Vatn er algengasta efnasambandið á yfirborði jarðar og þekur 70 prósent af plánetunni. Í náttúrunni er vatn í fljótandi, föstu og loftkenndu ástandi. Það er í kraftmiklu jafnvægi milli vökva- og gasástands við staðlað hitastig og þrýsting. Við stofuhita er það bragð- og lyktarlaus vökvi, næstum litlaus með blæju af bláu. Mörg efni leysast upp í vatni og það er almennt nefnt alhliða leysirinn. Vegna þessa er vatn í náttúrunni og í notkun sjaldan hreint og sumir eiginleikar geta verið breytilegir frá því sem hreint efni er. Hins vegar eru líka mörg efnasambönd sem eru í meginatriðum, ef ekki alveg, óleysanleg í vatni. Vatn er eina algenga efnið sem finnst náttúrulega í öllum þremur algengu ástandi efnisins og það er nauðsynlegt fyrir allt líf á jörðinni. Vatn er 55% til 78% af mannslíkamanum.
Í þessari grein mun ég veita alhliða yfirlit yfir vatnssameindir og áhrif þeirra á eiginleika vatns.
Í þessari færslu munum við fjalla um:
Heillandi uppbygging vatnssameinda
Tengi vetnis- og súrefnisatóma í vatnssameind eru samgild, sem þýðir að frumeindirnar deila rafeindum. Hins vegar er rafeindunum ekki skipt jafnt, sem leiðir til neikvæðrar hleðslu að hluta á súrefnisatóminu og jákvæðrar hleðslu að hluta á vetnisatómunum. Þessi pólun er það sem gerir það að verkum að vatnssameindir dragast mjög að hver annarri og öðrum hlaðnum ögnum.
Óvenjulegir eiginleikar vatnssameinda
Vatnssameindir hafa nokkra óvenjulega eiginleika vegna uppbyggingar þeirra og tengingar. Þessar eignir innihalda:
- Há yfirborðsspenna
- Hátt suðumark og bræðslumark
- Mikil hitageta
- Hár þéttleiki í fljótandi ástandi samanborið við fast ástand (ísfljót)
- Hæfni til að leysa upp mörg efni
Að skilja dansinn við að gufa upp vatnssameindir í loftinu
Þegar vatn kemur inn í andrúmsloftið tekur það á sig nýjan áfanga sem vatnsgufa. Þetta ferli, þekkt sem uppgufun, skiptir sköpum fyrir hringrás vatnsins og mörg ferli í andrúmsloftinu sem hafa áhrif á loftslag. En hvernig gerist það á sameindastigi?
Sameindadans uppgufunar
Uppgufun krefst orku til að rjúfa tengslin milli vatnssameinda í vökvafasanum. Venjulega eru vatnssameindir sterklega tengdar saman í fjölliðu, tengdar með vetnistengi. En þegar orka er bætt við geta sameindirnar unnið í sundur, sem gerir næstu sameindunum kleift að sleppa út sem vatnsgufa. Þetta krefst mikillar orku, þar sem tengslin milli vatnssameinda eru yfirleitt mjög sterk.
Það sem vísindamenn hafa fundið
Vísindamenn hafa komist að því að uppgufun er sameiginleg dansröð sem felur í sér samræmda hreyfingu einstakra vatnssameinda. Með tölvuhermum og nákvæmum sameindalíkönum hefur teymi undir forystu Nagata og samstarfsmanna hans öðlast nýja innsýn í sameindaatburðina sem gera vatnssameindum kleift að komast út úr vökvafasanum og komast út í andrúmsloftið.
Hlutverk sameindavíxlverkunar
Liðið komst að því að lykillinn að uppgufun er samspil vatnssameinda. Þegar fljótandi vatnið er hitað byrja sameindirnar að titra kröftugri, haldast hvor um aðra minna og losa einstakar sameindir út í loftið. Þetta ferli hefur áhrif á fjölda þátta, þar á meðal hitastig, rakastig og tilvist annarra efna í loftinu.
Mikilvægi þess að skilja uppgufun
Skilningur á sameindadansi uppgufunar er mikilvægt af ýmsum ástæðum. Það getur hjálpað okkur að læra meira um eðlisfræði vatns og ferla í andrúmsloftinu og það getur líka hjálpað okkur að bæta líkan okkar á loftslagi og öðrum umhverfisferlum. Með því að horfa á sýndardans vatnssameinda geta vísindamenn fengið nýja innsýn í flókna ferla sem stjórna heiminum okkar.
Tvípóla eðli vatnssameinda
Tvískaut sameind er ein sem hefur bæði jákvæða og neikvæða hleðslu. Þegar um er að ræða vatnssameindir hefur súrefnisatómið neikvæða hleðslu að hluta en vetnisatómin jákvæða hleðslu að hluta. Þetta er vegna munarins á rafneikvæðni milli frumefnanna tveggja.
Hverjar eru afleiðingar tvískauta eðlis vatnssameinda?
Tvískauta eðli vatnssameinda hefur margvísleg áhrif á líf og loftslag jarðar. Nokkur dæmi eru:
- Hæfni vatns til að leysa upp mörg efni vegna skautaðs eðlis, sem er mikilvægt fyrir líffræðilega ferla.
- Mikilvægi vatns til að stjórna líkamshita þar sem það hefur mikla hitagetu og getur tekið til sín mikla orku áður en hitastig þess hækkar.
- Hlutverk vatns í loftslagi jarðar, þar sem það er stór þáttur í andrúmsloftinu og tekur þátt í mörgum eðlisfræðilegum ferlum eins og convection straumum og myndun skýja.
Niðurstaða
Vatnssameindir eru litlar agnir af vatni sem samanstanda af vetni og súrefni. Þeir eru mjög óvenjulegir vegna pólunar þeirra og sameindadans, sem gerir þeim kleift að gufa upp og komast inn í andrúmsloftið.
Svo, nú veistu aðeins meira um vatnssameindir og hlutverk þeirra í heiminum í kringum okkur.
