HVA ER VANNAVVIK? - KJEMI - 2026

De anomalier av vann er de egenskaper som skiller og plassert som den viktigste og mest spesielle alt flytende stoff. Fysisk og kjemisk viser vann en enorm forskjell sammenlignet med andre væsker, til og med overgått forventningene og teoretiske beregninger. Kanskje det er så enkelt, og samtidig så sammensatt som livet i seg selv.

Hvis karbon er hjørnesteinen i livet, tilsvarer vann dets væske. Hvis det ikke var unikt og makeløst, et produkt av dets anomalier, ville karbonbindingen som utgjør de biologiske matriser, ikke være til nytte; livssynet ville smuldre, havene ville fryse fullstendig, og skyene ville ikke bli hengt opp på himmelen.

Isfjell og isforekomster som flyter på vannet representerer et vanligvis oversett eksempel på et av vannavvikene. Kilde: Pexels.

Vanndamp er mye lettere enn andre gasser, og dens interaksjon med atmosfæren resulterer i dannelse av skyer; væsken er betydelig mer tett med hensyn til gassen, og denne forskjellen i dens densiteter ser fremhevet ut sammenlignet med andre forbindelser; og det faste stoffet, anomalt, har en mye lavere tetthet enn væsken.

Et eksempel på sistnevnte observeres ved at isfjell og is flyter i flytende vann, et produkt med lavere tetthet.

Spesifikk varme

Strender, et annet naturlig eksempel der den anomale spesifikke varmen av vann observeres makroskopisk. Kilde: Pixabay.

Vann viser en sterk motstand mot å øke temperaturen før en varmekilde. Derfor må kilden levere nok varme til å tvinge vannet til å heve temperaturen med en grad celsius; det vil si at den spesifikke varmen er høy, høyere enn for noen vanlig forbindelse, og har en verdi på 4,166 J / g · ºC.

Mulige forklaringer på dens anomale spesifikke varme skyldes det faktum at vannmolekylene danner flere hydrogenbindinger på en uordentlig måte, og varmen spredes for å øke vibrasjonene i slike broer; Ellers ville ikke vannmolekylene vibrere med en høyere frekvens, noe som betyr en økning i temperaturen.

På den annen side, når molekylene har blitt termisk eksitert, tar de tid å gjenopprette den opprinnelige tilstanden til sine hydrogenbindinger; Dette er det samme som å si at det tar tid å kjøle seg ned under normale forhold, og oppføre seg som et varmebeholder.

Strender viser for eksempel begge oppførselene i løpet av forskjellige årstider. Om vinteren holder de seg varmere enn luften rundt, og om sommeren kjøligere. Av den grunn blir det sol, men når du svømmer i sjøen føles det kjøligere.

Latent fordampingsvarme

Vann har en veldig høy entalpi eller latent fordampningsvarme (2257 kJ / kg). Denne avviket synergiserer med sin spesifikke varme: den oppfører seg som et reservoar og regulator av varme.

Molekylene må absorbere nok varme til å passere inn i gassfasen, og varmen hentes fra omgivelsene. spesielt på overflaten de er festet til.

Denne overflaten kan for eksempel være huden vår. Når kroppen trener, frigjør den svette, hvis sammensetning hovedsakelig er vann (mer enn 90%). Svette absorberer varme fra huden for å fordampe, og gir følelsen av kjøling. Det samme skjer med jorda, som etter at den har fordampet fuktigheten sin, senker temperaturen og føles kaldere.

Dielektrisk konstant

Vannmolekylet er ekstremt polart. Dette gjenspeiles i dens dielektriske konstant (78,4 ved 25 ºC), som er høyere enn for andre flytende stoffer. På grunn av sin høye polaritet er den i stand til å løse opp et stort antall ioniske og polare forbindelser. Det er av denne grunn at det betraktes som det universelle løsemidlet.

Spredning

Diffusjon av vann gjennom et rør. Kilde: Pxhere.

Et av de underlige anomaliene ved flytende vann er at det diffunderer mye raskere enn estimert gjennom et hull som er redusert i størrelse. Væsker øker generelt hastigheten når de strømmer gjennom smalere rør eller kanaler; men vannet akselererer mer drastisk og voldsomt.

Makroskopisk kan dette observeres ved å variere tverrsnittsarealet til rørene som vannet sirkulerer gjennom. Og nanometrisk kan det samme gjøres, men ved bruk av karbon-nanorør, i henhold til beregningsstudier, som er med på å tydeliggjøre forholdet mellom molekylstruktur og vanndynamikk.

tetthet

Det ble nevnt i begynnelsen at is har en lavere tetthet enn vann. I tillegg til dette når den en maksimal verdi rundt 4 ºC. Når vannet er avkjølt under denne temperaturen, begynner tettheten å synke og det kaldere vannet stiger; og til slutt, nær 0 ° C, faller tettheten til en minimumsverdi, som for is.

En av hovedkonsekvensene av dette er ikke bare at isfjell kan flyte; men også, det favoriserer livet. Hvis isen var tettere, ville den synke og avkjølt dybden til iskaldt. Havene ville deretter avkjøles nedenfra og opp, og bare la en vannfilm være tilgjengelig for marin fauna.

I tillegg når vann siver inn i utsparingen av bergarter, og temperaturen synker, utvides det når det fryser, og fremmer erosjon og ytre og indre morfologi.

Lett vann og tungt vann

Når isen flyter, fryser overflatene til innsjøer og elver, mens fisk kan fortsette å leve i dypet, der oksygen løses godt opp og temperaturen er over eller under 4 ºC.

På den annen side regnes faktisk ikke flytende vann som ideelt homogent, men består av strukturelle tilslag med forskjellige tettheter. Ved overflaten er det letteste vannet lokalisert, mens det i bunnen er det tetteste.

Slike flytende-flytende "overganger" er imidlertid bare merkbare i superkjølt vann og under simuleringer med høyt trykk.

Isutvidelser

En annen karakteristisk anomali av vann er at is reduserer smeltetemperaturen når trykket øker; det vil si at ved høyere trykk smelter isen ved lavere temperaturer (under 0 ° C). Det er som om isen, i stedet for å trekke seg sammen, utvider seg som et resultat av press.

Denne oppførselen er i strid med den for andre faste stoffer: jo større trykk på dem, og derfor deres sammentrekning, vil de kreve en høyere temperatur eller varme for å smelte og dermed være i stand til å skille molekyler eller ioner.

Det er også verdt å nevne at is er en av de mest glatte faste stoffer i naturen.

Overflatespenning

Insekt som går på overflaten av vannet. Kilde: Pixabay.

Til slutt, selv om bare et par avvik er nevnt (av de om lag 69 som er kjent og mange andre å bli oppdaget), har vann en unormalt høy overflatespenning.

Mange insekter utnytter denne egenskapen for å kunne gå på vann (toppbilde). Dette er fordi vekten ikke utøver nok kraft til å bryte overflatespenningen til vannet, hvis molekyler, i stedet for å utvide, trekker seg sammen, forhindrer at området eller overflaten øker.

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Barn og vitenskap. (2004). Anomalien til vann. Gjenopprettet fra: vias.org
3. Chaplin Martin. (2019). Anomale egenskaper ved vann. Vannstruktur og vitenskap. Gjenopprettet fra: 1.lsbu.ac.uk
4. ChimiSpiega. (2. februar 2014). Vann: den rare saken rundt oss. Chimicare. Gjenopprettet fra: chimicare.org
5. Nilsson, A., & Pettersson, LG (2015). Det strukturelle opphavet til anomale egenskaper til flytende vann. Naturkommunikasjon, 6, 8998. doi: 10.1038 / ncomms9998
6. IIEH. (2. juli 2014). Vannavvik. Evolusjon og miljø: Research Institute on Human Evolution AC Recovered from: iieh.com
7. Pivetta Marcos. (2013). Den rare siden av vannet. FAPESP-forskning. Gjenopprettet fra: revistapesquisa.fapesp.br