Τι συμβαίνει με τη διάταξη των μορίων νερού ως λιώνει και παγώνει;
Κατεψυγμένη κατάσταση (πάγος)
* Υψηλή διαταγμένη δομή: Τα μόρια νερού σε πάγο σχηματίζουν ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Αυτό σημαίνει ότι είναι διατεταγμένα σε ένα πολύ συγκεκριμένο, επαναλαμβανόμενο μοτίβο. Κάθε μόριο συνδέεται με υδρογόνο σε τέσσερα άλλα μόρια νερού, δημιουργώντας μια σχετικά ανοιχτή δομή.
* δεσμός υδρογόνου: Οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού είναι ισχυροί και συγκρατούν τα μόρια άκαμπτα στη θέση τους. Αυτή η δομή είναι υπεύθυνη για τη χαμηλή πυκνότητα του ICE (γι 'αυτό ο πάγος επιπλέει).
* Περιορισμένη κίνηση: Τα μόρια νερού στον πάγο μπορούν να δονείται ελαφρώς στη θέση τους. Δεν μπορούν να κινηθούν ελεύθερα.
διαδικασία τήξης
* Breaking Bonds: Καθώς προστίθεται θερμότητα, τα μόρια νερού αποκτούν ενέργεια. Αυτή η ενέργεια αποδυναμώνει τους δεσμούς υδρογόνου που συγκρατούν το πλέγμα μαζί.
* Αυξημένη κίνηση: Με ασθενέστερους δεσμούς, τα μόρια του νερού έχουν περισσότερη ελευθερία να κινούνται. Αρχίζουν να δονούν ταχύτερα και να περιστρέφονται.
* Διαταραγμένη δομή: Η διατεταγμένη δομή του πλέγματος πάγου αρχίζει να διασπάται. Τα μόρια του νερού γίνονται πιο τυχαία διατεταγμένα.
υγρή κατάσταση (νερό)
* Τυχαία διάταξη: Τα μόρια νερού σε υγρό νερό δεν είναι τοποθετημένα σε σταθερό μοτίβο όπως ο πάγος. Κινούνται ελεύθερα και συγκρούονται συνεχώς μεταξύ τους.
* Η σύνδεση υδρογόνου εξακολουθεί να υπάρχει: Οι δεσμοί υδρογόνου εξακολουθούν να σχηματίζονται μεταξύ των μορίων του νερού, αλλά διαμορφώνονται και σπάζουν συνεχώς λόγω της μεγαλύτερης κίνησης των μορίων.
* Αυξημένη πυκνότητα: Η χαλαρότερη διάταξη σε υγρό νερό επιτρέπει στα μόρια να συσκευάζονται πιο στενά μαζί, με αποτέλεσμα υψηλότερη πυκνότητα από τον πάγο.
διαδικασία κατάψυξης
* πιο αργή κίνηση: Καθώς η θερμοκρασία πέφτει, τα μόρια νερού χάνουν ενέργεια. Η κίνηση τους επιβραδύνεται.
* σχηματισμός δεσμών: Με λιγότερη ενέργεια, οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού γίνονται ισχυρότεροι.
* Σχηματισμός πλέγματος: Τα μόρια του νερού αρχίζουν να ευθυγραμμίζονται στην διατεταγμένη δομή κρυσταλλικού πλέγματος του πάγου.
Βασικά σημεία
* Η διάταξη των μορίων νερού είναι ζωτικής σημασίας για τις ιδιότητές του.
* Οι δεσμοί υδρογόνου αποτελούν βασικό παράγοντα τόσο στην διατεταγμένη δομή του πάγου όσο και στη ρευστότητα του υγρού νερού.
* Η μετάβαση μεταξύ στερεού και υγρού νερού συνεπάγεται σημαντική μεταβολή της μοριακής διάταξης και της κίνησης.
