Te stany wody występują w skorupie ziemskiej i w atmosferze. Hydrosfera składa się z ogromnych mas ciekłej wody, przeważnie słonej, co nadaje Ziemi charakterystyczną niebieskawą powierzchnię; a na jego białych biegunach dwa lodowe regiony, w których lód rozprzestrzenia się w postaci czap polarnych.
Jeśli chodzi o ich opary, widzimy ich ostateczny rozwój w kondensacji chmur, kiedy są zlepione na tyle, aby odbijać światło słoneczne w typowych białawych kolorach. Chmury, koloidy gazowe, uwalniają zawartość wody, powodując deszcz lub opady, lub zamarzają w maleńkie kryształki, które spadają jak śnieg.
Woda, choć wydaje się być prostym związkiem, kryje w swoich krystalicznych kroplach strumień o niesamowitych właściwościach, które obejmują wszystkie jej stany fizyczne. Źródło: Pxhere.
Kiedy opary wody schładzają się do niskich wysokości, pokrywają obiekty lub powierzchnie szronem, który wygląda jak śnieg, ale jest jaśniejszy i bardziej krystaliczny. Z drugiej strony, we mgle lub mgle cząsteczki wody łączą się w więcej niż jednym stanie, ponieważ składają się z mniej gęstych koloidów, które rozmywają i rozjaśniają widok widzów.
Ze wszystkich jego stanów fizycznych najważniejszy jest płyn, ponieważ stanowi dużą część naszego ciała i wszystkich żywych organizmów.
Zobaczmy, jakie są trzy stany wody:
Solidny
Jako ciało stałe wodę można znaleźć w postaci lodu, śniegu lub szronu.
lód
Galeria niebieskich lodowców. Źródło: Pxhere.
Wzór chemiczny wody to H 2 O, a jej cząsteczkę można zapisać jako HOH, którego geometria jest kanciasta (typu bumerang), zdolna do tworzenia trzech wiązań wodorowych w stanie ciekłym.
Tymczasem, gdy temperatura spada i woda się ochładza, jej cząsteczki przejmują cztery takie mostki, co tworzy specyficzny i powtarzalny układ przestrzenny: kryształ wody. Ten kryształ jest powszechnie znany jako lód. Lód jest wówczas stanem stałym wody.
Przykłady lodu można znaleźć w kostkach po napojach, w butelkach po wodzie, które zamarzają w lodówce, na powierzchniach basenów lub fontann narażonych na zimę lub w masach lodowców.
Lód może wyglądać jak bezbarwne bloki, ale może stać się białawy w zależności od jego zanieczyszczeń lub zawartości zatkanego powietrza. Może również wyświetlać bladoniebieskie odcienie (górne zdjęcie), które reprezentują najbardziej naturalny sposób, w jaki światło oddziałuje z kryształami.
W związku z tym woda nie jest całkowicie bezbarwna ani krystaliczna: ma prawie niezauważalny niebieski kolor. Kolor ten nasila się w zależności od stężenia i zagęszczenia cząsteczek wody napromieniowanych przez światło.
Śnieg
Zaśnieżone pola przypominają piaszczyste powierzchnie. Źródło: Matthias MeyerPexels.
Śnieg to również lód, ale którego kryształy są mniejsze, ponieważ powstały z mikroskopijnych kropel wody, zamarzniętych i zawieszonych w chmurach. Te kryształy lub płatki śniegu zbierają się, wpadają w pustkę i ostatecznie osiadają na powierzchniach w postaci sproszkowanej białej substancji stałej.
Jednak morfologia śniegu i jego rodzaje wymykają się z pola meteorologicznego.
Mróz
Frost jest rozpoznawalny po najjaśniejszych i najbardziej widocznych kryształach. Źródło: Pixabay.
Mróz to także kolejna z najbardziej znanych i podziwianych form lodowych. W przeciwieństwie do śniegu jego kryształy powstają na małych wysokościach w wyniku osadzania się pary wodnej na zimnych powierzchniach; pierwsze kryształy służą jako jądra drugiego i tak dalej, aż utworzą się łuskowate lub szczeciniaste wzory (górne zdjęcie).
Ciekły
Woda w stanie ciekłym jest jej najważniejszym i najważniejszym stanem, chociaż nie jest najbardziej rozpowszechnionym we wszechświecie. Źródło: Pixabay.
Woda w stanie ciekłym występuje najczęściej na Ziemi, chociaż nie można tego powiedzieć o innych planetach. Widzimy go na brzegach w jego musujących falach, a dalej na niebieskim horyzoncie z falistymi grzbietami.
Ogromne objętości oceanów pozwalają im wyświetlać coraz ciemniejsze niebieskie kolory, gdy schodzimy na większe głębokości, gdzie światło jest całkowicie rozproszone, a jego promienie niczego nie oświetlają.
Świeża woda jest cieczą, która podtrzymuje wszystkie formy życia (czyli znane), ponieważ jej cząsteczki są zawarte wewnątrz i na zewnątrz komórek.
Stany energetyczne cząsteczek wody w cieczy są bardziej przypadkowe i niejednorodne niż te występujące w lodzie: wiązania wodorowe są nieustannie tworzone i przerywane, gdy cząsteczki wody w stanie ciekłym przemieszczają się z jednej strony na drugą.
W przypadku wody w stanie ciekłym bada się istnienie regionów o małej i dużej gęstości; to znaczy obszary cieczy, w których cząsteczki są zgrupowane bardziej niż w innych. Szklista i bardzo lepka woda jest nawet nazywana przemianami faz ciekłych pod wysokim ciśnieniem.
Gazowy
W gorących źródłach czy gejzerach widać opary wody. Źródło: Pixabay.
Kiedy woda wyparowuje, jej cząsteczki H 2 O przechodzą do stanu gazowego lub fazy parowej: pary wodnej. Opary te są bezbarwne, ale jeśli ich stężenie jest wysokie, można je dostrzec jako biały dym, charakterystyczny podczas gotowania kotłów wodnych, w gorących źródłach lub w wrzących strumieniach gejzerów.
Gdy opary wody unoszą się w niebo, zaczynają się ochładzać, tworząc mikroskopijne krople wody zawieszone w powietrzu; wszystkie z nich znane są jako chmury, wystarczająco duże, aby odbijać wszystkie kolory światła słonecznego i zmieszane z innymi cząsteczkami obecnymi w atmosferze.
Inni
Jeśli lód zostanie podgrzany, utworzy się woda w stanie ciekłym, a to z kolei para wodna. Dzieje się tak przy ciśnieniu atmosferycznym; Można jednak manipulować tym ciśnieniem, a także temperaturą, aby poddać wodę działaniu wrogich warunków, takich jak te występujące w Kosmosie, zwłaszcza wewnątrz lodowych planet, takich jak Uran i Neptun.
Woda pod ciśnieniem (rzędu setek GPa) i przytłaczających temperaturach (tysiące stopni Celsjusza) uzyskuje stany fizyczne, których charakterystyka nie pokrywa się już z konwencjonalnym lodem i jego polimorfami, a także z cieczą i jej oparami.
Na przykład jednym z tych stanów jest lód XVIII, który bardziej niż lód jest superjonowym ciałem stałym o metalicznych właściwościach; zamiast elektronów przenosi w sobie protony. Uważa się, że gdyby można go było uzyskać w znacznych ilościach, wyglądałby jak gorące czarne kryształy - czarny lód.
Bibliografia
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
- Steven S. Zumdahl. (15 sierpnia 2019). Toaleta. Encyclopædia Britannica. Odzyskany z: britannica.com
- Wikipedia. (2019). Właściwości wody. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Rodrigo Ledesma. (23 grudnia 2016). Naukowcy odkryli nowy stan skupienia wody. Kwarc. Odzyskany z: qz.com
- Martin Chaplin. (9 września 2019). Schemat fazy wodnej. Odzyskane z: 1.lsbu.ac.uk
- Sheila M. Estacio. (sf). Stany wody. Odzyskany z: nyu.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 listopada 2018). Jaka jest różnica między lodem a śniegiem? Odzyskany z: thinkco.com