APAKAH ANOMALI AIR? - KIMIA - 2024

The anomali air adalah mereka ciri-ciri yang membezakan dan diletakkan sebagai penting dan istimewa semua bahan yang paling cair. Secara fizikal dan kimia, air menunjukkan perbezaan yang besar berbanding dengan cecair lain, bahkan melebihi jangkaan dan pengiraan teori. Mungkin semudah itu, dan pada masa yang sama kompleks seperti kehidupan itu sendiri.

Sekiranya karbon adalah batu asas kehidupan, air sepadan dengan cecairnya. Sekiranya ia tidak unik dan tidak dapat dibandingkan, produk dari anomali, ikatan karbon yang membentuk matriks biologi tidak akan berguna; persepsi kehidupan akan runtuh, lautan akan membeku sepenuhnya, dan awan tidak akan tergantung di langit.

Gunung es dan badan ais yang terapung di atas air mewakili contoh salah satu daripada anomali air. Sumber: Pexels.

Wap air jauh lebih ringan daripada gas lain, dan interaksinya dengan atmosfera menghasilkan pembentukan awan; cecair jauh lebih padat berkenaan dengan gas, dan perbezaan ketumpatannya kelihatan lebih ketara berbanding dengan sebatian lain; dan pepejal, secara anomali, mempunyai ketumpatan yang jauh lebih rendah daripada cecair.

Contoh yang terakhir diperhatikan dalam kenyataan bahawa gunung es dan ais terapung di dalam air cair, produk dengan ketumpatannya yang lebih rendah.

Haba tentu

Pantai, contoh semula jadi lain di mana kepanasan air spesifik anomali diperhatikan secara makroskopik. Sumber: Pixabay.

Air menunjukkan penentangan yang teruk untuk meningkatkan suhunya sebelum sumber panas. Oleh itu, sumber mesti menyediakan haba yang cukup untuk memaksa air menaikkan suhunya sebanyak satu darjah selsius; iaitu haba spesifiknya tinggi, lebih tinggi daripada suhu sebatian biasa, dan mempunyai nilai 4.186 J / g · ºC.

Penjelasan yang mungkin untuk haba spesifiknya yang tidak normal adalah disebabkan oleh fakta bahawa molekul air membentuk ikatan hidrogen berganda, dengan cara yang tidak teratur, dan haba itu hilang untuk meningkatkan getaran jambatan tersebut; jika tidak, molekul air tidak akan bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi, yang bermaksud peningkatan suhu.

Sebaliknya, apabila molekul terangsang secara termal, mereka memerlukan masa untuk mewujudkan semula keadaan asal ikatan hidrogen mereka; ini sama dengan mengatakan bahawa memerlukan masa untuk menyejuk dalam keadaan normal, berperilaku sebagai takungan panas.

Pantai, misalnya, menunjukkan kedua-dua tingkah laku pada musim yang berlainan dalam setahun. Pada musim sejuk mereka tetap lebih panas daripada udara di sekitarnya, dan pada musim panas lebih sejuk. Kerana itu akan cerah, tetapi ketika anda berenang di laut rasanya lebih sejuk.

Haba penyejatan pendam

Air mempunyai haba penyejatan entalpi atau pendam yang sangat tinggi (2257 kJ / kg). Anomali ini bersinergi dengan haba tertentu: ia bertindak sebagai takungan dan pengatur haba.

Molekulnya mesti menyerap haba yang cukup untuk memasuki fasa gas, dan haba diperoleh dari persekitarannya; terutamanya di permukaan yang dilekatkan.

Permukaan ini boleh menjadi kulit kita. Semasa badan melakukan latihan, ia akan mengeluarkan peluh, yang komposisinya adalah air (lebih besar daripada 90%). Peluh menyerap haba dari kulit untuk menguap, sehingga memberikan sensasi penyejukan. Perkara yang sama berlaku dengan tanah, yang setelah menguap kelembapannya, menurunkan suhu dan terasa lebih sejuk.

Pemalar dielektrik

Molekul air sangat polar. Ini tercermin pada pemalar dielektriknya (78,4 pada 25 )C), yang lebih tinggi daripada bahan cecair lain. Kerana kekutuban yang tinggi, ia mampu melarutkan sebilangan besar sebatian ion dan polar. Atas sebab inilah ia dianggap sebagai pelarut sejagat.

Penyebaran

Penyebaran air melalui paip. Sumber: Pxhere.

Salah satu anomali air cair yang ingin tahu adalah bahawa ia menyebar jauh lebih cepat daripada yang dianggarkan melalui lubang yang ukurannya berkurang. Cecair secara amnya meningkatkan kelajuannya ketika mengalir melalui paip atau saluran yang lebih sempit; tetapi air memecut lebih drastik dan ganas.

Secara makroskopik ini dapat diperhatikan dengan memvariasikan luas penampang paip di mana air beredar. Dan nanometrik, perkara yang sama dapat dilakukan tetapi menggunakan nanotube karbon, menurut kajian komputasi, yang membantu memperjelas hubungan antara struktur molekul dan dinamika air.

Ketumpatan

Pada awalnya disebutkan bahawa ais mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada air. Selain itu, ia mencapai nilai maksimum sekitar 4ºC. Apabila air disejukkan di bawah suhu ini, ketumpatannya mula berkurang dan air yang lebih sejuk naik; dan akhirnya, mendekati 0ºC, ketumpatan jatuh ke nilai minimum, iaitu ais.

Salah satu akibat utama ini bukan hanya gunung es yang boleh melayang; tetapi juga, ia menggemari kehidupan. Sekiranya ais lebih padat, ia akan tenggelam dan menyejukkan kedalaman hingga beku. Laut kemudian akan sejuk dari bawah ke atas, hanya menyisakan sebidang air yang tersedia untuk fauna laut.

Selain itu, ketika air meresap ke dalam lubang batu, dan suhunya turun, air akan mengembang ketika membeku, mempromosikan hakisannya dan morfologi luaran dan dalaman.

Air ringan dan air berat

Ketika ais terapung, permukaan tasik dan sungai membeku, sementara ikan dapat terus hidup di kedalaman, di mana oksigen larut dengan baik dan suhunya di atas atau di bawah 4ºC.

Sebaliknya, air cair sebenarnya tidak dianggap homogen, tetapi terdiri daripada agregat struktur dengan ketumpatan yang berbeza. Di permukaan, air paling ringan terletak, sementara di bahagian bawah, paling padat.

Walau bagaimanapun, "peralihan" cecair-cecair seperti itu hanya dapat dilihat di dalam air sejuk dan di bawah simulasi dengan tekanan tinggi.

Pengembangan ais

Anomali ciri air yang lain ialah ais menurunkan suhu leburnya apabila tekanan meningkat; iaitu, pada tekanan yang lebih tinggi, ais mencair pada suhu yang lebih rendah (di bawah 0ºC). Seolah-olah ais, bukannya berkontrak, mengembang akibat tekanan.

Tingkah laku ini bertentangan dengan pepejal lain: semakin tinggi tekanan pada mereka, dan oleh itu, penguncupannya, mereka memerlukan suhu atau haba yang lebih tinggi untuk mencair dan dengan itu dapat memisahkan molekul atau ion mereka.

Perlu disebut juga bahawa ais adalah salah satu pepejal yang paling licin di alam semula jadi.

Ketegangan permukaan

Serangga berjalan di permukaan air. Sumber: Pixabay.

Akhirnya, walaupun hanya beberapa anomali yang disebutkan (dari kira-kira 69 yang diketahui dan banyak yang lain dapat ditemui), air mempunyai ketegangan permukaan yang tinggi.

Banyak serangga memanfaatkan harta tanah ini untuk dapat berjalan di atas air (gambar atas). Ini kerana berat badannya tidak memberikan kekuatan yang cukup untuk memecahkan ketegangan permukaan air, yang molekulnya, bukannya mengembang, berkontraksi, mencegah kawasan atau permukaan meningkat.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
2. Kanak-kanak & Sains. (2004). Anomali Air. Dipulihkan dari: vias.org
3. Chaplin Martin. (2019). Ciri-ciri anomali air. Struktur dan sains air. Dipulihkan dari: 1.lsbu.ac.uk
4. ChimiSpiega. (2 Februari 2014). Air: kes ganjil di sekitar kita. Chimicare. Dipulihkan dari: chimicare.org
5. Nilsson, A., & Pettersson, LG (2015). Asal struktur sifat anomali air cair. Komunikasi alam, 6, 8998. doi: 10.1038 / ncomms9998
6. IIEH. (2 Julai 2014). Anomali air. Evolution and Environment: Research Institute on Human Evolution AC Dipulihkan dari: iieh.com
7. Pivetta Marcos. (2013). Bahagian air yang pelik. Penyelidikan FAPESP. Dipulihkan dari: revistapesquisa.fapesp.br