წყალი ყველაზე უხვი ნაერთია დედამიწის ზედაპირზე, რომელიც მოიცავს პლანეტის 70 პროცენტს. ბუნებაში წყალი არსებობს თხევად, მყარ და აირად მდგომარეობაში. ის იმყოფება დინამიურ წონასწორობაში თხევადი და აირის მდგომარეობებს შორის სტანდარტულ ტემპერატურასა და წნევაზე. ოთახის ტემპერატურაზე, ეს არის უგემოვნო და უსუნო სითხე, თითქმის უფერო ლურჯის ელფერით. ბევრი ნივთიერება იხსნება წყალში და მას ჩვეულებრივ უწოდებენ უნივერსალურ გამხსნელს. ამის გამო წყალი ბუნებაში და გამოყენებაში იშვიათად არის სუფთა და ზოგიერთი თვისება შეიძლება განსხვავდებოდეს სუფთა ნივთიერებისგან. თუმცა, ასევე არსებობს მრავალი ნაერთი, რომლებიც არსებითად, თუ არა მთლიანად, წყალში უხსნადია. წყალი ერთადერთი საერთო ნივთიერებაა, რომელიც ბუნებრივად გვხვდება მატერიის სამივე საერთო მდგომარეობაში და ის აუცილებელია დედამიწაზე მთელი სიცოცხლისთვის. წყალი ადამიანის სხეულის 55%-დან 78%-მდეა.
ამ სტატიაში მე წარმოგიდგენთ წყლის მოლეკულების ყოვლისმომცველ მიმოხილვას და მათ გავლენას წყლის თვისებებზე.
ამ პოსტში ჩვენ განვიხილავთ:
წყლის მოლეკულების მომხიბლავი სტრუქტურა
წყლის მოლეკულაში წყალბადისა და ჟანგბადის ატომებს შორის კავშირი კოვალენტურია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ატომები იზიარებენ ელექტრონებს. თუმცა, ელექტრონები არ არის განაწილებული თანაბრად, რის შედეგადაც ხდება ნაწილობრივი უარყოფითი მუხტი ჟანგბადის ატომზე და ნაწილობრივ დადებითი მუხტი წყალბადის ატომებზე. ეს პოლარობა არის ის, რაც წყლის მოლეკულებს უაღრესად იზიდავს ერთმანეთისა და სხვა დამუხტული ნაწილაკების მიმართ.
წყლის მოლეკულების უჩვეულო თვისებები
წყლის მოლეკულებს აქვთ უჩვეულო თვისებები მათი სტრუქტურისა და შემაკავშირებლობის გამო. ეს თვისებები მოიცავს:
- მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა
- მაღალი დუღილის წერტილი და დნობის წერტილი
- მაღალი სითბოს ტევადობა
- მაღალი სიმკვრივე თხევად მდგომარეობაში მყარ მდგომარეობასთან შედარებით (ყინულის ცურვა)
- მრავალი ნივთიერების დაშლის უნარი
ჰაერში წყლის აორთქლების მოლეკულების ცეკვის გაგება
როდესაც წყალი ატმოსფეროში შედის, ის ახალ ფაზას იღებს წყლის ორთქლი. ეს პროცესი, რომელიც ცნობილია როგორც აორთქლება, გადამწყვეტია წყლის ციკლისთვის და მრავალი ატმოსფერული პროცესისთვის, რომლებიც გავლენას ახდენენ კლიმატზე. მაგრამ როგორ ხდება ეს მოლეკულურ დონეზე?
აორთქლების მოლეკულური ცეკვა
აორთქლებას სჭირდება ენერგია თხევად ფაზაში წყლის მოლეკულებს შორის კავშირის გასაწყვეტად. ჩვეულებრივ, წყლის მოლეკულები ერთმანეთთან მჭიდროდ არის დაკავშირებული პოლიმერში, რომელიც დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით. მაგრამ როდესაც ემატება ენერგია, მოლეკულებს შეუძლიათ ერთმანეთისგან იმუშაონ, რაც უახლოეს მოლეკულებს წყლის ორთქლის სახით გაქცევის საშუალებას აძლევს. ეს მოითხოვს დიდ ენერგიას, რადგან წყლის მოლეკულებს შორის კავშირი, როგორც წესი, ძალიან ძლიერია.
რა აღმოაჩინეს მკვლევარებმა
მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ აორთქლება არის კოლექტიური ცეკვის თანმიმდევრობა, რომელიც მოიცავს წყლის ინდივიდუალური მოლეკულების კოორდინირებულ მოძრაობას. კომპიუტერული სიმულაციებისა და ზუსტი მოლეკულური მოდელირების საშუალებით, გუნდმა ნაგატასა და მისი კოლეგების ხელმძღვანელობით მოიპოვა ახალი შეხედულებები მოლეკულურ მოვლენებზე, რაც წყლის მოლეკულებს საშუალებას აძლევს გაექცნენ თხევადი ფაზას და შევიდნენ ატმოსფეროში.
მოლეკულური ურთიერთქმედების როლი
ჯგუფმა დაადგინა, რომ აორთქლების გასაღები წყლის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედებაა. როგორც თხევადი წყალი თბება, მოლეკულები იწყებენ უფრო მძაფრ ვიბრაციას, ნაკლებად ძლიერად იჭერენ ერთმანეთს და ათავისუფლებენ ცალკეულ მოლეკულებს ჰაერში. ამ პროცესზე გავლენას ახდენს მრავალი ფაქტორი, მათ შორის ტემპერატურა, ტენიანობა და ჰაერში სხვა ნივთიერებების არსებობა.
აორთქლების გაგების მნიშვნელობა
აორთქლების მოლეკულური ცეკვის გაგება გადამწყვეტია მრავალი მიზეზის გამო. მას შეუძლია დაგვეხმაროს მეტი გავიგოთ წყლისა და ატმოსფერული პროცესების ფიზიკის შესახებ და ასევე დაგვეხმაროს კლიმატის და სხვა გარემოსდაცვითი პროცესების მოდელირების გაუმჯობესებაში. წყლის მოლეკულების ვირტუალური ცეკვის ყურებით, მკვლევარებს შეუძლიათ მიიღონ ახალი შეხედულებები რთულ პროცესებზე, რომლებიც მართავენ ჩვენს სამყაროს.
წყლის მოლეკულების დიპოლარული ბუნება
დიპოლარული მოლეკულა არის ის, რომელსაც აქვს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი მუხტი. წყლის მოლეკულების შემთხვევაში ჟანგბადის ატომს ნაწილობრივი უარყოფითი მუხტი აქვს, წყალბადის ატომებს კი ნაწილობრივ დადებითი მუხტი. ეს გამოწვეულია ორ ელემენტს შორის ელექტრონეგატიურობის განსხვავებებით.
რა გავლენას ახდენს წყლის მოლეკულების დიპოლარული ბუნება?
წყლის მოლეკულების დიპოლარული ბუნება ბევრ გავლენას ახდენს სიცოცხლესა და დედამიწის კლიმატზე. ზოგიერთი მაგალითი მოიცავს:
- წყლის პოლარული ბუნების გამო მრავალი ნივთიერების დაშლის უნარი, რაც მნიშვნელოვანია ბიოლოგიური პროცესებისთვის.
- წყლის მნიშვნელობა სხეულის ტემპერატურის რეგულირებაში, რადგან მას აქვს მაღალი სითბოს ტევადობა და შეუძლია შეიწოვოს ბევრი ენერგია მისი ტემპერატურის მატებამდე.
- წყლის როლი დედამიწის კლიმატში, რადგან ის ატმოსფეროს ძირითადი კომპონენტია და მონაწილეობს მრავალ ფიზიკურ პროცესში, როგორიცაა კონვექციური დინებები და ღრუბლების წარმოქმნა.
დასკვნა
წყლის მოლეკულები არის წყლის მცირე ნაწილაკები, რომლებიც შედგება წყალბადისა და ჟანგბადისგან. ისინი ძალიან უჩვეულოა მათი პოლარობისა და მოლეკულური ცეკვის გამო, რაც მათ საშუალებას აძლევს აორთქლდნენ და შევიდნენ ატმოსფეროში.
ასე რომ, ახლა თქვენ იცით ცოტა მეტი წყლის მოლეკულების და მათი როლის შესახებ ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროში.
