встречается.Не имеет цвета, вкуса, запаха. Электропроводность очень чистой воды весьма мала.
Но одним из тех чудес на которые способна вода остаются необыкновенные морозные узоры, которые можно наблюдать на окне. Они разнообразны, но чаще всего напоминают растительный мир на Земле, который и не мыслим без воды в своем строении.
Среди многих видов морозных узоров чаще других встречаются дендриты (древовидные образования) и трихиты (волокнистые формы).
Характер кристаллизации воды на стекле во многом зависит от условий
охлаждения. Для начального образования тонкого слоя такого льда в качестве затравок кристаллизации известную роль могут играть дефекты структуры поверхности, царапины.
Однако, в ходе дальнейшего развития процесса ,эти влияния полностью перекрываются общей картиной осаждения льда по всей охлаждающейся поверхности.
Размеры дендритных кристаллов зависят от имеющегося для их образования
материала. В нижней части окна, где пленка воды толще, дендриты обычно имеют
большие размеры .По мере перехода к верхней части окна размеры дендритов
уменьшаются. В случае равномерной увлажненности стекла их размеры примерно одинаковы. Дальнейшее охлаждение способствует отложению между ними, а затем и на дендритах тонких слоев пушистого льда.
При недостатке влаги на стекле нарушается сплошной характер кристаллизации: дендриты растут островками, их формы менее резко выражены, а размеры уменьшены в сравнении с нормальными условиями.
Трихиты образуются у острых краев царапин на поверхности охлаждающегося
твердого тела. При этом вначале кристаллы образуют узкие параллельные полоски инея, вырождающиеся при дальнейшем охлаждении в достаточно плотные ледяные волокна,исходящие от основного стебля. В большинстве случаев, как основное волокно, так и прилегающие к нему тонкие полоски инея слегка изогнуты.
Необычные свойства воды объясняются её строением. Молекула воды нелинейна-угол между связями Н-О-Н равен 104 градуса 27 минут. Связи Н-О ковалентны, однако они полярны, т.е. некоторый положительный заряд несут атомы водорода, а отрицательный-атом кислорода. Вследствие этого связанный атом кислорода способен притягивать атом водорода соседней молекулы с образованием водородной связи, что существенно повышает общую энергию связи. Таким образом, молекулы в воде ассоциированы. В кристаллах льда водородные связи еще сильнее. В силу высокой полярности своих молекул, вода является растворителем других полярных соединений, не имея себе равных.
Молекулу воды можно разрушить только энергичным внешним воздействием. Вода начинает заметно разлагаться только при 2000 градусах (термическая диссоциация ) или под действием ультрафиолетового излучения (фотохимическая диссоциация). На воду действует также радиоактивное излучение. При этом образуются водород, кислород и пероксид водорода Н2О2.
Щелочные и щелочно земельные металлы разлагают воду с выделением водорода при обычной температуре, а магний и цинк при кипячении. Вода также взаимодействует и со многими неметаллами.
Вода играла и играет определяющую роль в формировании климата и погоды, в круговороте веществ, в физиологической и биологической сферах жизни.
Вода повсюду. И мы так привыкли к ней, что её странности в морозный день перестали нас удивлять.