Το μόριο του νερού , η γεωμετρία του και οι παραξενιές του


Το μόριο του νερού αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου, το οποίο συνδέεται  με 2 άτομα υδρογόνου             (ο τρόπος που συνδέονται λέγεται πολωμένος ομοιοπολικός δεσμός ). Η γωνία που σχηματίζουν τα       2 άτομα υδρογόνου με το άτομο του οξυγόνου είναι 104,5° .

Κάθε μόριο νερού μπορεί να ενωθεί ταυτόχρονα με άλλα 4 όμοια γειτονικά μόρια (ο τρόπος που συνδέονται λέγεται δεσμός υδρογόνου ). Τα μόρια του νερού, στην υγρή κατάσταση, είναι ιδιαίτερα ευκίνητα. Καθώς λοιπόν αυτά κινούνται, αποσυνδέονται  και επανασυνδέονται  διαρκώς .  Αυτό το γεγονός  μπορεί να εξηγήσει πολλές από τις ασυνήθιστες φυσικές ιδιότητες του νερού, όπως οι υψηλές τιμές θερμοχωρητικότητας, τα υψηλά σημεία ζέσης  και τήξης του , η μεγάλη επιφανειακή τάση  και η  μεγάλη θερμότητα εξαέρωσης – εξάχνωσης .

Όταν  το νερό είναι στερεό ( πάγος ), τότε τα μόρια του νερού σχηματίζουν μια χαρακτηριστική κρυσταλλική εξαγωνική δομή .

Η διάταξη αυτή είναι μια «ανοιχτή δομή», δηλαδή μια δομή που αφήνει αρκετούς κενούς εσωτερικούς χώρους. Όταν η θερμοκρασία του πάγου αυξάνεται, κάποιοι από τους δεσμούς αυτούς καταστρέφονται και τα μόρια του νερού που ελευθερώνονται εγκλωβίζονται στα κενά του πλέγματος με αποτέλεσμα να μειώνεται ο όγκος του και να έχουμε συστολή. Αυτός είναι μια άλλη παραξενιά του νερού . Χάριν αυτής της παραξενιάς-ανωμαλίας  ο πάγος   επιπλέει στο υγρό νερό. Αυτό έχει μεγάλη σημασία στη διατήρηση της ζωής στον βυθό των λιμνών και των θαλασσών το χειμώνα .

Επίσης μια άλλη ασυνήθιστη συμπεριφορά του νερού έχει πολύ μεγάλη σημασία για την διατήρηση της ζωής στον βυθό των λιμνών και των θαλασσών. Ας θεωρήσουμε μια ποσότητα νερού στους 0ο C . Αν ξεκινήσουμε να θερμαίνουμε υγρό νερό των 0ο C, θα διαπιστώσουμε αρχικά ένα φαινομενικό παράδοξο, ότι το νερό συστέλλεται για την περιοχή θερμοκρασιών μεταξύ 0ο C και 4ο C . Πάνω από την θερμοκρασία αυτή, το νερό υιοθετεί την συμπεριφορά των υπολοίπων υγρών και διαστέλλεται κανονικά.
Συνεπώς στην θερμοκρασία  4ο C , το νερό θα έχει το μικρότερο δυνατό όγκο και επομένως τη μέγιστη δυνατή πυκνότητα ( η πυκνότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη του όγκου ). Το χειμώνα λοιπόν, όταν η θερμοκρασία του νερού της επιφάνειας των λιμνών και των ποταμών φτάσει στους 4ο C, αυξάνεται η πυκνότητα του, οπότε βυθίζεται. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται έως ότου όλη η ποσότητα του νερού να φτάσει τους 4ο C . Από το σημείο αυτό και μετά, η θερμοκρασία του νερού αρχίζει να πέφτει. Η διάρκεια όμως του χειμώνα δεν είναι τόσο μεγάλη, ώστε τελικά η θερμοκρασία του νερού να φτάσει στο μηδέν και να μετατραπεί όλο σε πάγο, θέτοντας σε κίνδυνο την υδρόβια ζωή.


Advertisements
This entry was posted in σχετικά με τις φυσ.επιστήμες, χημεία Β γυμν.. Bookmark the permalink.