የሳይንስ ሊቃውንት አዲስ የውሃ ሁኔታ አግኝተዋል

2024 ደራሲ ደራሲ: Seth Attwood | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-16 15:56

በትምህርት ቤት ውስጥ በሳይንስ ትምህርቶች ውስጥ ከምንማርባቸው መሰረታዊ ነገሮች አንዱ ውሃ በሶስት የተለያዩ ግዛቶች ውስጥ ሊኖር ይችላል-ጠንካራ በረዶ, ፈሳሽ ውሃ ወይም የጋዝ ትነት. ነገር ግን በቅርቡ አንድ ዓለም አቀፍ የሳይንስ ሊቃውንት ቡድን ፈሳሽ ውሃ በሁለት የተለያዩ ግዛቶች ውስጥ ሊኖር እንደሚችል የሚያሳዩ ምልክቶችን አግኝተዋል.

የምርምር ሥራዎችን በማካሄድ ላይ ሳለ - ውጤቶቹ ከጊዜ በኋላ በአለም አቀፍ ጆርናል ኦቭ ናኖቴክኖሎጂ ታትመዋል - ሳይንቲስቶች ባልተጠበቀ ሁኔታ በርካታ ንብረቶች በውሃ ውስጥ ከ 50 እስከ 60 ℃ የሙቀት መጠን እንደሚለዋወጡ አረጋግጠዋል. ይህ ሁለተኛው ፈሳሽ የውሃ ሁኔታ ሊኖር የሚችል ምልክት በሳይንሳዊ ክበቦች ውስጥ የጦፈ ክርክር አስነስቷል. ከተረጋገጠ፣ ግኝቱ ናኖቴክኖሎጂ እና ባዮሎጂን ጨምሮ በብዙ አካባቢዎች መተግበሪያዎችን ያገኛል።

“ደረጃዎች” ተብለው የሚጠሩት አጠቃላይ ግዛቶች የአተሞች እና ሞለኪውሎች ሥርዓቶች ንድፈ ሀሳብ ቁልፍ ጽንሰ-ሀሳብ ናቸው። በግምት፣ ብዙ ሞለኪውሎችን ያቀፈ ሥርዓት እንደ አጠቃላይ የኃይል መጠኑ በተወሰነ የቅንብር መልክ ሊደራጅ ይችላል። በከፍተኛ ሙቀቶች (እና ስለዚህ በከፍተኛ የኃይል ደረጃ), ብዙ ቁጥር ያላቸው ውቅሮች ለሞለኪውሎች ይገኛሉ, ማለትም, እምብዛም ጥብቅ የተደራጁ እና በአንጻራዊነት በነፃነት (የጋዝ ደረጃ) ይንቀሳቀሳሉ. በዝቅተኛ የሙቀት መጠን፣ ሞለኪውሎች ያነሱ ውቅሮች አሏቸው እና ይበልጥ በተደራጀ (ፈሳሽ) ደረጃ ላይ ናቸው። የሙቀት መጠኑ እንኳን ዝቅተኛ ከሆነ አንድ የተወሰነ ውቅር ወስደው ጠንካራ ይመሰርታሉ።

ይህ እንደ ካርቦን ዳይኦክሳይድ ወይም ሚቴን ላሉ ሶስት የተለያዩ ግዛቶች (ፈሳሽ፣ ጠጣር እና ጋዝ) ያሉ በአንጻራዊ ቀላል ሞለኪውሎች አጠቃላይ ሁኔታ ነው። ነገር ግን በጣም የተወሳሰቡ ሞለኪውሎች ብዙ ሊሆኑ የሚችሉ ውቅሮች አሏቸው ፣ ይህ ማለት የደረጃዎች ብዛት ይጨምራል። ለዚህ ጥሩ ማሳያ የሚሆነው ከኦርጋኒክ ሞለኪውሎች ውስብስቦች የተገነቡ እና እንደ ፈሳሽ ሊፈስሱ የሚችሉ ነገር ግን አሁንም ጠንካራ ክሪስታሎች ያላቸው የፈሳሽ ክሪስታሎች ድርብ ባህሪ ነው።

የአንድ ንጥረ ነገር ደረጃዎች በሞለኪውላዊ ውቅር የሚወሰኑ ስለሆኑ አንድ ንጥረ ነገር ከአንድ ሁኔታ ወደ ሌላ ሲያልፍ ብዙ አካላዊ ባህሪያት በከፍተኛ ሁኔታ ይለወጣሉ። ቀደም ሲል በተጠቀሰው ጥናት ውስጥ, ሳይንቲስቶች በተለመደው የከባቢ አየር ሁኔታ (ውሃው ፈሳሽ እንዲሆን) በ 0 እና 100 ℃ መካከል ብዙ የውሃ መቆጣጠሪያ ባህሪያትን ለካ. ሳይታሰብ በ50 ℃ የሙቀት መጠን እንደ የውሃ ወለል ውጥረት እና የማጣቀሻ ኢንዴክስ (ብርሃን በውሃ ውስጥ እንዴት እንደሚጓዝ የሚያንፀባርቅ መረጃ ጠቋሚ) ባሉ ንብረቶች ላይ አስደናቂ ልዩነቶች አግኝተዋል።

ልዩ መዋቅር

ይህ እንዴት ይቻላል? የውሃው ሞለኪውል መዋቅር ኤች.ኦ.ኦ በጣም አስደሳች ነው እና እንደ ቀስት አይነት ሊገለጽ ይችላል, የኦክስጂን አቶም አናት ላይ የሚገኝበት እና ሁለት ሃይድሮጂን አተሞች ከጎን "አጅበውታል". በሞለኪውሎች ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች ባልተመጣጠነ ሁኔታ ይሰራጫሉ, ለዚህም ነው ሞለኪውሉ ከሃይድሮጂን ጎን ጋር ሲነፃፀር ከኦክስጅን ጎን አሉታዊ ክፍያ ይቀበላል. ይህ ቀላል መዋቅራዊ ባህሪ የውሃ ሞለኪውሎች በተወሰነ መንገድ እርስ በርስ መስተጋብር መጀመራቸውን, ተቃራኒው ክፍያዎቻቸውን ይስባሉ, የሃይድሮጂን ቦንድ የሚባሉትን ይመራሉ.

ይህ በብዙ ሁኔታዎች ውሃ ከሌሎች ቀላል ፈሳሾች ከተመለከቱት የተለየ ባህሪ እንዲኖረው ያስችላል። ለምሳሌ, እንደ አብዛኞቹ ሌሎች ንጥረ ነገሮች በተለየ, በውስጡ ሞለኪውሎች አንድ የተወሰነ መደበኛ መዋቅር ይመሰርታሉ እውነታ ምክንያት, ፈሳሽ ሁኔታ ውስጥ (በረዶ መልክ) ውስጥ አንድ የተወሰነ የጅምላ ውኃ ጠንካራ ሁኔታ ውስጥ የበለጠ ቦታ ይወስዳል.ሌላው ምሳሌ የፈሳሽ ውሃ የላይኛው ውጥረት ነው፣ ይህም ከሌሎች ዋልታ ካልሆኑ ቀላል ፈሳሾች በእጥፍ ይበልጣል።

ውሃው በጣም ቀላል ነው, ግን ብዙ አይደለም. ይህ ማለት እራሱን ለገለጠው የውሃ ተጨማሪ ክፍል ብቸኛው ማብራሪያ እንደ ፈሳሽ ክሪስታል ትንሽ ባህሪን ያሳያል። በሞለኪውሎች መካከል ያለው የሃይድሮጂን ትስስር በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የተወሰነ ቅደም ተከተል ይይዛል ፣ ግን የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ወደ ሌላ ፣ የበለጠ ነፃ ሁኔታም ሊመጣ ይችላል። ይህ በሳይንቲስቶች በምርምር ወቅት የታዩትን ጉልህ ልዩነቶች ያብራራል።

ይህ ከተረጋገጠ የጸሐፊዎቹ መደምደሚያ ብዙ ጥቅም ሊኖረው ይችላል. ለምሳሌ፣ በአከባቢው ላይ የሚደረጉ ለውጦች (ሙቀት ይበሉ) የአንድ ንጥረ ነገር አካላዊ ባህሪያት ለውጦችን የሚያመጡ ከሆነ፣ በንድፈ ሀሳብ ይህ የድምፅ መሳሪያዎችን ለመፍጠር ሊያገለግል ይችላል። ወይም የበለጠ በመሠረታዊነት ሊቀርቡት ይችላሉ - ባዮሎጂያዊ ስርዓቶች በዋናነት በውሃ የተዋቀሩ ናቸው. ኦርጋኒክ ሞለኪውሎች (እንደ ፕሮቲኖች ያሉ) እንዴት እርስበርስ እንደሚገናኙ ላይ የተመካው የውሃ ሞለኪውሎች ፈሳሽ ደረጃን በሚፈጥሩበት መንገድ ላይ ነው። የውሃ ሞለኪውሎች በተለያየ የሙቀት መጠን በአማካይ እንዴት እንደሚሠሩ ከተረዱ በባዮሎጂካል ስርዓቶች ውስጥ እንዴት እንደሚገናኙ ግልጽ ማድረግ ይችላሉ.

ይህ ግኝት ለቲዎሪስቶች እና ለሙከራ ባለሙያዎች ታላቅ እድል ነው, እንዲሁም በጣም የታወቀው ንጥረ ነገር እንኳን በራሱ ውስጥ ምስጢሮችን መደበቅ የሚችልበት ጥሩ ምሳሌ ነው.

Rodrigo Ledesma Aguilar