Файл: Кудельский, А. Новеллы о воде.pdf

Молекулярные скопления в жидкой воде имеют относи­ тельно простое строение, характеризуются двухмерностыо и представляют собой агрегаты в виде колец и линейных цепей этих колец.

М. Аджено считает наиболее характерным для структу­ ры льда.

Кольцевые структуры образуются с помощью «водо­ родных мостиков». В ажурном кольце этих мостиков нельзя разрушить ни один из них, не нарушив при этом целостность других. Перед нами типичный пример кол­ лективной связи — один за всех и все за одного. Благо­ даря этому молекулы воды_ обладают необычайно силь­ ной способностью притягиваться, а групповые связи между ними разрываются с очень большим трудом.

И знаете, к чему это приводит?

4. ВЕЛИКИЙ ОБМАНЩИК

Пожалуй, одним из важнейших научных открытий XIX века является создание химической классификации элементов, отражающей содержание одного из величай­ ших законов природы — периодического закона. Дмитрий

Иванович Менделеев был не первым, кто пытался до­ биться успеха в поисках закономерных зависимостей свойств элементов от их атомных весов. Однако — и это значительно важнее — он был первым, кто усмот­ рел в периодичности свойств элементов основной закон природы и применил этот закон для предсказания свойств неизвестных в это время элементов. Позднее люди от­ крыли ряд химических элементов, не известных вели­ кому Менделееву, научились не только открывать еще не открытые, но и воскрешать к жизни элементы, которые с легкой руки биологов-палеонтологов называются «вымер­ шими».

И свойства отдельных соединений научились предска­ зывать довольно точно...

Давайте и мы с вами, забыв на некоторое время мно­ гое из нашего жизненного опыта, попробуем «предска- • зать» свойства воды, которые предписаны ей таблицей Д. И. Менделеева. Начнем с положения, что элементы оо сходными химическими характерами располагаются друг над другом, т. е. являются «жильцами» одних вертикаль­ ных групп. В направлении сверху вниз, от легких к более тяжелым, в свойствах элементов постепенно и закономер­ но накапливаются некоторые отличия. Столь же посте­ пенно и закономерно изменяются и свойства химических соединений, построенных с участием элементов одной и •той же группы, в том числе и свойства их водородных соединений — гидридов.

Вода представляет собой гидрид кислорода — эле ­ мента шестой группы. Кроме кислорода, в этой же груп­ пе расположены сера, селен, теллур, полоний. Строение молекул их гидридов не отличается от структуры моле­ кул воды: H2 S, НгТе, H2 Se, Н2 Ро. Для каждого из них известна температура кипения, довольно равномерно из­ меняющаяся от серы к полонию. Если мы нанесем тем­ пературы эти на график, то увидим, что все они распола­ гаются примерно на одной линии. Продолжив эту линию в сторону воды, легко установить температуру ее кипе­ ния. Температура кипения воды составляет что-то около...

минус 80 градусов.

Стоп, предсказателей из нас явно не получилось — это ясно! Но где же мы допустили ошибку? Ведь всем хорошо известно, что вода кипит при температуре плюс 100 градусов.

лекулами, с другой —• довольно интенсивными колеба­ тельными движениями отдельных молекул у точек рав­ новесия (трансляционное движение). А вот если бы вода строго следовала требованиям периодической си­ стемы, то «по штату» на Земле ей следовало пребывать в виде... пара.

5. АНОМАЛИИ, КОТОРЫЕ СПАСЛИ ЖИЗ.Ь

Только тренированному воображению писателей-фан­ тастов под силу представить жизнь на планете, окутан­ ной паром. На планете вечной ночи, ураганных ветров, многокилометровых пропастей, горных хребтов и вели­ чайших равнин, никогда не омываемых благодатным дождем, планете без океана. И можно быть уверенным, что жизнь в этом мире фантасты увидели бы странной, удивительной, совсем не похожей на жизнь, в которой

лишь благодаря строптивому характеру воды могла воз­ никнуть, развиваться и существовать жизнь. Об этом очень интересно рассказывает автор увлекательнейших книг и рассказов о животных И. Акимушкин. Предоста­ вим ему слово.

«Первый каприз воды, или ее первая аномалия: вы­ сокая теплоемкость, в десять раз большая, чем у железа. Из-за исключительной способности воды поглощать тепло температура при нагревании и охлаждении изме­ няется незначительно, поэтому морским обитателям ни­ когда не угрожает ни сильный перегрев, ни чрезмерное охлаждение.

Аномалии вторая и третья тесно связаны с первой: у воды самая высокая в мире минералов скрытая теплота испарения и скрытая теплота плавления. Чтобы выпа­ рить воду из чайника, тепла потребуется в пять с поло­ виной раз больше, чем для того, чтобы вскипятить его.

Если бы не это ее свойство — даже в жару медленно испаряться, многие озера и реки летом пересыхали бы до дна, и вся жизнь в них погибла.

Аномалия четвертая: замерзая, вода расширяется. На 9% по отношению к прежнему объему. Поэтому лед всегда легче незамерзшей воды и всплывает вверх.

Под такой «шубой», говорит известный наш океанолог В. Г. Богоров, даже в Арктике зимой морским животным не очень холодно.

Пятая аномалия самая странная.

Все вещества, когда нагревают их, расширяются, а при охлаждении сжимаются. Истина эта всем известна.

Вода тоже сжимается от холода. Но... В этом «но» все дело. Сжимается, сжимается, пока температура па­ дает, но наступает предел — при четырех градусах тепла. А потом снова вдруг начинает расширяться, хотя темпе­ ратура и понижается: самая плотная и тяжелая вода при четырех градусах тепла. И поэтому зимой, охладив­ шись до четырех градусов, она опускается на дно и здесь сохраняется в течение всей зимы незамерзшей. Эта уди­ вительная аномалия спасает жизнь всем пресноводным животным, зимующим в наших реках, прудах и озерах».

А вот морская вода (представляющая собой, как из­ вестно, рассол, в каждом литре которого содержится около 35 граммов солей) при охлаждении ведет себя со­ всем по-иному: наибольшая плотность у нее отмечается при более низких температурах, чем у пресной. Но это совсем неплохо: только благодаря этому свойству мор­ ской воды возможна жизнь в глубинах океана. Поскольку плотность соленой воды с уменьшением температуры по­ вышается, охлажденная вода верхних слоев опускается ко дну, снабжая кислородом воздуха живущие на боль­ ших глубинах организмы. И если бы морская вода при смене температуры копировала поведение пресной, все живое здесь давно погибло бы от недостаткакислорода. Но мы несколько отвлеклись...

«Шестая аномалия: из всех жидкостей, кроме ртути, у воды самое большое поверхностное натяжение.

Что это такое? Внутри жидкости притяжение молекул друг к другу уравновешено. А на поверхности нет. Моле­ кулы воды, которые лежат глубже, тянут вниз самые верхние молекулы. Поэтому капля воды как бы стремит­ ся затянуть себя в узелок. Стягивают ее силы поверхност­ ного натяжения. Капля'воды упакована в свою поверх­ ностную пленку, которая очень прочна. Чтобы разорвать ее, нужна сила, и сила немалая. По этой пленке, как по паркету, бегают насекомые — вертячки и водомерки. За нее цепляются, повиснув вниз головой, личинки комаров, и даже улитки с массивными раковинами ползают по

ней. Они тяжелее воды, но не проваливаются: пленка поддерживает их. Бегают по воде и не тонут ящерицы, даже огромные — до 80 сантиметров — василиски; они живут в тропиках Америки.

Физики точно рассчитали, какую гирю надо подвесить к столбику воды толщиной в три сантиметра, чтобы ра­ зорвать его. Гиря потребуется огромная — больше ста тони!

Но это когда вода исключительно чистая. В природе такой воды нет. Всегда в ней что-то растворено. Пусть хоть немного, но чужеродные вещества разрывают звенья в прочной цепи молекул воды, и силы сцепления между ними уменьшаются.

Силы поверхностного натяжения тянут вверх воду из глубины почвы, питая растения солями и влагой. Увле­ каемая ими, течет она по корням и стеблям самих расте­ ний и наполняет кровью наши капилляры.

Аномалия седьмая и последняя. Вода — лучший в ми­ ре растворитель. «Могучий растворитель», говорят хими­ ки. Она растворяет очень многие вещества, но сама оста­ ется инертной, не изменяется от многих веществ, которые растворяет. Благодаря этому качеству вода смогла стать носителем жизни».

6. КОЕ-ЧТО 0 ПАМЯТИ ВОДЫ

Вода из снега — легкая вода.

В ней, говорят, есть Ускоритель роста...

Л. ТАТЬЯНИЧЕВА

Человека, относящегося с предубеждением к науке и ученым, этот опыт еще раз и окончательно утвердил бы в однажды сложившемся мнении, что все «яйцеголовые», как маленькие дети...

Действительно, опыт—проще не придумаешь и ставить бы его не серьезным ученым, а малышам, да и то «пона­ рошку». Судите сами: поят цыплят, одной группе нали­ вают в блюдечко обыкновенную воду, другой — талую, с плавающими льдинками. И это все? Где же здесь наука?

пы, ядерные реакторы? Где все атрибуты, к которым нас приучили авторы фильмов об ученых? Пожалуй, согла­ сишься с тем скептиком... Но что это? Обычную воду цыплята пьют не торопясь, спокойно, а вот у блюдечка с талой обычно миролюбивые желтые шарики преобра­ жаются, устраивают настоящую свалку — пьют жадно и много.

Прошло полтора месяца, цыплят взвесили. И удиви­ лись: те, что пили талую воду, были тяжелее и упитаннее, чем цыплята, утолявшие жажду водой обыкновенной.

Аналогичный опыт поставили и американские ферме­ ры, подсказан он был им, по-видимому, самой жизнью. И теперь фермеры утверждают, что введение в рацион кормления свиней талой воды значительно ускоряет их развитие и приносит «по одному бифштексу в день с каж­ дой свиньи».

В одном из томских совхозов был проведен следую­ щий эксперимент: 2200 кур поили в течение 18 дней та­ лым снегом, а другие 2200—обыкновенной водой. И что же? За это время куры первой группы снесли 15054 яйца, а хохлатки второй — всего 14035.

Значит, талая вода чрезвычайно полезна живым орга­ низмам? Но почему?

Давно известно, что тело человека больше чем на две трети состоит из воды. Биофизические исследования по­

да, которая, как показали эксперименты советских уче­ ных Ю. А. Сикорского, Г. И. Вертепной и М. Г. Красиль­ ний, долго «хранит память» о .структуре льда. И хотя

этому биологическая активность талой воды как бы воз­ растает, и, попав в организм, она легче обычной соединя­ ется с разными веществами. Другими словами, на ее усвоение организму не приходится затрачивать лишней энергии.

За Полярным кругом в тундре известны цветы, кото­ рые растут только в июле, когда тает снег и лед. В авгу­ сте их развитие прекращается, хотя земля получает боль­ ше солнечных лучей и тепла.

Ученые предполагают, что талая вода является также причиной героических перелетов птиц. Иначе, спрашива­ ют они, чем объяснить, что наши птицы не вьют гнезд и не выводят потомство в теплых краях, хотя корма там предостаточно?

Итак, состоялось наше знакомство с еще одной уди­ вительной особенностью воды — наличием у нее «струк­ турной памяти». Память у воды — не мистика ли? Что думают по этому поводу ученые?

Ученые, вооруженные классическими законами термо­ динамики, поначалу все, что указывало на существова­ ние у воды «структурной памяти», отнесли в область ир­ реального (читай — корзину для бумаг). Однако, не ощутив сопутствующего всякому решительному поступку