Вода отличается от всех известных нам жидкостей — и теперь мы знаем почему

2019-05-18 13:37:00


Вода отличается от всех известных нам жидкостей — и теперь мы знаем почему


   

Вода кардинально отличается от всех прочих жидкостей, известных человечеству, в первую очередь из-за своих физических свойств. Она идеальный растворитель, имеет чудовищно сильное поверхностное натяжение, не сжимается, а при охлаждении и переходе в твердую форму не уплотняется и тяжелеет, а наоборот, уменьшает свою плотность. Ученые из Университета Бристоля и Токийского университета считают, что причины такого необычного поведения кроются в молекулярной структуре воды.

При комнатной температуре и в форме льда молекулы воды объединяются в тетраэдры – грубое подобие пирамид из четырех молекул каждая. Эти тетраэдры имеют свойство сливаться в одну структуру с общей центральной молекулой, при этом в остальном они не пересекаются между собой. Разрушить такую архитектуру непросто, чем и объясняется способность воды противостоять разным воздействиям.

Исследователи смоделировали на суперкомпьютере ситуации, когда тетраэдр из молекул воды превращался в иные фигуры. Любое изменение приводит к «деградации» — такая вода сразу теряет большинство ключевых свойств. И становится гораздо ближе к иным жидкостям, что позволяет сделать вывод: именно молекулярная структура в виде объединенных тетраэдров и является главной отличительной чертой воды.

Эти свойства воды сделали наш мир, планету Земля, такой, какой мы ее знаем. Молекулы не сближаются друг с другом, сохраняют свою структуру, а потому легкий лед дрейфует на поверхности жидкой воды. И водоемы замерзают сверху вниз, редко промерзая до самого дна, что позволяет сохраниться в них жизнь. Вода легко затекает в трещины скал, где расширяется после замерзания и раскалывает их – так огромные пласты породы превращаются в мелкие камни и образуют разные виды рельефа.