પાણીની રચના અને ગુણધર્મો. પાણી: તેની રચના, મોલેક્યુલર માળખું, ભૌતિક ગુણધર્મો

ચાલો પહેલા પાણીના થર્મોડાયનેમિક પૂર્વવર્તી - બરફની રચના શોધીએ. આમ, અમે તમામ જળ સંશોધકોના માર્ગનું પુનરાવર્તન કરીશું. તેમાંથી દરેક, પાણીની રચનાને સમજવાનો પ્રયાસ કરતા, વહેલા અથવા પછીના સમયમાં બરફની રચનાને સમજવાની જરૂર પડી.

1910 માં, અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી પી. બ્રિજમેન અને જર્મન સંશોધક જી. ટેમ્માને શોધ્યું કે બરફ ઘણા પોલીમોર્ફિક સ્ફટિકીય ફેરફારોનું નિર્માણ કરી શકે છે. હાલમાં, બરફના 9 ફેરફારો જાણીતા છે; તેમની પાસે વિવિધ સ્ફટિક જાળીઓ, વિવિધ ઘનતા અને ગલન તાપમાન છે. બરફ જે આપણે બધા પરિચિત છીએ તેને "આઇસ I" કહેવામાં આવે છે; ઉદાહરણ તરીકે, બરફ III, 2115 એટીએમના દબાણ પર રચાય છે, તે પાણી કરતાં ભારે હોય છે, અને બરફ VI (લગભગ 20,000 એટીએમના દબાણ પર) 80 °C કરતા વધુ તાપમાને પીગળે છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં, આપણે ફક્ત બરફ I નું અવલોકન કરી શકીએ છીએ, અને તેનો સંપૂર્ણ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. આ બરાબર છે જેની આપણે નીચે વાત કરી રહ્યા છીએ.

દરેક જળ અણુ ચાર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે જો નજીકમાં યોગ્ય પડોશીઓની પૂરતી સંખ્યા હોય, અને સહકારની મિલકતને લીધે, દરેક અનુગામી બોન્ડને તેની રચના માટે ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે, તેથી તે હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ કરતાં વધુ સંભાવના સાથે રચાય છે. અગાઉનું એક.

બરફમાં, બધા પરમાણુઓ હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે. આ કિસ્સામાં, દરેક પરમાણુના ચાર બોન્ડ સ્થાનિક રીતે ટેટ્રાહેડ્રલ માળખામાં ગોઠવવામાં આવે છે, એટલે કે. ચાર નજીકના પરમાણુઓ ત્રિહેડ્રલ પિરામિડના શિરોબિંદુ પર સ્થિત છે, જેની મધ્યમાં પાંચમો પાણીનો પરમાણુ છે.

આમ, વ્યક્તિગત પરમાણુનો ટેટ્રાહેડ્રલ આકાર બરફના સ્ફટિક બંધારણમાં પુનરાવર્તિત થાય છે. કદાચ અહીં એક ચોક્કસ ભૂમિકા એ હકીકત દ્વારા ભજવવામાં આવે છે કે H 2 O પરમાણુનો H-O-H કોણ 109° ના આદર્શ ટેટ્રેહેડ્રલ કોણની લગભગ સમાન છે, અને પાણીના અણુઓ, જેમ કે આપણે જાણીએ છીએ, હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સનો ઉપયોગ કરીને એક થાય છે જે તેઓ ચોક્કસ રીતે બનાવે છે. O-H દિશામાં. આ ત્રિકોણાકાર પિરામિડ અમુક પ્રકારના સુપરસ્ટ્રક્ચરમાં પણ એક થઈ શકે છે. બરફમાં, ટેટ્રાહેડ્રોનનું આ જટિલ ત્રિ-પરિમાણીય સુપરસ્ટ્રક્ચર સમગ્ર વોલ્યુમમાં વિસ્તરે છે.

કોઈપણ ઓક્સિજન અણુથી શરૂ કરીને, હાઈડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા પાડોશીથી પડોશી તરફ જઈને, તમે અસંખ્ય વિવિધ બંધ આકૃતિઓ બનાવી શકો છો. આવી બધી આકૃતિઓ અમુક પ્રકારના "લહેરિયું" બહુકોણ છે, અને બાજુઓની સંખ્યા હંમેશા છના ગુણાંકમાં હોય છે, અને પરમાણુથી "પોતેથી" નાનો માર્ગ સામાન્ય ષટ્કોણની બાજુઓ સાથે પસાર થાય છે. તેથી, બરફની રચનાને ષટ્કોણ અથવા ષટ્કોણ કહેવામાં આવે છે.

જો આપણે ટેટ્રાહેડ્રોન વિશે ભૂલી જઈએ, તો આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે બરફની પરમાણુ રચનામાં ઝિગઝેગ સ્તરોનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં દરેક H 2 O પરમાણુ તેના સ્તરમાં ત્રણ અણુઓ સાથે અને પડોશી સ્તરમાં એક પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે. એક પરમાણુના પડોશીઓની સંખ્યા (આ કિસ્સામાં ચાર જેટલી) સંકલન સંખ્યા કહેવાય છે અને એક્સ-રે વિવર્તન દ્વારા સરળતાથી માપવામાં આવે છે. જેમ તમે જોઈ શકો છો, હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સનું ઓપનવર્ક નેટવર્ક બરફના મોલેક્યુલર સ્ટ્રક્ચરને મોટી સંખ્યામાં વોઇડ્સ સાથે છૂટક માળખામાં રૂપાંતરિત કરે છે.

જો તમે બરફ I ને ખૂબ સ્ક્વિઝ કરશો, તો તે અન્ય સ્ફટિકીય સ્વરૂપોમાં રૂપાંતરિત થશે, અને તેમ છતાં તેની રચના કંઈક અંશે બદલાશે, ટેટ્રેહેડ્રલ માળખાના મૂળભૂત તત્વો રહેશે. મધ્યમ દબાણ (બરફ II, VI, અને IX) પર, કેટલાક હાઇડ્રોજન બોન્ડ ટેટ્રાહેડ્રલ સ્ટ્રક્ચરમાંથી બહાર નીકળી જાય છે (બરફને કંઈક અંશે ગાઢ બનાવે છે), પરંતુ નજીકના કોઈપણ ચાર ઓક્સિજન પરમાણુ હજુ પણ હાઇડ્રોજન બંધાયેલા છે. ખૂબ ઊંચા દબાણો (બરફ VIII અને VII) પર પણ, ટેટ્રાહેડ્રલ માળખું સ્થાનિક રીતે સચવાય છે.

બરફનું મોલેક્યુલર માળખું આ સદીની શરૂઆતમાં અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક વિલિયમ બ્રેગ દ્વારા સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે સ્ફટિકોનું વિશ્લેષણ કરવા માટે એક્સ-રે વિવર્તન પદ્ધતિ વિકસાવી હતી. તેણે શોધ્યું કે બરફમાંના દરેક H2O પરમાણુ અન્ય ચાર અણુઓથી ઘેરાયેલા છે. પરંતુ તે બરફની પરમાણુ રચનાનો ચોક્કસ અભ્યાસ કરી શક્યો હતો; ન તો તે સમયે બ્રેગ કે અન્ય કોઈ પણ આ રચનામાં ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન અણુઓ કેવી રીતે સ્થિત હતા તે સ્થાપિત કરી શક્યા ન હતા. બ્રેગે એક્સ-રે વિવર્તન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો, જેણે તે સમયે ઓક્સિજન અથવા સિલિકોન જેવા પ્રમાણમાં મોટા અણુઓનું અવલોકન કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. હાઇડ્રોજન જેવા નાના અણુ એક્સ-રે વિવર્તનમાં દેખાતા નથી. ફક્ત 20 મી સદીના 40 ના દાયકાના અંતમાં, જ્યારે નવી, વધુ સંવેદનશીલ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક પદ્ધતિઓ દેખાઈ, ત્યારે બરફની રચનામાં હાઇડ્રોજન અણુઓનું સ્થાન સ્થાપિત કરવું શક્ય હતું.

જો કે, 1932 માં, બ્રેગના વિદ્યાર્થી પ્રોફેસર બર્નલ બરફના પરમાણુ બંધારણમાં ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન અણુઓ કેવી રીતે સ્થિત હોવા જોઈએ તે સંપૂર્ણપણે અનુમાનિત રીતે સમજવામાં સક્ષમ હતા.

બર્નલે H 2 O પરમાણુના રૂપરેખાથી શરૂઆત કરી હતી. તેને સમજાયું કે તે પાણીના પરમાણુ છે જે બરફની સંપૂર્ણ રચના નક્કી કરે છે. બર્નલે નીચે મુજબ તર્ક આપ્યો: દરેક હાઇડ્રોજન અણુ માત્ર એક "વિદેશી" ઓક્સિજન અણુને "પકડી" શકે છે, ત્યાં બે ઓક્સિજન અણુઓ ("પોતાના" અને "વિદેશી" અણુ) ને એક હાઇડ્રોજન બોન્ડ સાથે જોડે છે, તેથી, દરેક H 2 O પરમાણુ ચાર પડોશી અણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બોન્ડનો ઉપયોગ કરીને જોડાઈ શકે છે, જેમાંથી બે તેમના પોતાના હાઇડ્રોજન પરમાણુ અને બે - પડોશી અણુઓના અણુઓ બનાવે છે, અને H 2 O પરમાણુ "એકતરફી" હોવાથી, આ રૂપરેખાંકન ઝડપથી જગ્યા ભરવી જોઈએ, એક રચના બનાવે છે. ટેટ્રાહેડ્રલ માળખું.

આ પૂર્વધારણાઓ પાછળથી સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક અભ્યાસો દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી અને હવે તે બર્નલ-ફાઉલર નિયમો તરીકે ઓળખાય છે. ખરેખર, તે બહાર આવ્યું છે કે દરેક ઓક્સિજન અણુ O-O લાઇન પર સ્થિત ચાર હાઇડ્રોજન અણુઓ સાથે જોડાયેલ છે. તે સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા બે "તેના" અણુઓ સાથે અને હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા બે "વિદેશી" અણુઓ સાથે જોડાયેલ છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, "મિત્ર" અને "વિદેશી" ની વ્યાખ્યાઓ બરફના પરમાણુ જીવનનું ચોક્કસ વર્ણન કરતી નથી. જેમ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે તેમ, એક પણ હાઇડ્રોજન સ્થાને નિશ્ચિત નથી. દરેક હાઇડ્રોજન ફક્ત તેના O-O બોન્ડને બરાબર જાણે છે, પરંતુ આ રેખા પર તેની બે સંભવિત સ્થિતિઓ છે - "તેના" ની નજીક અને "વિદેશી" ઓક્સિજન પરમાણુની નજીક. તે આ દરેક પદ પર તેના જીવનનો સરેરાશ અડધો સમય વિતાવે છે. જો આપણે નિયુક્ત કરીએ, જેમ કે રસાયણશાસ્ત્રમાં પ્રચલિત છે, ડૅશ સાથેનું સંયોજક બંધન અને બિંદુઓ સાથેનું હાઇડ્રોજન બંધન, તો આપણે કહી શકીએ કે પ્રતિક્રિયા બરફમાં સતત થાય છે:

O-H....O ↔ O....H-O

જેમ આપણે જોઈ શકીએ છીએ, બરફનું પરમાણુ જીવન એકદમ ગતિશીલ છે. પરંતુ આ ફક્ત હાઇડ્રોજન અણુઓને લાગુ પડે છે; ઓક્સિજન પરમાણુ તેમના સ્થાને નિશ્ચિતપણે બેસે છે અને દરેક O-O જોડીમાં અંતર યથાવત અને 2.76 A જેટલું જ રહે છે.

તે સ્પષ્ટ છે કે હાઇડ્રોજન અણુઓની બેચેની ચોક્કસપણે બરફના વિદ્યુત અને ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મોને અસર કરે છે. બરફ એકદમ ઊંચી વિદ્યુત વાહકતા ધરાવે છે. કદાચ બરફની આ વિશેષતા એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવી છે કે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની હાજરીમાં, હાઇડ્રોજન અણુઓના કૂદકા વધુ નિર્દેશિત બને છે.

વાસ્તવિક બરફની રચના અન્ય સ્ફટિકની જેમ સંપૂર્ણપણે આદર્શ નથી, તેમાં ખામીઓ છે. ડેનિશ સંશોધક I. Bjerrum એ જાણવા મળ્યું કે બરફની ખામી બે પ્રકારની હોઈ શકે છે: 1) O-O રેખા પર એક પણ હાઇડ્રોજન અણુ નથી (Bjerrum L ખામી); 2) O-O રેખા (D-ખામી) પર બે હાઇડ્રોજન અણુઓ છે. અલબત્ત, ખામી મુક્ત બોન્ડની ઉર્જા કરતાં ખામીની ઉર્જા વધારે હોય છે, તેથી ખામીઓ હંમેશા એક જ બોન્ડ પર બેસતી નથી, પરંતુ સમગ્ર બરફની રચનામાં તદ્દન સઘન રીતે સ્થળાંતર કરે છે. તે જ સમયે, તેઓ વર્તે છે જાણે કે તેઓ વિવિધ ચિહ્નોના કેટલાક કણો હોય. બે સરખા ખામીઓ (ઉદાહરણ તરીકે, ડી-ખામીઓ) એકબીજાને ભગાડશે - છેવટે, એક ખામી સ્થાનિક ઊર્જામાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, અને નજીકમાં બે ખામીઓ હોવી તે વધુ ઉત્સાહી રીતે બિનતરફેણકારી છે. તે પણ સાહજિક રીતે સ્પષ્ટ છે કે બે જુદી જુદી ખામીઓ એકબીજાને આકર્ષશે અને જ્યારે તેઓ મળે છે, ત્યારે તેઓ એકબીજાનો નાશ કરશે - એકબીજાનો નાશ કરશે.

બરફમાં, ખામીઓની સાંદ્રતા ઓછી છે - 2.5 મિલિયન પરમાણુઓ દીઠ માત્ર એક. તેથી બરફ માટે બીજરમ ખામી એ સૂક્ષ્મતા છે જે બરફની રચના માટે લગભગ અગોચર છે. પાણીમાં પરિસ્થિતિ અલગ છે, જ્યાં આવા ખામીઓની સાંદ્રતા 25 હજાર ગણી વધે છે અને 100 પરમાણુઓ દીઠ એક ખામી જેટલી થાય છે. આ મૂલ્ય એટલું નોંધપાત્ર છે કે તે સ્પષ્ટ થાય છે કે પાણીમાં બીજરમ ખામી નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવે છે. ખામીઓની મોટી સાંદ્રતા સાથે પાણીને બરફ તરીકે વર્ણવવાનો પ્રયાસ પણ કરવામાં આવ્યો હતો, જે સામાન્ય રીતે, ખૂબ સફળ ન હતો, પરંતુ તેમ છતાં, આ રીતે બાંધવામાં આવેલ સિદ્ધાંત કેટલીક ઘટનાઓને સમજાવવામાં સક્ષમ હતો.

હવે ચાલો પ્રવાહી પાણી તરફ આગળ વધીએ. પાણીની પરમાણુ રચનાની આધુનિક સમજ અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિકો બર્નલ અને ફાઉલરના એક લેખની છે, જે 1933માં રાસાયણિક ભૌતિકશાસ્ત્રના નવા બનાવેલા આંતરરાષ્ટ્રીય જર્નલ, જર્નલ ઓફ કેમિકલ ફિઝિક્સના ઓગસ્ટ અંકમાં પ્રકાશિત થઈ હતી. આ લેખ પ્રકૃતિને સમજવાના કાંટાવાળા માર્ગ પરના સૌથી નોંધપાત્ર સીમાચિહ્નો પૈકીનો એક છે.

તે સમયે, પાણીના વિસંગત ગુણધર્મો માટે એકદમ સરળ - કુદરતી વિજ્ઞાન કરતાં વધુ ફિલોલોજિકલ - સમજૂતી હતી. એવું માનવામાં આવતું હતું કે પાણી, એક સંકળાયેલ પ્રવાહી, એટલે કે. તેના પરમાણુઓ મોટા ડીહાઈડ્રોલ સુપરમોલેક્યુલ્સ (H 2 O) 2, (H 2 O) 3, . . . (H 2 O) n, જેના કારણે પાણીમાં વિસંગત ગુણધર્મો છે. તે સંપૂર્ણપણે અસ્પષ્ટ હતું કે શા માટે અને કેવી રીતે H 2 O પરમાણુઓ એકરૂપ થાય છે, વિવિધ સહયોગીઓ પાણીના જથ્થામાં કેવી રીતે વિતરિત થાય છે. અને સૌથી અગત્યનું, આ અભિગમ, સામાન્ય રીતે કહીએ તો, પાણીના વિશિષ્ટ ગુણધર્મોની પ્રકૃતિને સમજાવી નથી.

પાણીની પરમાણુ રચનાની પોતાની સમજણ શોધવાનો પ્રયાસ કરતા, બર્નલે પ્રાયોગિક તથ્યોનું વિશ્લેષણ કરીને શરૂઆત કરી. એવું કહી શકાય નહીં કે તે સમયે, 20 મી સદીના 30 ના દાયકામાં, આ તથ્યો પૂરતા હતા, પરંતુ તેમ છતાં તે હતા. એક્સ-રે ક્રિસ્ટલ વિશ્લેષણના નિર્માતા, વિલિયમ બ્રેગના તેજસ્વી સંશોધન માટે આભાર, બરફની પરમાણુ રચના સ્પષ્ટ કરવામાં આવી હતી. બરફના બંધારણ પરના ડેટા ઉપરાંત, બર્નલ પાસે પ્રવાહી પાણીની એક્સ-રે ઈમેજીસ હતી, તેમજ આવા એક્સ-રે ઈમેજોનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવેલા કહેવાતા રેડિયલ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ફંક્શન્સ, એટલે કે. એકબીજાથી ચોક્કસ અંતર પર સ્થિત પરમાણુઓની સંબંધિત સામગ્રી. સંપૂર્ણ પ્રાયોગિક તથ્યો ઉપરાંત, બર્નલ પાસે તક હતી, અલબત્ત, વિચારો, પૂર્વધારણાઓ અને ધારણાઓનો ઉપયોગ કરવાની, જેમાંથી 30 ના દાયકાની શરૂઆતમાં ઘણું બધું પહેલેથી જ એકઠા થઈ ગયું હતું. જો કે, આ વિચારોની વિપુલતા પાણીના સિદ્ધાંતના વિકાસમાં મદદ કરવાને બદલે અવરોધે છે. અપવાદ સાથે, કદાચ, એક જૂના વિચારનો, પ્રખ્યાત વિલ્હેમ રોન્ટજેનનો છે, જેમણે સૂચવ્યું હતું કે બરફની પરમાણુ રચના પ્રવાહી પાણીની રચનામાં કોઈક રીતે પુનરાવર્તિત થવી જોઈએ. એક સમયે, આ વિચાર વૈજ્ઞાનિકોમાં ખૂબ જ લોકપ્રિય હતો, પરંતુ પાણીના વિસંગત ગુણધર્મોની પ્રકૃતિનું વર્ણન કરવા માટે તેને લાગુ કરવાના તમામ પ્રયાસો નિષ્ફળતામાં સમાપ્ત થયા. પાણીની સૌથી સરળ મિલકત પણ - કે તે બરફ કરતાં ભારે છે - આ વિચારનો ઉપયોગ કરીને સમજાવી શકાતી નથી. તદુપરાંત, એવું લાગતું હતું કે પાણીની આ વિશેષતા ફક્ત તેનો વિરોધાભાસ કરે છે. હકીકતમાં, જો આપણે પાણીમાં કેટલાક અત્યંત વિકૃત બરફના બંધારણનું અસ્તિત્વ ધારીએ, તો પાણી હળવું હોવું જોઈએ. સ્પષ્ટ માળખુંનું કોઈપણ ઉલ્લંઘન, કોઈપણ ડિસઓર્ડર માત્ર રચના દ્વારા કબજે કરેલ વોલ્યુમમાં વધારો કરે છે. તેથી, આવા પાણી બરફ કરતાં હળવા હોવા જોઈએ.

સામાન્ય રીતે, એક્સ-રે વિચારની સુંદરતા અને લાલચ હોવા છતાં, 30 ના દાયકા સુધી કોઈ તેનો ઉપયોગ કરી શક્યું ન હતું. તે "વિચારોની બેંક" માં તાર્કિક શ્રેણી કરતાં સૌંદર્યલક્ષી તરીકે વધુ રહ્યું, સામાન્ય નિવેદન તરીકે કે "પાણી એક પ્રવાહી છે જે હજી પણ સ્ફટિકીય બંધારણની સ્મૃતિને જાળવી રાખે છે જેમાંથી તે ઉદ્ભવ્યું છે" (ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ક્લેમેન્ટની રચના ડુવલ).

પાણીની પ્રકૃતિનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, બર્નલે બરફનો અભ્યાસ કરવામાં ઘણો સમય પસાર કર્યો. તે પહેલેથી જ બરફના સિદ્ધાંતની નજીક હતો જેના વિશે આપણે ઉપર વાત કરી હતી. પરંતુ બરફનો સિદ્ધાંત, જે પાણીના સિદ્ધાંતમાં પરિવર્તિત થવા માટે સક્ષમ નથી, તે ખાસ મૂલ્યવાન નથી. પરંતુ પાણી સાથે બધું હજી અસ્પષ્ટ હતું.

અને પછી તકે હસ્તક્ષેપ કર્યો, જેનો અર્થ એ થયો કે 1932 ના વરસાદી પાનખરમાં, પ્રોફેસર બર્નલ અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિકોના જૂથ સાથે સોવિયત યુનિયન ગયા. તે ભાગ્ય પણ હતું કે બ્રિટીશ પ્રતિનિધિમંડળના પ્રસ્થાનના દિવસે મોસ્કો પર ગાઢ પાનખર ધુમ્મસ ઉતરી આવ્યું હતું. એરોફ્લોટ તે સમયે તેના ગ્રાહકોને વૈભવી લાઉન્જ સાથે લાડ લડાવતો ન હતો, તેથી બર્નલ પાસે ધુમ્મસમાં એરફિલ્ડની આસપાસ ભટકવા સિવાય કોઈ વિકલ્પ નહોતો. આકસ્મિક રીતે, આ વોકમાં તેનો સાથી એક ખૂબ જ જિજ્ઞાસુ માણસ, પ્રોફેસર આર. ફાઉલર નીકળ્યો. બર્નલે પાછળથી યાદ કર્યું, “અમને આસપાસના ધુમ્મસમાં રસ હતો, અને તે સ્વાભાવિક હતું કે અમે તેના વિશે વાત કરવાનું શરૂ કર્યું હતું કે ધુમ્મસમાં પાણીનો સમાવેશ થાય છે ... અને પ્રોફેસર ફાઉલર, થર્મોડાયનેમિક્સના મહાન નિષ્ણાત , પરંતુ માળખાકીય મુદ્દાઓમાં ખૂબ જ જાણકાર નથી, મને પાણીની રચના સમજાવવા કહ્યું, હું આ સમસ્યાને કેવી રીતે સમજું છું અને પછી મેં તેના વિશે ફરીથી વિચાર્યું - અમારી મોસ્કો ચર્ચાઓના પ્રકાશમાં." બે પ્રોફેસરોની વૉક બાર કલાકથી વધુ ચાલી અને તેઓ પાણીની સમસ્યાનો સરળ અને સુંદર ઉકેલ શોધવામાં સફળ રહ્યા. થોડા મહિનાઓ પછી, બર્નલ અને ફાઉલરનું સંયુક્ત કાર્ય છાપવામાં આવ્યું અને પાણીની પરમાણુ પ્રકૃતિની આધુનિક સમજણ માટેનો આધાર બન્યો.

ફાઉલરને પાણી વિશે કહેતી વખતે, પ્રોફેસર બર્નાલે રોન્ટજેનના જૂના વિચારનો પણ ઉલ્લેખ કર્યો, જે હવે બહુ ઓછા લોકો માનતા હતા. તદ્દન અનપેક્ષિત રીતે, તેઓને આ વિચારની તરફેણમાં એક અત્યંત મહત્વપૂર્ણ દલીલ મળી. તે "સરળ" પદ્ધતિ દ્વારા મેળવવામાં આવ્યું હતું. "પાણીનું શું થશે," ફોલરે પૂછ્યું, જો તેમાં પરમાણુ માળખું ન હોય તો, આવા પાણીની ઘનતા કેટલી હશે? આવા પાણીમાં, દરેક H 2 O પરમાણુ ઓછામાં ઓછા છ પડોશીઓથી ઘેરાયેલા હોવા જોઈએ, જેમ કે કોઈપણ ગાઢ પેકિંગ સાથે. તે ગણતરી કરી શકાય છે કે આવા પાણીની ઘનતા 1 g/cm3 નહીં, પરંતુ 1.8 g/cm3 હશે. કોઈપણ તાપમાને વાસ્તવિક પાણીની ઘનતા આ આંકડાની નજીક આવતી નથી, તેથી તે અનુસરે છે કે કોઈપણ તાપમાને પ્રવાહી પાણીમાં કોઈ પ્રકારનું મોલેક્યુલર માળખું હોય છે, મોટે ભાગે બરફના પરમાણુ બંધારણ જેવું જ હોય ​​છે. તે આ માળખું છે જે પાણીના અણુઓને ચુસ્તપણે પેક કરતા અટકાવે છે.

પાછળથી, એક્સ-રે વિવર્તન વિશ્લેષણ દ્વારા આ ધારણાની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી, જેની મદદથી તે સ્થાપિત કરવું શક્ય હતું કે પાણીની કહેવાતી "સંકલન સંખ્યા" (એટલે ​​​​કે, કોઈપણ પરમાણુના પડોશીઓની સરેરાશ સંખ્યા) 4.4 ની બરાબર છે. . બરફની સંકલન સંખ્યા 4 હોવાથી, ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં સંક્રમણ દરમિયાન "સરેરાશ" H 2 O પરમાણુના પડોશીઓની સંખ્યા માત્ર 0.4 પડોશીઓથી વધે છે. તેથી, દરેક 10 પાણીના અણુઓમાંથી, 8 હજુ પણ ચાર પડોશીઓથી ઘેરાયેલા હશે, અને બે નવા અણુઓ અન્ય બેની નજીક દેખાશે.

હા, પણ હવે પીગળતી વખતે બરફના વિસંગત વર્તનનું શું કરવું? છેવટે, ઉપર અમે નિષ્કર્ષ પર આવ્યા હોય તેવું લાગતું હતું કે બંધારણની વિકૃતિ કોઈપણ પદાર્થની ઘનતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. આ વિરોધાભાસની ચર્ચા કરતા, બર્નલ અને ફાઉલર આખરે નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે જ્યારે બરફ પીગળે છે, ત્યારે તે વિકૃતિ નથી, પરંતુ બરફના લાંબા અંતરના ક્રમ સાથે નાશ પામે છે, પરંતુ નાના પ્રદેશોમાં મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ થાય છે તે રચનાનું પુનર્ગઠન છે. - જેવું માળખું સાચવેલ છે. તે સમયે તે પહેલેથી જ જાણીતું હતું કે આવા પુનર્ગઠનથી ઘનતામાં વધારો થઈ શકે છે. બર્નલ અને ફાઉલરે તેમના પેપરમાં ટ્રાઈડાઈમાઈટ અને ક્વાર્ટઝ માટે એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન ડેટા ટાંક્યો છે, જે બરફ અને પાણી માટેના અનુરૂપ ડેટા સાથે ખૂબ સમાન છે. ટ્રાઇડાઇમાઇટ અને ક્વાર્ટઝ એ સિલિકાની બે અલગ અલગ સ્ફટિકીય સ્થિતિઓ છે, SiO 2. ક્વાર્ટઝ અને ટ્રાઇડાઇમાઇટની રાસાયણિક રચના સમાન છે, પરમાણુ રચનાઓ પણ સમાન છે - ક્વાર્ટઝ અને ટ્રાઇડાઇમાઇટ બંનેમાં અણુઓ ટેટ્રેહેડ્રલ સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવે છે. પરંતુ ક્વાર્ટઝની ઘનતા ટ્રિડિમ્નાઇટની ઘનતા કરતાં લગભગ 10% વધારે છે. શા માટે તે સમાન માળખું, સમાન અણુઓ છે, પરંતુ ઘનતા અલગ છે? બર્નલ અને ફાઉલર આ પ્રશ્નનો જવાબ જાણતા હતા. ઓક્સિજન અને સિલિકોન બંને એકદમ મોટા પરમાણુ હોવાથી, તેઓ એક્સ-રે વિવર્તન પેટર્ન પર સ્પષ્ટપણે દેખાય છે, તેથી આ સ્ફટિકોની રચનાની તમામ સૂક્ષ્મતા 30 ના દાયકામાં પહેલેથી જ સ્પષ્ટ થઈ ગઈ હતી. આ સૂક્ષ્મતા એ હકીકતમાં સમાવિષ્ટ છે કે આ સ્ફટિકોમાં નજીકના પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર સમાન છે, પરંતુ આગામી (નજીકના નહીં) પડોશીઓનું અંતર અલગ છે, એટલે કે. તેમના પ્રથમ સંકલન ક્ષેત્રો સમાન છે, અને ક્વાર્ટઝમાં બીજા ગોળાનું કદ 4.2 A છે, અને ટ્રિડામાઇટમાં - 4.5 A. આ ક્વાર્ટઝ અને ટ્રિડામાઇટની ઘનતામાં તફાવત સમજાવે છે.

જો આપણે યાદ રાખીએ કે, પ્રથમ, બરફમાં પણ ટેટ્રાહેડ્રલ માળખું છે અને બીજું, બરફ અને પાણીની ઘનતા 9% થી અલગ છે, તો બર્નલ અને ફાઉલરના વિશ્વાસને સમજવું સરળ છે કે બરફનું માળખું સમાન છે. ટ્રાઇડાઇમાઇટનું માળખું, અને માળખું પાણી ક્વાર્ટઝના બંધારણ જેવું જ છે. તેમના સિદ્ધાંતની બધી વિગતો સમયની કસોટી પર ન હતી; વધુ અત્યાધુનિક સિદ્ધાંતો પાછળથી દેખાયા, પરંતુ જર્નલ ઑફ કેમિકલ ફિઝિક્સમાં તેમનો લેખ પાણીના જ્ઞાનના સૈદ્ધાંતિક માર્ગમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ સીમાચિહ્નો પૈકીનો એક છે.

જેમ વારંવાર થાય છે તેમ, બર્નલ-ફાઉલર સિદ્ધાંત ફક્ત તેના પદ્ધતિસરના ભાગમાં સાચો હોવાનું બહાર આવ્યું છે, અને તેની ઘણી વિગતો વધુ પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ મળી નથી. ખાસ કરીને, પ્રવાહી પાણીમાં ક્વાર્ટઝ જેવી કોઈ રચના મળી નથી. પરંતુ અત્યંત વિકસિત ઓપનવર્ક ફ્રેમ સાથે પ્રવાહી તરીકે પાણીના વિચારને વધુ અને વધુ પુષ્ટિ મળી.

20મી સદીની એક નિર્વિવાદ સિદ્ધિ એ સ્પષ્ટ સમજ હતી કે બરફનું માળખું પાણીમાં કોઈક રીતે સચવાય છે, અથવા, ક્લેમેન્ટ ડુવલની રચનાનો ઉપયોગ કરવા માટે, પાણી તેના મૂળને યાદ કરે છે. પરંતુ તેણી શા માટે યાદ રાખે છે, જ્યારે અન્ય પ્રવાહી આ ક્ષમતાથી વંચિત છે? છેવટે, બરફ (જો તમે ભૂલી જાઓ કે તે "પોતાની" તાપમાન શ્રેણીમાં અસ્તિત્વમાં નથી) સામાન્ય રીતે, એકદમ સામાન્ય સ્ફટિક છે. વિશિષ્ટ પરમાણુ માળખું હોવું તે વિચિત્ર નથી. બધા સ્ફટિકો કેટલીક (ક્યારેક આશ્ચર્યજનક) રચનાઓ બનાવે છે. પરંતુ જ્યારે ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે તેઓ તદ્દન નજીવા, સામાન્ય પ્રવાહી ઉત્પન્ન કરે છે. બરફ પણ પીગળે છે અને પ્રવાહી પણ ઉત્પન્ન કરે છે, પરંતુ તે અસામાન્ય છે. શા માટે? આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવા માટે, યાદ રાખો કે મોટાભાગના પદાર્થોના પરમાણુઓ તેમના ક્રિસ્ટલ માળખાના ગાંઠો પર નબળા વાન ડેર વાલ્સ અથવા વિદ્યુત દળો દ્વારા રાખવામાં આવે છે. H2O અણુઓ હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા બરફના ષટ્કોણ માળખામાં રાખવામાં આવે છે, જે અને વાન ડેર વાલ્સ અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વચ્ચેનો તફાવત ખૂબ જ નોંધપાત્ર છે. હાઇડ્રોજન બોન્ડ વધુ મજબૂત હોય છે અને, સૌથી અગત્યનું, તેમની ક્રિયા અવકાશમાં સખત રીતે નિર્દેશિત થાય છે. છેલ્લી મિલકત એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે જ્યારે બરફ પીગળે છે, ત્યારે હાઇડ્રોજન બોન્ડ ફક્ત "તત્કાલ" તૂટી જાય છે;. બરફ અને અન્ય સ્ફટિકો વચ્ચે આ એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ તફાવત છે. છેવટે, જ્યારે સ્ફટિકને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે વ્યક્તિગત અણુઓની થર્મલ હિલચાલ પ્રથમ વધે છે, જે ધીમે ધીમે આદર્શ સ્ફટિક રચનાના સમગ્ર એકમમાંથી વધુ અને વધુ વિચલિત થાય છે. અને આ તે છે જ્યાં હાઇડ્રોજન બોન્ડની દિશાત્મકતાની અસર પોતાને પ્રગટ કરે છે. ચાલો ધારીએ કે સ્ફટિકના તમામ અણુઓ એક આદર્શ રચનાના ગાંઠો પર બેસે છે. અને અચાનક એક પરમાણુ તેના નોડમાંથી કૂદી પડે છે અને તેનાથી દૂર અમુક અંતરે ખસી જાય છે. સામાન્ય બાબતમાં, આ પરમાણુ હજુ પણ સ્ફટિક જાળીમાં તેના પડોશીઓ સાથે જોડાણ જાળવી રાખે છે. અલબત્ત, તેમની વચ્ચેનું સંલગ્નતા વધુ ખરાબ થાય છે, ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ઊર્જા વધે છે, પરંતુ જોડાણ રહે છે. જો આવી ઘટના બરફમાં થાય છે, તો અશાંત પરમાણુ તેના તમામ હાઇડ્રોજન બોન્ડને તોડી નાખશે; છેવટે, તેના પડોશીઓના હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ અવકાશમાં ખૂબ જ ચોક્કસ બિંદુ સુધી વિસ્તરે છે, અને જો કોઈ પરમાણુ આ બિંદુ છોડી દે છે, તો તે તેના બે પ્રોટોન અને બે એકલા ઇલેક્ટ્રોનને "બંધ" કરવાની તક ગુમાવે છે. પ્રથમ નજરમાં, એવું લાગે છે કે પાણી ઝડપથી તેના સ્ફટિકીય ભૂતકાળને ભૂલી જવું જોઈએ. તે તારણ આપે છે કે H 2 O પરમાણુઓ તેમના ભૂતકાળ સાથે તરત જ અને અટલ રીતે "તૂટે છે". કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, જો બરફમાં મોટી સંખ્યામાં પરમાણુઓ તરત જ તેમના તમામ હાઇડ્રોજન બોન્ડ તોડી શકે તો આ કેસ હોવો જોઈએ. પરંતુ બરફના પરમાણુ જીવનમાં આવી ઘટના બનવા માટે, એક જ જગ્યાએ ઘણી બધી ઊર્જા (મોલેક્યુલર સ્કેલ પર) કેન્દ્રિત કરવી જરૂરી છે.

ચોક્કસ ઉર્જા સ્તર પર પહોંચ્યા પછી તેના પડોશીઓથી અલગ થવા માટે વ્યક્તિગત પાણીના અણુ ધીમે ધીમે ઊર્જા એકઠા કરી શકતા નથી. જાણીતા ભૌતિક શબ્દભંડોળનો ઉપયોગ કરીને, આપણે કહી શકીએ કે દરેક બરફના પરમાણુ સંપૂર્ણપણે ઊભી કિનારીઓ સાથે ઊંડા ઊર્જા છિદ્રમાં બેસે છે. આવા છિદ્રમાંથી કૂદકો મારવો ખૂબ જ મુશ્કેલ છે, અને જો કૂદકો મારતો પરમાણુ "ઠોકર ખાય" તો તે તરત જ આદર્શ બરફની રચનામાં નીચે સમાપ્ત થઈ જશે. તેથી, સૌપ્રથમ, હાઇડ્રોજન બોન્ડ તૂટવાની સંભાવના ઓછી છે, અને બીજું, સ્ફટિકીય બંધારણમાંથી માત્ર એક H2O પરમાણુ મુક્ત કર્યા પછી, બરફ તરત જ પીગળવાની ગતિ પ્રક્રિયાઓમાં એકદમ મોટી ઉર્જા પ્રદાન કરશે અને તેથી તે નોંધપાત્ર સંખ્યામાં જાળવી શકે છે. સ્ફટિકીય બંધારણમાં પરમાણુઓ.

ઉર્જા છિદ્રો જેમાં અન્ય પદાર્થો સ્થિત હોય છે તેનો દેખાવ અલગ હોય છે. સ્ફટિક અને પ્રવાહીને અનુરૂપ રાજ્યો વચ્ચે, મધ્યવર્તી રાજ્યોની સંખ્યા છે. તેથી, સામાન્ય પદાર્થોના પરમાણુઓ ધીમે ધીમે ઊર્જા એકઠા કરી શકે છે, એક મધ્યવર્તી છિદ્રમાંથી બીજા છિદ્રમાં ખસેડી શકે છે. જો કોઈપણ પરમાણુ તેની ઉર્જાનો એક ભાગ ગુમાવે છે, તો તે છિદ્રના ખૂબ જ તળિયે સમાપ્ત થશે નહીં, પરંતુ કેટલીક વચગાળાની અવસ્થામાં વિલંબિત થઈ શકે છે. પરિણામે, સ્ફટિકના તમામ અણુઓ ઝડપથી ગલન પ્રક્રિયામાં સામેલ થાય છે. પરમાણુઓની સરેરાશ ઊર્જા ધીમે ધીમે વધે છે, જ્યારે પરમાણુઓની ઊર્જામાં વ્યક્તિગત વધઘટ ખૂબ મોટી નથી. જો તમે ચોક્કસ તબક્કા-ઊર્જા અવકાશમાં સામાન્ય ક્રિસ્ટલના ગલનનું નિરૂપણ કરો છો, તો તમે જોશો કે ગલન દરમિયાન તમામ પરમાણુઓ એકદમ કોમ્પેક્ટ જૂથમાં રાખવામાં આવે છે. હકીકતમાં, આવી જગ્યામાં દરેક બિંદુ પરમાણુઓના ઊર્જા સ્તરને સૂચવે છે. ગલનની શરૂઆતમાં, તમામ બિંદુઓ સ્ફટિકીય સ્થિતિને અનુરૂપ, એક નક્કર બિંદુમાં મર્જ થશે. સામાન્ય દ્રવ્ય ઓગળવાની પ્રક્રિયામાં, આ બિંદુ ઉપરની તરફ સરકશે, ધીમે ધીમે ઘટશે અને અલગ બિંદુઓમાં તૂટી જશે. પછી કેન્દ્રીય બિંદુ નાના બિંદુઓમાં વિઘટિત થશે, જે બદલામાં, વિઘટન પણ કરશે, અને આ પ્રક્રિયા પ્રવાહી સ્થિતિને અનુરૂપ કેન્દ્ર સાથે બિંદુઓના મોટા, પ્રમાણમાં ગાઢ સ્વોર્મની રચના સાથે સમાપ્ત થશે. આ અર્થઘટનમાં બરફ પીગળવાનું ચિત્ર સંપૂર્ણપણે અલગ દેખાશે. બરફના અણુઓની અનન્ય ઉર્જા રૂપરેખા ગલન દરમિયાન હાઇડ્રોજન બોન્ડની સ્ફટિકીય ષટ્કોણ રચનાને જાળવી રાખવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં મોટી સંખ્યામાં H 2 O પરમાણુઓને મંજૂરી આપે છે, માત્ર થોડી સંખ્યામાં પાણીના અણુઓ ગલન પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે. ઓગળવાની શરૂઆતમાં, બધા અણુઓ બરફની સ્થિતિને અનુરૂપ ઊર્જા સ્તર પર "બેસે છે". જેમ જેમ બરફ ગરમ થાય છે તેમ, વ્યક્તિગત પરમાણુઓ સ્ફટિકીય બંધારણમાંથી મુક્ત થાય છે અને તરત જ પોતાને હાઇડ્રોજન બોન્ડ વગરના પરમાણુઓના ઊર્જા સ્તર પર શોધી કાઢે છે. આ બે સ્તરો વચ્ચે સતત વિનિમય થાય છે; કેટલાક "પ્રવાહી" પરમાણુઓ ષટ્કોણ રચનામાં બનેલા હોય છે, જેમાંથી કેટલાક પરમાણુઓ તે જ સમયે બહાર આવે છે. જેમ જેમ બરફ ગરમ થાય છે તેમ, બરફનું માળખું છોડતા પરમાણુઓની સંખ્યા વધે છે, અને પાછા ફરતા સંખ્યા ઘટે છે. પરંતુ સંપૂર્ણ ઓગળ્યા પછી પણ, બરફમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા હાઇડ્રોજન બોન્ડનો એકદમ મોટો ભાગ પાણીમાં રહે છે.

ઉપર વર્ણવેલ બરફના ગલનનું ચિત્ર એ પાણીના કહેવાતા બે-સ્ટ્રક્ચર મોડેલને અનુરૂપ એક આદર્શીકરણ છે, એટલે કે. એક મોડેલ જેમાં H 2 O પરમાણુઓની માત્ર બે અવસ્થાઓને મંજૂરી છે - કાં તો સંપૂર્ણપણે મુક્ત મોનોમર્સ, અથવા સંપૂર્ણપણે ષટ્કોણ માળખામાં સમાવિષ્ટ. આ સંદર્ભમાં, પ્રશ્ન ઊભો થઈ શકે છે: શું મોનોમર્સ અને ષટ્કોણ જાળીનું આવા મિશ્રણ સ્વીકાર્ય છે? ચાલો યાદ રાખીએ: બરફનું માળખું ઢીલું છે, તેમાં ઘણી ખાલી જગ્યાઓ છે, અને અણુઓ એકદમ વિશાળ રીતે ગોઠવાયેલા છે. દરેક પોલાણ છ H 2 O અણુઓથી ઘેરાયેલું છે, અને દરેક પરમાણુ છ પોલાણથી ઘેરાયેલું છે જે સતત માઇક્રોસ્કોપિક ચેનલો બનાવે છે. પાણીના પ્રથમ ભૌતિક સિદ્ધાંતો પૈકીના એકના લેખક, સોવિયેત વૈજ્ઞાનિક ઓ. સમોઇલોવે, પોલાણના કદની ગણતરી કરી અને શોધી કાઢ્યું કે તેઓ હાઇડ્રોજન બોન્ડના મુખ્ય માળખાને સ્પર્શ કર્યા વિના અથવા નાશ કર્યા વિના એક પાણીના અણુને સરળતાથી સમાવી શકે છે. સમોઇલોવે 20મી સદીના 40 ના દાયકામાં પાછા સૂચવ્યું હતું કે બરફના ગલન દરમિયાન, કેટલાક હાઇડ્રોજન બોન્ડ તૂટી જાય છે, મુક્ત H 2 O મોનોમર્સ દેખાય છે, જે હાઇડ્રોજન ફ્રેમના પોલાણને આંશિક રીતે ભરે છે.

1952 માં, અમેરિકન વૈજ્ઞાનિકો હેગ્સ, હસ્ટેડ અને બ્યુકેનન, તાપમાન પર પાણીના ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મોની અવલંબનને આધારે સ્થાપિત કરવામાં સફળ થયા કે પ્રવાહી પાણીમાં 25 °C પર, તમામ H 2 ​​O પરમાણુઓમાંથી 67% ચારેય હાઇડ્રોજન બોન્ડ જાળવી રાખે છે, 23.2% પાસે ત્રણ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બોન્ડ છે, 7.6% - બે હાઇડ્રોજન બોન્ડ, અને માત્ર 0.2% - સંપૂર્ણપણે મુક્ત પરમાણુઓ. નિઃશંકપણે, પાણીનું વાસ્તવિક માળખું દ્વિ-માળખાના મોડેલો દ્વારા ધારવામાં આવેલા કરતાં વધુ જટિલ છે, જો કે, તેમની સરળતાને લીધે, તે એકદમ સ્પષ્ટ છે અને "શૂન્ય" અંદાજ તરીકે યોગ્ય છે.

પાણીની પરમાણુ સ્થિતિના અન્ય સિદ્ધાંતો પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી ડી.જે. પોપલે ધાર્યું હતું કે જ્યારે બરફ પીગળે છે, ત્યારે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બિલકુલ તૂટતા નથી, પરંતુ કોઈક રીતે "વળેલા" હોય છે. પ્રોફેસર બર્નલ, તેમના વિચારને વિકસાવતા, પાણીનો એક નવો સિદ્ધાંત બનાવ્યો, જે મુજબ H 2 O પરમાણુઓ ચાર, પાંચ અથવા વધુ અણુઓના નાના બંધ રિંગ્સ બનાવે છે. પરંતુ બર્નલનું માનવું છે કે આ રિંગ્સની મોટાભાગની બહુમતી માત્ર પાંચ પરમાણુઓ ધરાવે છે, કારણ કે પાણીના અણુમાં H-O-H કોણ 108° ની નજીક છે - નિયમિત પંચકોણનો કોણ.

એલ. પાઉલિંગે 1952માં સૂચવ્યું હતું કે પાણીનું માળખું Cl 2 10H 2 O પ્રકારના ક્લેથ્રેટ હાઇડ્રેટના બંધારણ જેવું છે, જે સૂચવે છે કે પાણીમાં બે સ્ફટિક જેવી રચનાઓ છે: બરફ I અને બરફ III. બરફ III ની રચનામાં હાઇડ્રોજન બોન્ડ અંશે સંકુચિત અને સહેજ વળાંકવાળા છે, તેથી આ બરફ બરફ I કરતાં 20% ગીચ છે.

G. Nameti અને X. Scheragaએ દરખાસ્ત કરી હતી કે પાણીના દરેક અણુ પાંચ અનુમતિપાત્ર ઉર્જા અવસ્થાઓમાંથી એકમાં હોઈ શકે છે, જે તે કેટલા હાઈડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે (0, 1, 2, 3 અથવા 4) દ્વારા નક્કી થાય છે. એવું માનવામાં આવે છે કે પરમાણુઓ બરફ જેવા "સ્વાર્મ્સ" માં ભેગા થાય છે. આંકડાકીય મિકેનિક્સ માટેના સામાન્ય પૃથ્થકરણનો ઉપયોગ કરીને, નેમેટી અને શેરાગાએ 4, 3 અને 2 હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ રચતા અલગ સ્વોર્મ્સમાં પાણીના અણુઓની સંખ્યા શોધી કાઢી. આ રીતે મેળવેલી સિસ્ટમનું દાળનું પ્રમાણ ન્યૂનતમ 4 °C પર હોય છે અન્ય પરિમાણો પણ પ્રાયોગિક પરિણામોને સારી રીતે અનુરૂપ છે. જો કે, નેમેટ અને શેરાગની થિયરી, બે-સ્ટ્રક્ચર મોડેલની જેમ, સંખ્યાબંધ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ડેટાનો વિરોધાભાસ કરે છે. આ તમામ સિદ્ધાંતોમાં એક સામાન્ય ખામી છે જે પાણીમાં સ્પષ્ટપણે અલગ રચનાઓનું અસ્તિત્વ ધારે છે. વાસ્તવિક પાણીમાં વિવિધ પરમાણુ બંધારણોની વિશાળ અને સતત શ્રેણી દેખાય છે.

બધા સિદ્ધાંતો (અમે અહીં ફક્ત થોડા જ ઉલ્લેખ કર્યા છે) અવલોકન કરાયેલ પ્રાયોગિક ડેટા સાથે વધુ કે ઓછા સુસંગત છે, પરંતુ તેમાંથી દરેક માટે, વહેલા અથવા પછીના તથ્યો શોધી કાઢવામાં આવ્યા હતા જે તેઓ સમજાવી શકતા નથી. અલબત્ત, આનો અર્થ એ નથી કે સિદ્ધાંતો ખોટા છે. તેમાંના દરેકે પાણીની ભૌતિક સ્થિતિના સાચા વાસ્તવિક ચિત્રની ચોક્કસ અંશે અંદાજ રજૂ કર્યો અને ભાવિ અંતિમ સિદ્ધાંત તરફ કામ કર્યું.

કમ્પ્યુટર્સના આગમન અને તેના પર વિવિધ પ્રક્રિયાઓનું અનુકરણ કરવાની ક્ષમતા સાથે, વિશ્વસનીય સિદ્ધાંતોની સંખ્યામાં તીવ્ર ઘટાડો કરવાનું શક્ય બન્યું. આવા પ્રયોગોની મદદથી, પાણીના અણુઓનો કયો અપૂર્ણાંક ચારેય હાઇડ્રોજન બોન્ડ જાળવી રાખે છે, કયો અપૂર્ણાંક ત્રણ, બે, એક અને પાણીમાં કેટલા સંપૂર્ણ મુક્ત મોનોમર અણુઓ જાળવી રાખે છે તે ચોક્કસ રીતે નક્કી કરવાનું શક્ય બન્યું. આકૃતિ મશીન પ્રયોગનો ઉપયોગ કરીને મેળવેલ 10 °C પર પાણીમાં હાઇડ્રોજન બોન્ડના વિતરણનો હિસ્ટોગ્રામ દર્શાવે છે.

જેમ તમે જોઈ શકો છો, પાણીમાં તમામ પ્રકારના પરમાણુઓનો એકદમ નોંધપાત્ર ભાગ છે - સંપૂર્ણપણે મફતથી મધ્યરાત્રિ સુધી. અન્ય તાપમાન માટેના હિસ્ટોગ્રામ સમાન હોય છે, પરંતુ ઊંચા તાપમાને મહત્તમ હિસ્ટોગ્રામ (જે 10 °C ના કિસ્સામાં પરમાણુ દીઠ 2.3 હાઇડ્રોજન બોન્ડ હોય છે) હાઇડ્રોજન બોન્ડની સંખ્યાના નીચા મૂલ્યોના પ્રદેશમાં શિફ્ટ થાય છે.

તે બહાર આવ્યું છે કે પેન્ટાગોન્સ અને ષટ્કોણ બંને સમાન સફળતા સાથે પાણીમાં રચાય છે, એક બીજા પર કોઈ પસંદગી વિના. આ, માર્ગ દ્વારા, એનો અર્થ એ છે કે હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ ખેંચાઈ અને વાળી શકે છે. આ રીતે મેળવેલા પરિણામે તમામ "આઇસબર્ગ" મોડેલોને નકારી કાઢ્યા, જે ધારણા કરે છે કે પાણી સંપૂર્ણપણે મુક્ત પરમાણુઓનો સમુદ્ર છે જેમાં બરફના માળખાના વધુ કે ઓછા મોટા ટુકડાઓ તરતા હોય છે. 1, 2, 3... હાઇડ્રોજન બોન્ડની સંખ્યા ધરાવતા ક્લસ્ટરો હાજર હોવા છતાં, તેમનું પ્રમાણ નાનું છે. બરફની રચનાઓ માત્ર ષટ્કોણની રચના કરતી હોવાથી, આવા વધારો, અલબત્ત, પંચકોણીય માળખાં પાણીમાં દેખાવાની શક્યતાને સંપૂર્ણપણે બાકાત રાખે છે.

અસંખ્ય કોમ્પ્યુટર પ્રયોગોના પરિણામોનો સારાંશ આપતાં, આપણે કહી શકીએ કે પાણીની પરમાણુ રચનાની ટોપોલોજીનું અવ્યવસ્થિત રીતે તૂટેલા હાઇડ્રોજન બોન્ડ સાથે બરફના કોઈપણ ષટ્કોણ માળખાના સ્વરૂપમાં અર્થઘટન કરી શકાતું નથી. તદુપરાંત, આ રચના પાણીના કોઈપણ જથ્થામાં એક સંપૂર્ણ છે. મશીન પ્રયોગોએ દર્શાવ્યું છે કે હાઇડ્રોજન બોન્ડનું નેટવર્ક "ક્રિટીકલ પરકોલેશન થ્રેશોલ્ડ" થી ઉપર છે. આનો અર્થ એ છે કે પાણીના કોઈપણ જથ્થામાં હંમેશા હાઇડ્રોજન બોન્ડની ઓછામાં ઓછી એક સતત સાંકળ હશે જે પાણીના સમગ્ર જથ્થામાં પ્રવેશે છે.

હવે, કમ્પ્યુટર પ્રયોગોના પરિણામોના પ્રકાશમાં, આપણે પાણીની ભૌતિક પ્રકૃતિની કલ્પના કેવી રીતે કરી શકીએ? પરમાણુ સ્તરે, પાણી એ હાઇડ્રોજન બોન્ડનું રેન્ડમલી સંગઠિત ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક હોવાનું જણાય છે. સ્થાનિક રીતે, આ નેટવર્ક ટેટ્રાહેડ્રલ રૂપરેખાંકન તરફ વલણ ધરાવે છે. આનો અર્થ એ છે કે સરેરાશ પાણીના અણુના નજીકના પડોશીઓ મુખ્યત્વે પાણીના અણુની આસપાસના ટેટ્રાહેડ્રલ પિરામિડના શિરોબિંદુઓ પર સ્થિત છે. નેટવર્કમાં નોંધપાત્ર સંખ્યામાં અત્યંત તાણવાળા હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સ છે, અને તે આ બોન્ડ્સ છે જે પાણીના વિશિષ્ટ વિસંગત ગુણધર્મોના ઉદભવમાં મૂળભૂત ભૂમિકા ભજવે છે. પાણીના કોઈપણ પરમાણુ કે જેના બોન્ડ પૂરતા પ્રમાણમાં તંગ હોય છે તે તેના તંગ બોન્ડને નવા પડોશીઓ સાથે બદલીને તેના સમગ્ર તાત્કાલિક વાતાવરણને ઝડપથી બદલી શકે છે. આ બધું એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે પાણીના હાઇડ્રોજન બોન્ડના સમગ્ર નેટવર્કની એકંદર ટોપોલોજી અત્યંત ચલ અને વૈવિધ્યસભર છે. જેમ જેમ બરફ પીગળે છે તેમ, વ્યાખ્યાયિત પરંતુ છૂટક ટેટ્રાહેડ્રલ માળખું હાઇડ્રોજન બોન્ડના ઓછા વ્યાખ્યાયિત પરંતુ વધુ કોમ્પેક્ટ નેટવર્ક દ્વારા બદલવામાં આવે છે. ઘનતામાં વધારો વધુ સઘન સ્થાનિક બંધારણોની રચના (ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન બોન્ડમાંથી પેન્ટાગોન્સમાં સંક્રમણ) અને હાઇડ્રોજન બોન્ડની વક્રતાને કારણે થાય છે. જ્યારે ઓગળેલા પાણીને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે વધુ કોમ્પેક્ટ સ્ટ્રક્ચર્સમાં સંક્રમણ 4 °C સુધી પ્રભુત્વ ધરાવે છે, જે પછી સામાન્ય થર્મલ વિસ્તરણ સાથે સંકળાયેલ પ્રક્રિયાઓ પ્રવર્તે છે.

પ્રવાહી માળખું

જો સંકલન પ્રણાલી કોઈપણ નિશ્ચિત પાણીના પરમાણુ સાથે સંકળાયેલ હોય, તો પછી આ સિસ્ટમમાં સ્થિત નિરીક્ષક માટે, પાણીની રચના લાક્ષણિકતા સમયના સ્કેલ પર આધાર રાખે છે કે જેની સાથે તે પાણીના પરમાણુ જીવનનું અવલોકન કરશે. પાણીમાં બે લાક્ષણિકતા સમય પરિમાણો છે. કોઈપણ પદાર્થની જેમ, તે પ્રવાહી હોય કે નક્કર, વ્યક્તિગત પરમાણુ τ υ ના કંપનનો સમયગાળો હોય છે. પાણી માટે, આ મૂલ્ય 10 -13 સે છે. પ્રવાહીમાં, તેમની સંતુલન સ્થિતિ τ υ આસપાસ પરમાણુઓના ઓસિલેશનના સમયગાળા ઉપરાંત, ત્યાં એક વધુ લાક્ષણિક સમય છે - "સ્થાયી જીવન" τ D, એટલે કે. એક પરમાણુના આપેલ સ્થાનિક વાતાવરણનું સરેરાશ જીવનકાળ. પાણી માટે τ D ~ 10 -11 s, એટલે કે. નવી જગ્યાએ કૂદતા પહેલા, પાણીના અણુ એક જગ્યાએ 100 સ્પંદનોમાંથી પસાર થાય છે.

આ બે પરિમાણો સમયના ધોરણને ત્રણ પ્રદેશોમાં વિભાજિત કરે છે, જેમાંના દરેકનું પોતાનું પ્રવાહી માળખું છે. જો નિરીક્ષક પૂરતા પ્રમાણમાં નાના સમય સ્કેલનો ઉપયોગ કરે છે, એટલે કે. τ υ કરતાં ઘણો ઓછો સમય જોશે, પછી તે અસ્તવ્યસ્ત રીતે વિખરાયેલા પરમાણુઓ જોશે, જેમાંથી કોઈપણ ક્રમને પારખવો મુશ્કેલ છે. જો કે, પરમાણુઓની આ રેન્ડમ ગોઠવણીને તાત્કાલિક અથવા એમ-સ્ટ્રક્ચર કહેવામાં આવે છે.

આ ડિસઓર્ડરને હજુ પણ સ્ટ્રક્ચર કેમ કહેવામાં આવે છે તે સમજવા માટે, નિરીક્ષકે લાંબા સમયના સ્કેલ પર જવાની જરૂર છે. પરંતુ ખૂબ જ નહીં, વધુ ચોક્કસપણે, τ υ કરતાં વધુ, પરંતુ τ D કરતાં ઓછું. આ સમયના અંતરાલમાં, વાસ્તવિક પરમાણુઓ હવે દેખાશે નહીં; નિરીક્ષક ફક્ત તે જ બિંદુઓને જોઈ શકશે જેની આસપાસ તેઓ વાઇબ્રેટ કરે છે. તે તારણ આપે છે કે પાણીમાં આ બિંદુઓ એકદમ નિયમિત રીતે સ્થિત છે અને K-સ્ટ્રક્ચર તરીકે ઓળખાતી સ્પષ્ટ માળખું બનાવે છે, જેનો અર્થ થાય છે "કંપનથી સરેરાશ."

પાણીની M- અને K- રચનાઓ બરફની સમાન રચનાઓ જેવી જ છે. પાણી અને બરફમાં આ રચનાઓ વચ્ચેનો તફાવત જોવા માટે, તમારે તેમને થોડો સમય અવલોકન કરવાની જરૂર છે, એટલે કે. τ D કરતા ઘણો વધારે લાક્ષણિક સમય સાથે. આ કિસ્સામાં અવલોકન કરાયેલ ચિત્રને ડી-સ્ટ્રક્ચર કહેવામાં આવે છે - પ્રસરણ-સરેરાશ. બરફથી વિપરીત, લાંબા અંતર પર પાણીના અણુઓના વારંવાર કૂદકાને કારણે પાણીનું ડી-સ્ટ્રક્ચર સંપૂર્ણપણે અસ્પષ્ટ છે (આ કૂદકા પાણીના અણુઓના સ્વ-પ્રસારની પ્રક્રિયા બનાવે છે). ડી-સ્ટ્રક્ચર K-સ્ટ્રક્ચર્સના પ્રસરણ સરેરાશ દ્વારા રચાય છે અને અવકાશમાં બિંદુઓની કોઈ વિશિષ્ટ ગોઠવણી દ્વારા વર્ણવી શકાતું નથી. બહારના નિરીક્ષક જુએ છે કે, હકીકતમાં, પ્રવાહીનું કોઈ ડી-સ્ટ્રક્ચર અસ્તિત્વમાં નથી (નોંધ કરો કે તે ડી-સ્ટ્રક્ચર છે, પરમાણુઓના જોડાણની સંપૂર્ણ આંકડાકીય સરેરાશ તરીકે, જે પાણીના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે.).

અને તેમ છતાં ડી-સ્ટ્રક્ચર અસ્તિત્વમાં છે અને જોઈ શકાય છે. ચોક્કસ પાણીના પરમાણુ પર સ્થિત નિરીક્ષક જોશે કે તેના પોતાના પરમાણુ પાણીના સમગ્ર જથ્થામાં અસ્તવ્યસ્ત રીતે ફરે છે, દરેક વખતે વધુ કે ઓછા ક્રમબદ્ધ વાતાવરણમાં સમાપ્ત થાય છે. તે જોશે કે મોટાભાગે "તેના" પરમાણુ ચાર અન્ય H 2 O પરમાણુઓથી ઘેરાયેલા હશે, કેટલીકવાર પાંચ પડોશીઓ હશે, કેટલીકવાર છ, સરેરાશ, જેમ આપણે જાણીએ છીએ, તેમાંના 4.4 હશે. આમ, પાણીનું ડી-સ્ટ્રક્ચર નિરીક્ષકને દેખાતું ચિત્ર ગણી શકાય.

પાણીની રચનાનું વર્ણન કરવા માટેનો આ અભિગમ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ડેટાનું અર્થઘટન કરતી વખતે મોટાભાગે ઉપયોગમાં લેવાય છે, કારણ કે વિવિધ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક પદ્ધતિઓ - એક્સ-રે, NMR, ડાઇલેક્ટ્રિક રિલેક્સેશન, ન્યુટ્રોન રમન સ્કેટરિંગ - વિવિધ લાક્ષણિકતાના રીઝોલ્યુશન સમય સાથે મોલેક્યુલર ડેટાને "વાંચવા" સક્ષમ છે.

પરમાણુઓની હિલચાલ સામાન્ય રીતે બ્રાઉનિયન ગતિ દ્વારા સાબિત થાય છે. પાણીનું એક ટીપું જેમાં ઘન અદ્રાવ્ય પદાર્થ ફ્લોટના ખૂબ જ હળવા કણોને માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ તપાસવામાં આવે છે અને તે જોવામાં આવે છે કે કણો પાણીના સમૂહમાં અવ્યવસ્થિત રીતે ફરે છે. આવા દરેક કણમાં અનેક પરમાણુઓ હોય છે અને તે સ્વયંસ્ફુરિત ચળવળ પ્રદર્શિત કરતા નથી. કણો પાણીના અણુઓને ખસેડવાની અસર અનુભવે છે, જેના કારણે તેઓ સતત હિલચાલની દિશામાં ફેરફાર કરે છે, જેનો અર્થ છે કે પાણીના અણુઓ જાતે જ રેન્ડમ રીતે આગળ વધે છે.

પાણી એ આપણા જીવનમાં સૌથી સામાન્ય અને સૌથી સામાન્ય પદાર્થ છે. માનવ શરીરમાં 70% પાણી હોય છે, અને આપણી આસપાસના કુદરતી વાતાવરણમાં પણ 70% પાણી હોય છે.

શાળાના પાઠ્યપુસ્તકોમાંથી આપણે જાણીએ છીએ કે પાણીના અણુમાં ઓક્સિજન અણુ અને બે હાઇડ્રોજન અણુ હોય છે, એટલે કે. સૌથી નાના અને હળવા પરમાણુઓમાંથી એક. પાણીના ગુણધર્મો કે જેનો આપણે સતત ઉપયોગ કરીએ છીએ તે આપણા માટે સામાન્ય અને સ્પષ્ટ હોવા છતાં, ત્યાં પ્રવાહી પાણીના વિરોધાભાસ છે જે પૃથ્વી પરના જીવનના સ્વરૂપોને પણ નિર્ધારિત કરે છે.

પ્રવાહી પાણીમાં બરફ કરતાં વધુ ઘનતા હોય છે. તેથી, જ્યારે ઠંડું થાય છે, ત્યારે બરફનું પ્રમાણ વધે છે, બરફ પાણીની સપાટી પર તરે છે.

પાણીની ઘનતા 4 o C પર મહત્તમ છે, અને ગલનબિંદુ પર નહીં, તે આ તાપમાનની જમણી અને ડાબી બાજુએ ઘટે છે.

વધતા દબાણ સાથે પાણીની સ્નિગ્ધતા ઘટે છે.

પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ પદાર્થોના પરમાણુ વજન (ફિગ. 1.1) પર ઉત્કલન બિંદુની સામાન્ય અવલંબનથી સ્વતંત્ર છે. નહિંતર, તે 60 o C થી વધુ ન હોવું જોઈએ.

પાણીની ગરમીની ક્ષમતા અન્ય પ્રવાહી કરતાં ઓછામાં ઓછી બમણી છે.

બાષ્પીભવનની ગરમી (~2250 kJ/kg) અન્ય કોઈપણ પ્રવાહી કરતાં ઓછામાં ઓછી ત્રણ ગણી વધારે છે, ઇથેનોલ કરતાં 8 ગણી વધારે છે.

ચાલો પાણીની આ છેલ્લી મિલકતને ધ્યાનમાં લઈએ. બાષ્પીભવનની ગરમી એ અણુઓ વચ્ચેના બોન્ડને તોડવા માટે જરૂરી ઊર્જા છે જ્યારે તેઓ કન્ડેન્સ્ડ તબક્કામાંથી વાયુના તબક્કામાં પસાર થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે તમામ વિરોધાભાસી ગુણધર્મોનું કારણ પાણીના આંતર-પરમાણુ બોન્ડની પ્રકૃતિમાં છે, અને આ બદલામાં, પાણીના પરમાણુની રચના દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ફિગ.1.1. વિવિધ સંયોજનોના પરમાણુ વજન અને તેમના ઉત્કલન બિંદુઓ વચ્ચેના સંબંધોની શ્રેણી.

1. તે કયા પ્રકારનું પાણીનું અણુ છે?

1780 માં લેવોઇસિયરે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત કર્યું કે પાણીમાં ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજનનો સમાવેશ થાય છે, હાઇડ્રોજનના બે વોલ્યુમ ઓક્સિજનના એક જથ્થા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને પાણીમાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનનો સમૂહ ગુણોત્તર 2:16 છે. 1840 સુધીમાં તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે પાણીનું પરમાણુ સૂત્ર H2O છે.

પરમાણુમાં ત્રણ ન્યુક્લીઓ બે પ્રોટોન સાથે સમદ્વિબાજુ ત્રિકોણ બનાવે છે (ફિગ. 1.2). પાણીના અણુનું ઇલેક્ટ્રોનિક સૂત્ર [(1S 2)] [(1S 2)(2S 2)(2P 4)] છે.

ફિગ.1.2.કનેક્ટિંગ m.o.ની સિસ્ટમની રચના. ઓક્સિજન અણુના 2p-ઓર્બિટલ્સમાંથી અને 1s-ઓક્સિજન અણુની ભ્રમણકક્ષા અને 1s- હાઇડ્રોજન અણુઓની ભ્રમણકક્ષા.

બે ઓક્સિજન 2p ઇલેક્ટ્રોન સાથે જોડાણમાં બે હાઇડ્રોજન 1s ઇલેક્ટ્રોનની ભાગીદારીને કારણે, sp વર્ણસંકરીકરણ થાય છે અને હાઇબ્રિડ sp 3 ઓર્બિટલ્સ તેમની વચ્ચે 104.5 o ના લાક્ષણિક કોણ સાથે, તેમજ વિરોધી ચાર્જના બે ધ્રુવો સાથે રચાય છે. O-H બોન્ડની લંબાઈ 0.95Å (0.095 nm) છે, પ્રોટોન વચ્ચેનું અંતર 1.54Å (0.154 nm) છે. આકૃતિ 1.3 પાણીના પરમાણુનું ઇલેક્ટ્રોનિક મોડેલ બતાવે છે.

ફિગ.1.3. H પરમાણુનું ઇલેક્ટ્રોનિક મોડેલ 2 વિશે.

આઠ ઇલેક્ટ્રોન ત્રણ વિમાનોમાં સ્થિત ચાર ભ્રમણકક્ષામાં જોડીમાં ફરે છે (કોણ 90 ઓ ), સમઘન માં ફિટિંગ. 1, 2 - ઇલેક્ટ્રોનની એકલ જોડી.

આ વિચારણાનું સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિણામ: ચાર્જ વિતરણની અસમપ્રમાણતા H 2 O પરમાણુને દ્વિધ્રુવમાં ફેરવે છે: પ્રોટોન બે હકારાત્મક છેડા પર સ્થિત છે, અને ઓક્સિજન p-ઇલેક્ટ્રોનની એકલા જોડી બે નકારાત્મક છેડા પર સ્થિત છે.

આમ, પાણીના અણુને ત્રિકોણાકાર પિરામિડ તરીકે ગણી શકાય - એક ટેટ્રાહેડ્રોન, જેના ખૂણા પર ચાર ચાર્જ છે - બે હકારાત્મક અને બે નકારાત્મક.

આ ચાર્જ તેમના તાત્કાલિક વાતાવરણની રચના કરે છે, પડોશી પાણીના અણુઓને કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત રીતે ફેરવે છે - જેથી બે ઓક્સિજન અણુઓ વચ્ચે હંમેશા માત્ર એક જ હાઇડ્રોજન અણુ હોય. આવી આંતરપરમાણુ રચનાની કલ્પના અને અભ્યાસ કરવાનો સૌથી સહેલો રસ્તો ઘન અવસ્થામાં પાણી પર છે. આકૃતિ 1.4 બરફનું બંધારણ દર્શાવે છે.

ચોખા. 1.4. ષટ્કોણ બરફનું માળખું

માળખું O-H...O બોન્ડ દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવે છે. એક હાઇડ્રોજન અણુની મધ્યસ્થી દ્વારા પડોશી પાણીના અણુઓના બે ઓક્સિજન અણુઓના આ જોડાણને હાઇડ્રોજન બોન્ડ કહેવામાં આવે છે.

હાઇડ્રોજન બંધન નીચેના કારણોસર થાય છે:

1 – પ્રોટોનમાં માત્ર એક જ ઈલેક્ટ્રોન હોય છે, તેથી બે અણુઓનું ઈલેક્ટ્રોનિક વિસર્જન ન્યૂનતમ છે. પ્રોટોન ફક્ત પડોશી અણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં ડૂબી જાય છે, અણુઓ વચ્ચેનું અંતર 20-30% (1 Å સુધી) ઘટાડે છે;

2 - પડોશી અણુમાં ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી મૂલ્ય હોવું આવશ્યક છે. પરંપરાગત મૂલ્યોમાં (પોલિંગ અનુસાર) ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી F– 4.0; O – 3.5; N – 3.0; C – 2.5;

પાણીના અણુમાં ચાર હાઇડ્રોજન બોન્ડ હોઈ શકે છે, બેમાં તે ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કામ કરે છે, બેમાં તે ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર તરીકે કામ કરે છે. અને આ બોન્ડ પડોશી પાણીના પરમાણુઓ અને અન્ય પદાર્થો સાથે બંને ઊભી થઈ શકે છે.

તેથી, દ્વિધ્રુવ ક્ષણ, H-O-H કોણ અને O-H...O હાઇડ્રોજન બોન્ડ પાણીના અનન્ય ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે અને આપણી આસપાસના વિશ્વને આકાર આપવામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે.

પ્રોફીલેક્સીસ માટે 40 વર્ષ પછીના તમામ લોકો માટે સમયાંતરે સૂચિબદ્ધ દવાઓનો ઉપયોગ વર્ષમાં 1-2 વખત, 50 વર્ષ પછી - વર્ષમાં 2-3 વખત કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે. અન્ય દવાઓ જરૂર મુજબ છે.

પેપ્ટાઇડ્સ કેવી રીતે લેવું

દરેક પેપ્ટાઈડ બાયોરેગ્યુલેટર ચોક્કસ અંગને લક્ષ્ય બનાવે છે અને અન્ય અવયવો અને પેશીઓને અસર કરતું નથી, તેથી વિવિધ અસરોવાળી દવાઓનો એક સાથે ઉપયોગ માત્ર બિનસલાહભર્યો નથી, પરંતુ ઘણી વખત ભલામણ કરવામાં આવે છે (એક સમયે 6-7 દવાઓ સુધી).
પેપ્ટાઇડ્સ કોઈપણ દવાઓ અને જૈવિક ઉમેરણો સાથે સુસંગત છે. પેપ્ટાઇડ્સ લેતી વખતે, એક સાથે લેવામાં આવતી દવાઓની માત્રા ધીમે ધીમે ઘટાડવાની સલાહ આપવામાં આવે છે, જે દર્દીના શરીર પર હકારાત્મક અસર કરશે.

શોર્ટ રેગ્યુલેટરી પેપ્ટાઈડ્સ જઠરાંત્રિય માર્ગમાં રૂપાંતરમાંથી પસાર થતા નથી, તેથી લગભગ દરેક વ્યક્તિ દ્વારા તેનો સુરક્ષિત રીતે, સરળતાથી અને સરળ રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે.

જઠરાંત્રિય માર્ગમાંના પેપ્ટાઈડ્સ ડાય- અને ટ્રાઈ-પેપ્ટાઈડ્સમાં તૂટી જાય છે. એમિનો એસિડમાં વધુ ભંગાણ આંતરડામાં થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે પેપ્ટાઇડ્સ કેપ્સ્યુલ વિના પણ લઈ શકાય છે. આ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે જ્યારે કોઈ કારણસર વ્યક્તિ કેપ્સ્યુલ્સ ગળી શકતી નથી. જ્યારે ડોઝ ઘટાડવાની જરૂર હોય ત્યારે ગંભીર રીતે નબળા લોકો અથવા બાળકોને પણ આ જ લાગુ પડે છે.

પેપ્ટાઇડ બાયોરેગ્યુલેટર નિવારક અને રોગનિવારક બંને હેતુઓ માટે લઈ શકાય છે.

કાર્યક્ષમતા કુદરતી(PC) એ કેપ્સ્યુલેટેડ કરતા 2-2.5 ગણું ઓછું છે. તેથી, ઔષધીય હેતુઓ માટે તેમનો ઉપયોગ લાંબા સમય સુધી (છ મહિના સુધી) હોવો જોઈએ. લિક્વિડ પેપ્ટાઈડ કોમ્પ્લેક્સ નસોના કોર્સના પ્રક્ષેપણમાં હાથની અંદરની સપાટી પર અથવા કાંડા પર લાગુ કરવામાં આવે છે અને સંપૂર્ણપણે શોષાય ત્યાં સુધી ઘસવામાં આવે છે. 7-15 મિનિટ પછી, પેપ્ટાઈડ્સ ડેંડ્રિટિક કોશિકાઓ સાથે જોડાય છે, જે લસિકા ગાંઠો સુધી તેમનું વધુ પરિવહન કરે છે, જ્યાં પેપ્ટાઈડ્સ "ટ્રાન્સપ્લાન્ટ"માંથી પસાર થાય છે અને લોહીના પ્રવાહ દ્વારા ઇચ્છિત અંગો અને પેશીઓમાં મોકલવામાં આવે છે. પેપ્ટાઈડ્સ પ્રોટીન હોવા છતાં, તેમનું મોલેક્યુલર વજન પ્રોટીન કરતા ઘણું નાનું હોય છે, તેથી તેઓ ત્વચામાં સરળતાથી પ્રવેશ કરે છે. પેપ્ટાઇડ તૈયારીઓના ઘૂંસપેંઠ તેમના લિપોફિલાઇઝેશન દ્વારા વધુ સુધારેલ છે, એટલે કે, ફેટી બેઝ સાથે તેમનું જોડાણ, તેથી જ બાહ્ય ઉપયોગ માટે લગભગ તમામ પેપ્ટાઇડ સંકુલમાં ફેટી એસિડ હોય છે.

થોડા સમય પહેલા, પેપ્ટાઇડ દવાઓની વિશ્વની પ્રથમ શ્રેણી દેખાઈ સબલિંગ્યુઅલ ઉપયોગ માટે—

એપ્લિકેશનની મૂળભૂત રીતે નવી પદ્ધતિ અને દરેક દવાઓમાં સંખ્યાબંધ પેપ્ટાઇડ્સની હાજરી તેમને સૌથી ઝડપી અને સૌથી અસરકારક ક્રિયા પ્રદાન કરે છે. આ દવા, રુધિરકેશિકાઓના ગાઢ નેટવર્ક સાથે સબલિંગ્યુઅલ સ્પેસમાં પ્રવેશ કરે છે, તે પાચનતંત્રના મ્યુકોસ મેમ્બ્રેન દ્વારા શોષણને બાયપાસ કરીને અને યકૃતના પ્રાથમિક મેટાબોલિક ડિકોન્ટેમિનેશનને બાયપાસ કરીને, લોહીના પ્રવાહમાં સીધા પ્રવેશ કરવામાં સક્ષમ છે. પ્રણાલીગત લોહીના પ્રવાહમાં સીધા પ્રવેશને ધ્યાનમાં લેતા, અસરની શરૂઆતનો દર દવાને મૌખિક રીતે લેતી વખતે દર કરતા અનેક ગણો વધારે છે.

Revilab SL રેખા- આ જટિલ સંશ્લેષિત દવાઓ છે જેમાં ખૂબ જ ટૂંકી સાંકળોના 3-4 ઘટકો (દરેક 2-3 એમિનો એસિડ) હોય છે. પેપ્ટાઈડ્સની સાંદ્રતા એ દ્રાવણમાં એન્કેપ્સ્યુલેટેડ પેપ્ટાઈડ્સ અને PC વચ્ચેની સરેરાશ છે. ક્રિયાની ગતિના સંદર્ભમાં, તે અગ્રણી સ્થાન ધરાવે છે, કારણ કે શોષાય છે અને ખૂબ જ ઝડપથી લક્ષ્યને હિટ કરે છે.
પ્રારંભિક તબક્કે પેપ્ટાઇડ્સની આ લાઇન રજૂ કરવામાં અર્થપૂર્ણ છે, અને પછી કુદરતી પેપ્ટાઇડ્સ પર સ્વિચ કરો.

બીજી નવીન શ્રેણી મલ્ટિકમ્પોનન્ટ પેપ્ટાઇડ દવાઓની લાઇન છે. લાઇનમાં 9 દવાઓનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી દરેકમાં સંખ્યાબંધ ટૂંકા પેપ્ટાઇડ્સ, તેમજ એન્ટીઑકિસડન્ટો અને કોષો માટે નિર્માણ સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે. જેઓ ઘણી દવાઓ લેવાનું પસંદ કરતા નથી તેમના માટે એક આદર્શ વિકલ્પ, પરંતુ એક કેપ્સ્યુલમાં બધું મેળવવાનું પસંદ કરે છે.

આ નવી પેઢીના બાયોરેગ્યુલેટર્સની ક્રિયા વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયાને ધીમી કરવા, મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓનું સામાન્ય સ્તર જાળવવા, વિવિધ પરિસ્થિતિઓને રોકવા અને સુધારવાનો હેતુ છે; ગંભીર બીમારીઓ, ઇજાઓ અને ઓપરેશન પછી પુનર્વસન.

કોસ્મેટોલોજીમાં પેપ્ટાઇડ્સ

બાહ્ય ત્વચા વૃદ્ધત્વ ઘણા પરિબળો પર આધાર રાખે છે: જીવનશૈલી, તણાવ, સૂર્યપ્રકાશ, યાંત્રિક બળતરા, આબોહવાની વધઘટ, ધૂન આહાર વગેરે. ઉંમર સાથે, ત્વચા નિર્જલીકૃત બને છે, સ્થિતિસ્થાપકતા ગુમાવે છે, ખરબચડી બને છે અને તેના પર કરચલીઓ અને ઊંડા ચાસનું નેટવર્ક દેખાય છે. આપણે બધા જાણીએ છીએ કે કુદરતી વૃદ્ધત્વની પ્રક્રિયા કુદરતી અને બદલી ન શકાય તેવી છે. તેનો પ્રતિકાર કરવો અશક્ય છે, પરંતુ ક્રાંતિકારી કોસ્મેટોલોજી ઘટકો - ઓછા પરમાણુ વજનવાળા પેપ્ટાઇડ્સને કારણે તેને ધીમું કરી શકાય છે.

પેપ્ટાઇડ્સની વિશિષ્ટતા એ છે કે તેઓ મુક્તપણે સ્ટ્રેટમ કોર્નિયમમાંથી ત્વચાની અંદર જીવંત કોષો અને રુધિરકેશિકાઓના સ્તર સુધી પસાર થાય છે. ત્વચાની પુનઃસ્થાપન અંદરથી ઊંડે થાય છે અને પરિણામે, ત્વચા લાંબા સમય સુધી તેની તાજગી જાળવી રાખે છે. પેપ્ટાઇડ સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં કોઈ વ્યસન નથી - જો તમે તેનો ઉપયોગ કરવાનું બંધ કરો તો પણ, ત્વચા ફક્ત શારીરિક રીતે વૃદ્ધ થઈ જશે.

કોસ્મેટિક જાયન્ટ્સ વધુને વધુ "ચમત્કાર" ઉત્પાદનો બનાવી રહ્યા છે. અમે વિશ્વાસપૂર્વક ખરીદી અને ઉપયોગ કરીએ છીએ, પરંતુ કોઈ ચમત્કાર થતો નથી. અમે ડબ્બા પરના લેબલોને આંધળાપણે માનીએ છીએ, તે સમજતા નથી કે આ ઘણીવાર માત્ર એક માર્કેટિંગ તકનીક છે.

ઉદાહરણ તરીકે, મોટાભાગની કોસ્મેટિક કંપનીઓ એન્ટી-રિંકલ ક્રિમનું ઉત્પાદન અને જાહેરાત કરવામાં વ્યસ્ત છે કોલેજનમુખ્ય ઘટક તરીકે. દરમિયાન, વૈજ્ઞાનિકોએ તારણ કાઢ્યું છે કે કોલેજન પરમાણુઓ એટલા મોટા છે કે તેઓ ફક્ત ત્વચામાં પ્રવેશ કરી શકતા નથી. તેઓ બાહ્ય ત્વચાની સપાટી પર સ્થાયી થાય છે અને પછી પાણીથી ધોવાઇ જાય છે. એટલે કે, કોલેજન સાથે ક્રીમ ખરીદતી વખતે, અમે શાબ્દિક રીતે નાણા નીચે ફેંકી રહ્યા છીએ.

વૃદ્ધત્વ વિરોધી સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં અન્ય લોકપ્રિય સક્રિય ઘટક છે resveratrol.તે ખરેખર એક શક્તિશાળી એન્ટીઑકિસડન્ટ અને ઇમ્યુનોસ્ટીમ્યુલન્ટ છે, પરંતુ માત્ર માઇક્રોઇન્જેક્શનના સ્વરૂપમાં. જો તમે તેને ત્વચામાં ઘસશો, તો ચમત્કાર થશે નહીં. તે પ્રાયોગિક રીતે સાબિત થયું છે કે રેઝવેરાટ્રોલ સાથેની ક્રીમ કોલેજનના ઉત્પાદન પર વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ અસર કરતી નથી.

NPCRIZ, સેન્ટ પીટર્સબર્ગ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ બાયોરેગ્યુલેશન એન્ડ ગેરોન્ટોલોજીના વૈજ્ઞાનિકો સાથે મળીને, સેલ્યુલર કોસ્મેટિક્સ (કુદરતી પેપ્ટાઇડ્સ પર આધારિત) અને શ્રેણી (સંશ્લેષિત પેપ્ટાઇડ્સ પર આધારિત)ની અનન્ય પેપ્ટાઇડ શ્રેણી વિકસાવી છે.

તેઓ વિવિધ એપ્લિકેશન પોઈન્ટ સાથે પેપ્ટાઈડ સંકુલના જૂથ પર આધારિત છે જે ત્વચા પર શક્તિશાળી અને દૃશ્યમાન કાયાકલ્પ અસર ધરાવે છે. એપ્લિકેશનના પરિણામે, ત્વચાના કોષોનું પુનર્જીવન, રક્ત પરિભ્રમણ અને માઇક્રોસિરિક્યુલેશન ઉત્તેજિત થાય છે, તેમજ ત્વચાના કોલેજન-ઇલાસ્ટિન ફ્રેમવર્કનું સંશ્લેષણ થાય છે. આ બધું પ્રશિક્ષણમાં, તેમજ ત્વચાની રચના, રંગ અને ભેજને સુધારવામાં પોતાને મેનીફેસ્ટ કરે છે.

હાલમાં, 16 પ્રકારની ક્રિમ વિકસાવવામાં આવી છે, સહિત. વૃદ્ધત્વ વિરોધી અને સમસ્યારૂપ ત્વચા માટે (થાઇમસ પેપ્ટાઇડ્સ સાથે), ચહેરા માટે કરચલીઓ સામે અને શરીર માટે સ્ટ્રેચ માર્ક્સ અને ડાઘ સામે (હાડકા-કાર્ટિલેજિનસ પેશીઓના પેપ્ટાઇડ્સ સાથે), કરોળિયાની નસો સામે (રક્ત વાહિનીઓના પેપ્ટાઇડ્સ સાથે), એન્ટિ- સેલ્યુલાઇટ (યકૃતના પેપ્ટાઇડ્સ સાથે), સોજો અને શ્યામ વર્તુળો (સ્વાદુપિંડ, રક્તવાહિનીઓ, ઓસ્ટિઓકોન્ડ્રલ પેશીઓ અને થાઇમસના પેપ્ટાઇડ્સ સાથે), કાયમની અતિશય ફૂલેલી નસો સામે (રક્ત વાહિનીઓ અને ઓસ્ટિઓકોન્ડ્રલ પેશીઓના પેપ્ટાઇડ્સ સાથે), વગેરેથી પોપચા માટે. , પેપ્ટાઇડ સંકુલ ઉપરાંત, અન્ય શક્તિશાળી સક્રિય ઘટકો ધરાવે છે. તે મહત્વનું છે કે ક્રીમમાં રાસાયણિક ઘટકો (પ્રિઝર્વેટિવ્સ, વગેરે) શામેલ નથી.

પેપ્ટાઈડ્સની અસરકારકતા અસંખ્ય પ્રાયોગિક અને ક્લિનિકલ અભ્યાસોમાં સાબિત થઈ છે. અલબત્ત, મહાન દેખાવા માટે, એકલા ક્રિમ પૂરતા નથી. તમારે સમયાંતરે પેપ્ટાઇડ બાયોરેગ્યુલેટર અને સૂક્ષ્મ પોષકતત્ત્વોના વિવિધ સંકુલનો ઉપયોગ કરીને તમારા શરીરને અંદરથી કાયાકલ્પ કરવાની જરૂર છે.

પેપ્ટાઇડ્સ સાથેના સૌંદર્ય પ્રસાધનોની લાઇનમાં, ક્રીમ ઉપરાંત, શેમ્પૂ, માસ્ક અને હેર કન્ડીશનર, સુશોભન સૌંદર્ય પ્રસાધનો, ટોનિક, ચહેરા, ગરદન અને ડેકોલેટીની ત્વચા માટે સીરમ વગેરેનો પણ સમાવેશ થાય છે.

તે પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે વપરાશમાં લેવાયેલી ખાંડ દેખાવને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે.
ગ્લાયકેશન નામની પ્રક્રિયાને કારણે, ખાંડ ત્વચા પર નુકસાનકારક અસર કરે છે. વધુ પડતી ખાંડ કોલેજન ડિગ્રેડેશનના દરમાં વધારો કરે છે, જે કરચલીઓ તરફ દોરી જાય છે.

ગ્લાયકેશનનો સામનો કરવા, પ્રોટીનના ઘટાડા અને વય-સંબંધિત ત્વચાના ફેરફારોને રોકવા માટે, કંપનીએ શક્તિશાળી ડિગ્લાયકેટિંગ અને એન્ટીઑકિસડન્ટ અસર સાથે વૃદ્ધત્વ વિરોધી દવા વિકસાવી છે. આ ઉત્પાદનની ક્રિયા ડિગ્લાયકેશન પ્રક્રિયાને ઉત્તેજીત કરવા પર આધારિત છે, જે ત્વચાની વૃદ્ધત્વની ઊંડી પ્રક્રિયાઓને અસર કરે છે અને કરચલીઓ દૂર કરવામાં અને તેની સ્થિતિસ્થાપકતા વધારવામાં મદદ કરે છે. દવામાં શક્તિશાળી એન્ટિ-ગ્લાયકેશન કોમ્પ્લેક્સનો સમાવેશ થાય છે - રોઝમેરી અર્ક, કાર્નોસિન, ટૌરિન, એસ્ટાક્સાન્થિન અને આલ્ફા-લિપોઇક એસિડ.

શું પેપ્ટાઈડ્સ વૃદ્ધાવસ્થા માટે રામબાણ છે?

વૈજ્ઞાનિક દાવો કરે છે કે પેપ્ટાઈડ સંકુલમાં પુનઃસ્થાપનની પ્રચંડ સંભાવના છે. પરંતુ તેમને રામબાણના ક્રમ પર ઉન્નત કરવું અને અસ્તિત્વમાં ન હોય તેવા ગુણધર્મોને પેપ્ટાઈડ્સ (મોટાભાગે વ્યાપારી કારણોસર) માટે જવાબદાર ઠેરવવું સ્પષ્ટપણે ખોટું છે!

આજે તમારા સ્વાસ્થ્યનું ધ્યાન રાખવું એટલે તમારી જાતને આવતીકાલે જીવવાની તક આપવી. આપણે આપણી જીવનશૈલીમાં સુધારો કરવો જોઈએ - કસરત કરવી જોઈએ, ખરાબ ટેવો છોડી દેવી જોઈએ, સારું ખાવું જોઈએ. અને અલબત્ત, જ્યારે પણ શક્ય હોય ત્યારે, પેપ્ટાઈડ બાયોરેગ્યુલેટરનો ઉપયોગ કરો જે આરોગ્ય જાળવવામાં અને આયુષ્ય વધારવામાં મદદ કરે છે.

પેપ્ટાઇડ બાયોરેગ્યુલેટર, રશિયન વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા ઘણા દાયકાઓ પહેલા વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, જે ફક્ત 2010 માં સામાન્ય ગ્રાહક માટે ઉપલબ્ધ થયા હતા. ધીમે ધીમે સમગ્ર વિશ્વમાં વધુને વધુ લોકો તેમના વિશે શીખી રહ્યા છે. ઘણા પ્રખ્યાત રાજકારણીઓ, કલાકારો અને વૈજ્ઞાનિકોના સ્વાસ્થ્ય અને યુવાની જાળવવાનું રહસ્ય પેપ્ટાઇડ્સના ઉપયોગમાં રહેલું છે. અહીં તેમાંથી થોડાક છે:
UAE ના ઉર્જા મંત્રી શેખ સઈદ,
બેલારુસના પ્રમુખ લુકાશેન્કો,
કઝાકિસ્તાનના રાષ્ટ્રપતિ નઝરબાયેવ,
થાઈલેન્ડનો રાજા
શિક્ષણશાસ્ત્રી ઝેડ.આઈ. અલ્ફેરોવ, પાયલોટ-કોસ્મોનૉટ જી.એમ. ગ્રેચકો અને તેની પત્ની એલ.કે.
કલાકારો: વી. લિયોંટીવ, ઇ. સ્ટેપાનેન્કો અને ઇ. પેટ્રોસ્યાન, એલ. ઇઝમેલોવ, ટી. પોવાલી, આઇ. કોર્નેલ્યુક, આઇ. વિનર (લયબદ્ધ જિમ્નેસ્ટિક્સ કોચ) અને ઘણા અન્ય...
પેપ્ટાઇડ બાયોરેગ્યુલેટરનો ઉપયોગ 2 રશિયન ઓલિમ્પિક ટીમોના એથ્લેટ દ્વારા કરવામાં આવે છે - લયબદ્ધ જિમ્નેસ્ટિક્સ અને રોઇંગમાં. દવાઓનો ઉપયોગ અમને અમારા જિમ્નેસ્ટની તણાવ પ્રતિકાર વધારવાની મંજૂરી આપે છે અને આંતરરાષ્ટ્રીય ચેમ્પિયનશિપમાં ટીમની સફળતામાં ફાળો આપે છે.

જો આપણી યુવાનીમાં આપણે સમયાંતરે સ્વાસ્થ્ય નિવારણ કરવા પરવડી શકીએ છીએ, જ્યારે આપણે ઇચ્છીએ છીએ, તો પછી વય સાથે, કમનસીબે, આપણી પાસે આવી લક્ઝરી નથી. અને જો તમે આવતીકાલે એવી સ્થિતિમાં રહેવા માંગતા ન હોવ કે તમારા પ્રિયજનો તમારી સાથે થાકી જશે અને તમારા મૃત્યુની અધીરાઈથી રાહ જોશે, જો તમે અજાણ્યાઓ વચ્ચે મૃત્યુ પામવા માંગતા નથી, કારણ કે તમને કંઈપણ યાદ નથી અને તમારી આસપાસના દરેક વ્યક્તિ વાસ્તવિકતામાં તમારા માટે અજાણ્યા લાગે છે, તમારે આજથી પગલાં લેવા જોઈએ અને માત્ર આપણી જ નહીં, પરંતુ આપણા પ્રિયજનોની પણ કાળજી લેવી જોઈએ.

બાઇબલ કહે છે, "શોધો અને તમને મળશે." કદાચ તમને તમારી સારવાર અને કાયાકલ્પની પોતાની રીત મળી છે.

બધું આપણા હાથમાં છે, અને ફક્ત આપણે જ આપણી સંભાળ રાખી શકીએ છીએ. કોઈ આપણા માટે આ કરશે નહીં!

મેયર સેલ દ્વારા કરવામાં આવેલું કાર્ય એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન સાથે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ પાણીના અણુઓનું "સરળ" વિઘટન છે.

તેના ઉકેલ માટે, ચાલો જાણીએ કે પાણી શું છે? પાણીના અણુઓની રચના શું છે? પાણીના અણુઓ અને તેમના બોન્ડ વિશે શું જાણીતું છે? લેખમાં, મેં વિવિધ પ્રકાશનોનો ઉપયોગ કર્યો છે જે ઇન્ટરનેટ પર પૂરતી માત્રામાં ઉપલબ્ધ છે, પરંતુ તે મોટી માત્રામાં પુનઃઉત્પાદિત કરવામાં આવે છે, તેથી તે મારા માટે સ્પષ્ટ નથી કે તેમના લેખક કોણ છે અને સ્ત્રોતને ટાંકવું મારા માટે મૂર્ખ છે. તદુપરાંત, આ પ્રકાશનો શરમજનક બિંદુ સુધી "ગૂંચવણભર્યા" છે, જે તેને સમજવામાં મુશ્કેલી બનાવે છે અને અભ્યાસના સમયને નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. લેખોનું પૃથ્થકરણ કરીને, મેં કંઈક એવું કાઢ્યું જે તમને એ સમજવામાં માર્ગદર્શન આપી શકે કે સસ્તી ઉર્જા મેળવવાની પ્રક્રિયામાં અથવા પાણીના અણુઓને ઘટકો - હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં તોડવાની પ્રક્રિયામાં આપણે શું કામ કરીશું.

તેથી, ચાલો પાણીના અણુઓની રચના વિશેના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ખ્યાલો જોઈએ!

પાણી એ એક પદાર્થ છે જેનું મુખ્ય માળખાકીય એકમ H 2 ​​O પરમાણુ છે, જેમાં એક ઓક્સિજન અણુ અને બે હાઇડ્રોજન અણુનો સમાવેશ થાય છે.

પાણીના પરમાણુમાં સમદ્વિબાજુ ત્રિકોણની રચના હોય છે: આ ત્રિકોણની ટોચ પર એક ઓક્સિજન અણુ છે, અને તેના પાયા પર બે હાઇડ્રોજન અણુઓ છે. ટોચનો ખૂણો 104°27 છે, અને બાજુની લંબાઈ 0.096 nm છે. આ પરિમાણો તેના કંપન અને પરિભ્રમણ વિના પાણીના અણુની અનુમાનિત સંતુલન સ્થિતિનો સંદર્ભ આપે છે. પાણીના અણુની ભૂમિતિ અને તેની ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણકક્ષા આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે.

પાણીના અણુ એ દ્વિધ્રુવ છે જે તેના ધ્રુવો પર હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક ધરાવે છે. જો "મુક્ત" પાણીના પરમાણુ, અન્ય પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલા નથી, તેને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં મૂકવામાં આવે છે, તો તે તેના નકારાત્મક ધ્રુવો સાથે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની હકારાત્મક પ્લેટ તરફ અને તેના હકારાત્મક ધ્રુવો સાથે નકારાત્મક પ્લેટ તરફ "વળાંક" કરશે. તે આ પ્રક્રિયા છે જે આકૃતિ 1, સ્થિતિ 3B માં દર્શાવવામાં આવી છે, "ગેસોલિનને બદલે પાણી" લેખમાં મેયર સેલની કામગીરી સમજાવે છે.

જો તમે હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કના કેન્દ્રોને સીધી રેખાઓ સાથે જોડો છો, તો તમને ત્રિ-પરિમાણીય ભૌમિતિક આકૃતિ મળે છે - એક નિયમિત ટેટ્રાહેડ્રોન. આ પાણીના અણુની જ રચના છે.

હાઇડ્રોજન બોન્ડની હાજરીને કારણે, દરેક પાણીના પરમાણુ 4 પડોશી અણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે, જે બરફના અણુમાં ઓપનવર્ક મેશ ફ્રેમ બનાવે છે. પાણીના અણુઓની આ ક્રમબદ્ધ સ્થિતિ છે જેને "સંરચના" કહી શકાય. દરેક પરમાણુ એક સાથે અન્ય પરમાણુઓ સાથે 109°28′ ના બરાબર નિર્ધારિત ખૂણા પર ચાર હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકે છે, જે ટેટ્રાહેડ્રોનના શિરોબિંદુઓ તરફ નિર્દેશિત છે, જે ઠંડું દરમિયાન ગાઢ માળખું બનાવવાની મંજૂરી આપતા નથી.

જ્યારે બરફ પીગળે છે, ત્યારે તેનું ટેટ્રાગોનલ માળખું તૂટી જાય છે અને પોલિમરનું મિશ્રણ રચાય છે, જેમાં ટ્રાઇ-, ટેટ્રા-, પેન્ટા- અને હેક્સામર્સ ઓફ વોટર અને ફ્રી વોટર અણુઓનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રવાહી સ્થિતિમાં, પાણી એક અવ્યવસ્થિત પ્રવાહી છે. આ હાઇડ્રોજન બોન્ડ સ્વયંભૂ, અલ્પજીવી હોય છે, ઝડપથી તૂટી જાય છે અને ફરીથી બને છે.

જ્યારે જૂથબદ્ધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પાણીના અણુઓના ટેટ્રાહેડ્રા વિવિધ અવકાશી અને પ્લેનર સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવે છે.

અને પ્રકૃતિની તમામ વિવિધ રચનાઓમાંથી, મૂળભૂત એક ષટ્કોણ (છ-બાજુવાળી) રચના છે, જ્યારે છ પાણીના અણુઓ (ટેટ્રાહેડ્રા) એક રિંગમાં જોડાય છે.

આ પ્રકારનું માળખું બરફ, બરફ અને ઓગળેલા પાણીની લાક્ષણિકતા છે, જે, આવી રચનાની હાજરીને કારણે, "સ્ટ્રક્ચર્ડ વોટર" કહેવાય છે. સંરચિત પાણીના ફાયદાકારક ગુણધર્મો વિશે ઘણું લખવામાં આવ્યું છે, પરંતુ આ અમારા લેખનો વિષય નથી. તે તાર્કિક હશે કે સંરચિત પાણી - ષટ્કોણ રચનાઓ બનાવવી - પાણીની રચના માટે સૌથી ખરાબ વિકલ્પ છે, જેનો ઉપયોગ હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિઘટન માટે થઈ શકે છે. મને શા માટે સમજાવવા દો: પાણીના પરમાણુઓ, છને હેક્સામરમાં જૂથબદ્ધ કરવામાં આવે છે, તેમની વિદ્યુત રીતે તટસ્થ રચના હોય છે - હેક્સામર્સ પાસે હકારાત્મક અને નકારાત્મક ધ્રુવો હોતા નથી. જો તમે ઇલેક્ટ્રીક ફિલ્ડમાં સ્ટ્રક્ચર્ડ વોટરનું હેક્સામર મૂકો છો, તો તે તેના પર કોઈપણ રીતે પ્રતિક્રિયા આપશે નહીં. તેથી, તે તાર્કિક રીતે નિષ્કર્ષ પર આવી શકે છે કે પાણી માટે શક્ય તેટલી ઓછી સંગઠિત રચનાઓ હોવી જરૂરી છે. હકીકતમાં, તે બીજી રીતે છે: હેક્સામર એ સંપૂર્ણ માળખું નથી, ત્યાં એક વધુ રસપ્રદ ખ્યાલ છે - એક ક્લસ્ટર.

સંયુક્ત પાણીના અણુઓની રચનાને ક્લસ્ટર કહેવામાં આવે છે, અને વ્યક્તિગત પાણીના અણુઓને ક્વોન્ટા કહેવામાં આવે છે. ક્લસ્ટર એ હેક્સામર્સ સહિત પાણીના અણુઓનું વોલ્યુમેટ્રિક જોડાણ છે, જેમાં હકારાત્મક અને નકારાત્મક બંને ધ્રુવો હોય છે.

નિસ્યંદિત પાણીમાં, ક્લસ્ટરો વ્યવહારીક રીતે ઇલેક્ટ્રિકલી તટસ્થ હોય છે, કારણ કે બાષ્પીભવનના પરિણામે, ક્લસ્ટરો નાશ પામ્યા હતા, અને ઘનીકરણના પરિણામે, પાણીના અણુઓ વચ્ચે મજબૂત બંધન દેખાતા નથી. જો કે, તેમની વિદ્યુત વાહકતા બદલી શકાય છે. જો નિસ્યંદિત પાણીને ચુંબકીય સ્ટિરર વડે હલાવવામાં આવે છે, તો ક્લસ્ટરોના તત્વો વચ્ચેના જોડાણો આંશિક રીતે પુનઃસ્થાપિત થશે અને પાણીની વિદ્યુત વાહકતા બદલાશે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, નિસ્યંદિત પાણી એ પાણી છે જે પરમાણુઓ વચ્ચે ન્યૂનતમ સંખ્યામાં બોન્ડ ધરાવે છે . તેમાં, પરમાણુઓના દ્વિધ્રુવો ખોટી સ્થિતિમાં હોય છે, તેથી નિસ્યંદિત પાણીનો ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ ખૂબ વધારે છે, અને તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું નબળું વાહક છે. તે જ સમયે, પાણીના ક્લસ્ટરોની નિયંત્રણક્ષમતા વધારવા માટે, તેમાં એસિડ અથવા આલ્કલી ઉમેરવામાં આવે છે, જે, મોલેક્યુલર બોન્ડ્સમાં ભાગ લઈને, પાણીના અણુઓને ષટ્કોણ રચનાઓ બનાવવાની મંજૂરી આપતા નથી, ત્યાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બનાવે છે. નિસ્યંદિત પાણી એ સંરચિત પાણીની વિરુદ્ધ છે, જેમાં ક્લસ્ટરોમાં પાણીના અણુઓ વચ્ચે મોટી સંખ્યામાં જોડાણો છે.

મારી સાઇટ પર એવા લેખો છે, અને દેખાવાનું ચાલુ રહેશે, જે પ્રથમ નજરમાં, "અલગ" છે અને અન્ય લેખો સાથે કોઈ સંબંધ નથી. હકીકતમાં, સાઇટ પરના મોટાભાગના લેખો એક સંપૂર્ણમાં એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે. આ કિસ્સામાં, નિસ્યંદિત પાણીના ગુણધર્મોનું વર્ણન કરતી વખતે, હું ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના દ્વિધ્રુવી સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરું છું, આ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનો વૈકલ્પિક ખ્યાલ છે, જે શાસ્ત્રીય ખ્યાલ કરતાં વધુ સારી રીતે વિજ્ઞાન અને અભ્યાસ બંને દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે.

જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહના સ્ત્રોતની ઊર્જાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે પાણીના અણુઓના તમામ દ્વિધ્રુવો (વાહક તરીકે) એક દિશામાં તેમના જેવા ધ્રુવો સાથે લક્ષી હોય છે. જો પાણીના અણુઓએ બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્રના દેખાવ પહેલાં ક્લસ્ટર (પરસ્પર લક્ષી) માળખું બનાવ્યું હોય, તો બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં અભિગમ માટે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના સ્ત્રોતમાંથી ઓછામાં ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડશે. જો માળખું વ્યવસ્થિત ન હતું (જેમ કે નિસ્યંદિત પાણી), તો પછી મોટી માત્રામાં ઊર્જાની જરૂર પડશે.

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો, "એક લોકપ્રિય અભિપ્રાય છે" કે નિસ્યંદિત પાણી અને ઓગળેલા પાણીમાં સમાન વિદ્યુત વાહક ગુણધર્મો હોવા જોઈએ, કારણ કે એક અને બીજા બંનેમાં કોઈ રાસાયણિક અશુદ્ધિઓ (સામાન્ય રીતે ક્ષાર) નથી, તેમની રાસાયણિક રચના સમાન છે, અને તેની રચના પાણીના અણુઓ ઓગળેલા પાણીમાં સમાન છે, તે નિસ્યંદિત પાણીમાં સમાન છે.

વાસ્તવમાં, અશુદ્ધિઓની ગેરહાજરી એ પાણીની વિદ્યુત વાહકતાના ગુણધર્મોને બિલકુલ અન્ય રીતે જુએ છે. આને સમજ્યા વિના, કેટલાક લોકો બેટરીને ઇલેક્ટ્રોલાઇટથી ભરવાના તબક્કે, નિસ્યંદિત પાણીને ઓગળેલા પાણીથી બદલવા અથવા ફક્ત કાર્બન ફિલ્ટર દ્વારા શુદ્ધ કરવાના તબક્કે "મારી નાખે છે". નિયમ પ્રમાણે, ઓટોમોટિવ માર્કેટમાં ખરીદવામાં આવેલી રિફિલ બેટરી તમે ડ્રાય-ચાર્જ્ડ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડથી ડિસ્ટિલ્ડ વોટરથી ઓગળેલી ખરીદી અને તેને જાતે રિફિલ કરી હોય તે કરતાં ઓછી ચાલે છે. આ ફક્ત એટલા માટે છે કારણ કે "તૈયાર" ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અથવા રિફિલ કરેલી બેટરી એ આપણા સમયમાં પૈસા કમાવવાનું એક સાધન છે, અને કયા પ્રકારનું પાણી વપરાય છે તે નિર્ધારિત કરવા માટે, એક ખર્ચાળ પરીક્ષા કરવી આવશ્યક છે, કોઈ આની ચિંતા કરતું નથી. . તમારી કારની બેટરી કેટલો સમય ચાલશે તેની ડીલરને પરવા નથી, અને તમે ખરેખર એસિડ સાથે ગડબડ કરવા માંગતા નથી. પરંતુ, હું તમને ખાતરી આપું છું કે, તમે જે બેટરી પર પરસેવો પાડો છો તે શૂન્ય તાપમાને તૈયાર બોટલથી ભરેલી બેટરી કરતાં વધુ જોરશોરથી હશે.

ચાલો ચાલુ રાખીએ!

પાણીમાં, ક્લસ્ટરો સમયાંતરે તૂટી જાય છે અને ફરીથી રચાય છે. જમ્પનો સમય 10-12 સેકન્ડ છે.

પાણીના પરમાણુનું માળખું અસમપ્રમાણ હોવાથી, તેના હકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કના ગુરુત્વાકર્ષણ કેન્દ્રો એકરૂપ થતા નથી. પરમાણુઓમાં બે ધ્રુવો હોય છે - સકારાત્મક અને નકારાત્મક, ચુંબકની જેમ, મોલેક્યુલર ફોર્સ ફિલ્ડ બનાવે છે. આવા પરમાણુઓને ધ્રુવીય અથવા દ્વિધ્રુવ કહેવામાં આવે છે, અને ધ્રુવીયતાની જથ્થાત્મક લાક્ષણિકતા દ્વિધ્રુવના વિદ્યુત ક્ષણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે અંતરના ઉત્પાદન તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. l ચાર્જ દીઠ પરમાણુના હકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જના ગુરુત્વાકર્ષણના વિદ્યુત કેન્દ્રો વચ્ચે ઇ સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક એકમોમાં: p = l e

પાણી માટે, દ્વિધ્રુવ ક્ષણ ખૂબ ઊંચી છે: p = 6.13·10 -29 C m.

તબક્કાની સીમાઓ (પ્રવાહી-હવા) પરના પાણીના ક્લસ્ટરો ચોક્કસ ક્રમમાં ગોઠવાયેલા હોય છે, જેમાં તમામ ક્લસ્ટર્સ સમાન આવર્તન પર ઓસીલેટ થાય છે, એક સામાન્ય આવર્તન પ્રાપ્ત કરે છે. ક્લસ્ટરોની આવી હિલચાલ સાથે, ક્લસ્ટરમાં સમાવિષ્ટ પાણીના અણુઓ ધ્રુવીય છે, એટલે કે, તેમની પાસે મોટી દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ છે તે ધ્યાનમાં લેતા, આપણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના દેખાવની અપેક્ષા રાખવી જોઈએ. આ કિરણોત્સર્ગ મુક્ત દ્વિધ્રુવોના કિરણોત્સર્ગથી અલગ પડે છે, કારણ કે દ્વિધ્રુવો ક્લસ્ટર માળખામાં જોડાયેલા હોય છે અને એકસાથે ઓસીલેટ થાય છે.

પાણીના ક્લસ્ટરોના ઓસિલેશનની આવર્તન અને તે મુજબ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશનની આવર્તન નીચેના સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે:

જ્યાં a - આપેલ તાપમાને પાણીની સપાટીનું તાણ; એમ
- ક્લસ્ટરનો સમૂહ.

જ્યાં વી - ક્લસ્ટર વોલ્યુમ.

ક્લસ્ટરનું વોલ્યુમ ક્લસ્ટરના ફ્રેક્ટલ બંધ માળખાના પરિમાણોને ધ્યાનમાં લઈને અથવા પ્રોટીન ડોમેનના પરિમાણો સાથે સામ્યતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
ઓરડાના તાપમાને 18°C, ક્લસ્ટર ઓસિલેશન આવર્તન f 6.79 10 9 હર્ટ્ઝની બરાબર, એટલે કે, ખાલી જગ્યામાં તરંગલંબાઇ હોવી જોઈએ λ = 14.18 મીમી.

પરંતુ જ્યારે પાણી બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવે ત્યારે શું થશે? કારણ કે પાણી એક સ્વ-સંગઠિત માળખું છે અને તેમાં ક્લસ્ટરો અને મુક્ત પરમાણુઓમાં ક્રમાંકિત બંને તત્વો શામેલ છે, જ્યારે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવશે ત્યારે નીચે મુજબ થશે. જ્યારે પાણીના અણુઓ નજીક આવે છે (અંતર R 0 થી R 1 માં બદલાય છે), જ્યારે તેઓ એકબીજાથી દૂર જાય છે ત્યારે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ઊર્જા વધુ પ્રમાણમાં બદલાય છે (અંતર R 0 થી R 2 માં બદલાય છે).

પરંતુ, કારણ કે પાણીના અણુઓ પાસે વિશાળ દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ હોય છે, બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના કિસ્સામાં, તેઓ ઓસીલેટરી હલનચલન કરશે (ઉદાહરણ તરીકે, R 1 થી R 2 સુધી). આ કિસ્સામાં, ઉપરોક્ત અવલંબનને લીધે, લાગુ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર પરમાણુઓના આકર્ષણમાં વધુ ફાળો આપશે અને ત્યાંથી સમગ્ર સિસ્ટમના સંગઠનમાં, એટલે કે. ષટ્કોણ રચનાની રચના.

જો જલીય વાતાવરણમાં અશુદ્ધિઓ હોય, તો તેને હાઇડ્રેશન શેલથી એવી રીતે આવરી લેવામાં આવે છે કે સિસ્ટમની કુલ ઊર્જા ન્યૂનતમ મૂલ્ય લે છે. અને જો ષટ્કોણ રચનાની કુલ દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ શૂન્ય હોય, તો અશુદ્ધિઓની હાજરીમાં તેમની નજીકની ષટ્કોણ રચના એવી રીતે વિક્ષેપિત થાય છે કે સિસ્ટમ ન્યૂનતમ મૂલ્ય લે છે, કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ષટ્કોણ પંચકોણમાં પરિવર્તિત થાય છે, અને હાઇડ્રેશન શેલ બોલની નજીકનો આકાર ધરાવે છે. અશુદ્ધિઓ (ઉદાહરણ તરીકે, Na + આયનો) બંધારણને સ્થિર કરી શકે છે, તેને વિનાશ માટે વધુ પ્રતિરોધક બનાવે છે.

પાણીની સ્વ-સંગઠિત પ્રણાલી, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે તે એક સંપૂર્ણ તરીકે આગળ વધશે નહીં, પરંતુ ષટ્કોણ રચનાનું દરેક તત્વ, અને અન્ય પ્રકારની સ્થાનિક અશુદ્ધિઓના કિસ્સામાં, સ્થળાંતર થશે, એટલે કે. બંધારણની ભૂમિતિ વિકૃત થશે, એટલે કે. તણાવ પેદા થાય છે. પાણીની આ મિલકત પોલિમર જેવી જ છે. પરંતુ પોલિમર સ્ટ્રક્ચર્સમાં આરામનો સમય લાંબો હોય છે, જે 10 -11 –10 -12 સેકન્ડ નહીં, પરંતુ મિનિટ કે તેથી વધુ હોય છે. તેથી જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન ક્વોન્ટાની ઊર્જા, તેની વિકૃતિઓના પરિણામે સંગઠિત જળ સંરચનાની આંતરિક ઊર્જામાં ફેરવાય છે, જ્યાં સુધી તે હાઇડ્રોજન બોન્ડ ઊર્જા સુધી પહોંચે નહીં ત્યાં સુધી તેના દ્વારા સંચિત કરવામાં આવશે, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જા કરતાં 500-1000 ગણી વધારે છે. ક્ષેત્ર જ્યારે આ મૂલ્ય પહોંચી જાય છે, ત્યારે હાઇડ્રોજન બોન્ડ તૂટી જાય છે અને માળખું તૂટી જાય છે.

આને બરફના હિમપ્રપાત સાથે સરખાવી શકાય છે, જ્યારે ત્યાં ધીમે ધીમે, ધીમે ધીમે સમૂહનો સંચય થાય છે અને પછી ઝડપી પતન થાય છે. પાણીના કિસ્સામાં, માત્ર ક્લસ્ટરો વચ્ચેના નબળા બોન્ડ્સ જ તૂટતા નથી, પણ પાણીના અણુઓની રચનામાં મજબૂત બોન્ડ્સ પણ છે. આ ભંગાણના પરિણામે, H +, OH – અને હાઇડ્રેટેડ ઇલેક્ટ્રોન e – રચી શકાય છે. શુદ્ધ પાણીનો વાદળી રંગ આ ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે છે, અને માત્ર કુદરતી પ્રકાશના છૂટાછવાયા નથી.

નિષ્કર્ષ

આમ, જ્યારે પાણી સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે ક્લસ્ટર માળખામાં ઊર્જા ચોક્કસ નિર્ણાયક મૂલ્યમાં એકઠી થાય છે, પછી ક્લસ્ટરો અને અન્ય વચ્ચેના બોન્ડ તૂટી જાય છે, અને હિમપ્રપાત જેવી ઊર્જાનું પ્રકાશન થાય છે, જે પછી અન્ય પ્રકારોમાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે.

આપણા ગ્રહનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ પદાર્થ, તેના ગુણધર્મો અને રચનામાં અનન્ય, અલબત્ત, પાણી છે. છેવટે, તે તેણીને આભારી છે કે પૃથ્વી પર જીવન છે, જ્યારે આજે જાણીતા સૌરમંડળના અન્ય પદાર્થો પર કોઈ જીવન નથી. ઘન, પ્રવાહી, વરાળના સ્વરૂપમાં - તેમાંથી કોઈપણ જરૂરી અને મહત્વપૂર્ણ છે. પાણી અને તેના ગુણધર્મ એ સમગ્ર વૈજ્ઞાનિક શિસ્ત - હાઇડ્રોલોજીના અભ્યાસનો વિષય છે.

પૃથ્વી પર પાણીનો જથ્થો

જો આપણે એકત્રીકરણના તમામ રાજ્યોમાં આ ઓક્સાઇડની માત્રાના સૂચકને ધ્યાનમાં લઈએ, તો તે ગ્રહ પરના કુલ સમૂહના લગભગ 75% છે. આ કિસ્સામાં, વ્યક્તિએ કાર્બનિક સંયોજનો, જીવંત વસ્તુઓ, ખનિજો અને અન્ય તત્વોમાં બંધાયેલ પાણીને ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ.

જો આપણે પાણીની માત્ર પ્રવાહી અને નક્કર સ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લઈએ, તો આંકડો ઘટીને 70.8% થઈ જાય છે. ચાલો વિચાર કરીએ કે આ ટકાવારી કેવી રીતે વિતરિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં પ્રશ્નમાં પદાર્થ સમાયેલ છે.

1. મહાસાગરો અને સમુદ્રોમાં 360 મિલિયન કિમી 2 ખારા પાણી અને પૃથ્વી પર ખારા તળાવો છે.
2. તાજા પાણીનું વિતરણ અસમાન રીતે થાય છે: તેમાંથી 16.3 મિલિયન કિમી 2 ગ્રીનલેન્ડ, આર્કટિક અને એન્ટાર્કટિકાના હિમનદીઓમાં બરફમાં ઘેરાયેલું છે.
3. 5.3 મિલિયન કિમી 2 હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડ તાજી નદીઓ, સ્વેમ્પ્સ અને તળાવોમાં કેન્દ્રિત છે.
4. ભૂગર્ભજળ 100 મિલિયન m3 જેટલું છે.

તેથી જ દૂરના અંતરિક્ષમાંથી અવકાશયાત્રીઓ જમીનના દુર્લભ સમાવેશ સાથે વાદળી બોલના આકારમાં પૃથ્વીને જોઈ શકે છે. પાણી અને તેના ગુણધર્મો, તેની માળખાકીય વિશેષતાઓનું જ્ઞાન વિજ્ઞાનના મહત્વના ઘટકો છે. વધુમાં, તાજેતરમાં માનવતાએ તાજા પાણીની સ્પષ્ટ અછત અનુભવવાનું શરૂ કર્યું છે. કદાચ આવા જ્ઞાન આ સમસ્યાને ઉકેલવામાં મદદ કરશે.

પાણી અને પરમાણુ બંધારણની રચના

જો આપણે આ સૂચકાંકોને ધ્યાનમાં લઈએ, તો આ અદ્ભુત પદાર્થ જે ગુણધર્મો દર્શાવે છે તે તરત જ સ્પષ્ટ થઈ જશે. આમ, પાણીના પરમાણુમાં બે હાઇડ્રોજન અણુ અને એક ઓક્સિજન પરમાણુ હોય છે, તેથી તે પ્રયોગમૂલક સૂત્ર H 2 O ધરાવે છે. વધુમાં, બંને તત્વોના ઇલેક્ટ્રોન પોતે પરમાણુના નિર્માણમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ચાલો જોઈએ કે પાણીની રચના અને તેના ગુણધર્મો શું છે.

તે સ્પષ્ટ છે કે દરેક પરમાણુ બીજાની આસપાસ લક્ષી છે, અને તેઓ એકસાથે સામાન્ય સ્ફટિક જાળી બનાવે છે. તે રસપ્રદ છે કે ઓક્સાઇડ ટેટ્રાહેડ્રોનના આકારમાં બનેલ છે - કેન્દ્રમાં એક ઓક્સિજન અણુ, અને તેની આસપાસ બે જોડી ઇલેક્ટ્રોન અને બે હાઇડ્રોજન અણુ અસમપ્રમાણતાથી. જો તમે અણુ ન્યુક્લીના કેન્દ્રો દ્વારા રેખાઓ દોરો અને તેમને જોડો, તો તમને બરાબર ટેટ્રેહેડ્રલ ભૌમિતિક આકાર મળશે.

ઓક્સિજન અણુના કેન્દ્ર અને હાઇડ્રોજન ન્યુક્લી વચ્ચેનો ખૂણો 104.5 0 C. O-H બોન્ડ લંબાઈ = 0.0957 nm છે. ઓક્સિજનના ઇલેક્ટ્રોન જોડીની હાજરી, તેમજ હાઇડ્રોજનની તુલનામાં તેની વધુ ઇલેક્ટ્રોન જોડાણ, પરમાણુમાં નકારાત્મક ચાર્જ ફીલ્ડની રચનાની ખાતરી કરે છે. તેનાથી વિપરીત, હાઇડ્રોજન ન્યુક્લી એ સંયોજનનો હકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ભાગ બનાવે છે. આમ, તે તારણ આપે છે કે પાણીનો પરમાણુ દ્વિધ્રુવ છે. આ નક્કી કરે છે કે પાણી શું હોઈ શકે છે, અને તેના ભૌતિક ગુણધર્મો પણ પરમાણુની રચના પર આધારિત છે. જીવંત પ્રાણીઓ માટે, આ લક્ષણો મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

મૂળભૂત ભૌતિક ગુણધર્મો

આમાં સામાન્ય રીતે સ્ફટિક જાળી, ઉત્કલન અને ગલનબિંદુઓ અને વિશેષ વ્યક્તિગત લાક્ષણિકતાઓનો સમાવેશ થાય છે. ચાલો તે બધાને ધ્યાનમાં લઈએ.

1. હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડની સ્ફટિક જાળીની રચના એકત્રીકરણની સ્થિતિ પર આધારિત છે. તે નક્કર - બરફ, પ્રવાહી - સામાન્ય સ્થિતિમાં મૂળભૂત પાણી, વાયુયુક્ત - વરાળ હોઈ શકે છે જ્યારે પાણીનું તાપમાન 100 0 સે. ઉપર વધે છે. બરફ સુંદર પેટર્નવાળા સ્ફટિકો બનાવે છે. એકંદરે જાળી છૂટક છે, પરંતુ જોડાણ ખૂબ જ મજબૂત છે અને ઘનતા ઓછી છે. તમે તેને કાચ પર સ્નોવફ્લેક્સ અથવા હિમાચ્છાદિત પેટર્નના ઉદાહરણમાં જોઈ શકો છો. સામાન્ય પાણીમાં, જાળીનો સતત આકાર હોતો નથી, તે બદલાય છે અને એક રાજ્યથી બીજામાં જાય છે.
2. બાહ્ય અવકાશમાં પાણીના પરમાણુ નિયમિત ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે. જો કે, પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ, તે વિકૃત થાય છે અને પ્રવાહી સ્થિતિમાં જહાજનું સ્વરૂપ લે છે.
3. હકીકત એ છે કે હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડ બંધારણમાં દ્વિધ્રુવ છે તે નીચેના ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે: ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને ગરમીની ક્ષમતા, જે પદાર્થની ઝડપી ગરમી અને લાંબા ઠંડકમાં જોઇ શકાય છે, આયનો અને વ્યક્તિગત ઇલેક્ટ્રોન અને પોતાની આસપાસના સંયોજનો બંનેને દિશામાન કરવાની ક્ષમતા. . આ પાણીને સાર્વત્રિક દ્રાવક (ધ્રુવીય અને તટસ્થ બંને) બનાવે છે.
4. પાણીની રચના અને પરમાણુનું માળખું આ સંયોજનની બહુવિધ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવવાની ક્ષમતા સમજાવે છે, જેમાં એકલા ઇલેક્ટ્રોન જોડી (એમોનિયા, આલ્કોહોલ અને અન્ય) હોય તેવા અન્ય સંયોજનોનો સમાવેશ થાય છે.
5. પ્રવાહી પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ 100 0 C છે, સ્ફટિકીકરણ +4 0 C પર થાય છે. આ સૂચકની નીચે બરફ છે. જો તમે દબાણ વધારશો, તો પાણીનો ઉત્કલન બિંદુ ઝડપથી વધશે. તેથી, ઉચ્ચ વાતાવરણમાં તેમાં સીસું ઓગળવું શક્ય છે, પરંતુ તે ઉકળે પણ નહીં (300 0 સે.થી વધુ).
6. પાણીના ગુણધર્મો જીવંત પ્રાણીઓ માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક સૌથી મહત્વપૂર્ણ સપાટી તણાવ છે. આ હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડની સપાટી પર પાતળી રક્ષણાત્મક ફિલ્મની રચના છે. અમે પ્રવાહી પાણી વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ. યાંત્રિક ક્રિયા દ્વારા આ ફિલ્મને તોડવી ખૂબ મુશ્કેલ છે. વૈજ્ઞાનિકોએ નક્કી કર્યું છે કે 100 ટન વજન જેટલું બળ જરૂરી છે. તેને કેવી રીતે શોધવું? જ્યારે નળમાંથી પાણી ધીમે ધીમે ટપકતું હોય ત્યારે ફિલ્મ સ્પષ્ટ છે. તે જોઈ શકાય છે કે તે કોઈ પ્રકારના શેલમાં છે, જે ચોક્કસ મર્યાદા અને વજન સુધી ખેંચાય છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા સહેજ વિકૃત, ગોળાકાર ટીપાના રૂપમાં બહાર આવે છે. સપાટીના તાણને કારણે, ઘણી વસ્તુઓ પાણીની સપાટી પર તરતી શકે છે. ખાસ અનુકૂલન સાથે જંતુઓ તેની સાથે મુક્તપણે ખસેડી શકે છે.
7. પાણી અને તેના ગુણધર્મો વિસંગત અને અનન્ય છે. ઓર્ગેનોલેપ્ટિક સૂચકાંકો અનુસાર, આ સંયોજન સ્વાદ અથવા ગંધ વિના રંગહીન પ્રવાહી છે. આપણે જેને પાણીનો સ્વાદ કહીએ છીએ તે તેમાં ઓગળેલા ખનિજો અને અન્ય ઘટકો છે.
8. પ્રવાહી સ્થિતિમાં હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડની વિદ્યુત વાહકતા તેમાં કેટલા અને કયા ક્ષાર ઓગળેલા છે તેના પર આધાર રાખે છે. નિસ્યંદિત પાણી, જેમાં કોઈ અશુદ્ધિઓ હોતી નથી, તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતું નથી.

બરફ એ પાણીની વિશેષ સ્થિતિ છે. આ સ્થિતિની રચનામાં, પરમાણુઓ હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે અને એક સુંદર સ્ફટિક જાળી બનાવે છે. પરંતુ તે તદ્દન અસ્થિર છે અને સરળતાથી વિભાજિત થઈ શકે છે, ઓગળી શકે છે, એટલે કે, વિકૃત થઈ શકે છે. અણુઓ વચ્ચે ઘણી ખાલી જગ્યાઓ છે, જેનાં પરિમાણો કણોના પરિમાણો કરતાં વધી જાય છે. આ કારણે, બરફની ઘનતા પ્રવાહી હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડ કરતાં ઓછી છે.

નદીઓ, સરોવરો અને અન્ય તાજા જળ સંસ્થાઓ માટે આનું ખૂબ મહત્વ છે. ખરેખર, શિયાળામાં, તેમાંનું પાણી સંપૂર્ણપણે સ્થિર થતું નથી, પરંતુ તે ફક્ત હળવા બરફના ગાઢ પોપડાથી ઢંકાયેલું હોય છે જે ટોચ પર તરતું હોય છે. જો આ ગુણધર્મ હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડની નક્કર સ્થિતિની લાક્ષણિકતા ન હોત, તો જળાશયો સ્થિર થઈ જશે. પાણી હેઠળ જીવન અશક્ય હશે.

વધુમાં, તાજા પીવાના પાણીના વિશાળ જથ્થાના સ્ત્રોત તરીકે પાણીની નક્કર સ્થિતિ ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે. આ હિમનદીઓ છે.

પાણીની વિશેષ મિલકતને ત્રિબિંદુ ઘટના કહી શકાય. આ એક એવી સ્થિતિ છે જેમાં બરફ, વરાળ અને પ્રવાહી એકસાથે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. આને નીચેની શરતોની જરૂર છે:

• ઉચ્ચ દબાણ - 610 Pa;
• તાપમાન 0.01 0 સે.

પાણીની સ્પષ્ટતા વિદેશી બાબતોના આધારે બદલાય છે. પ્રવાહી સંપૂર્ણપણે પારદર્શક, અપારદર્શક અથવા વાદળછાયું હોઈ શકે છે. પીળા અને લાલ રંગના તરંગો શોષાય છે, વાયોલેટ કિરણો ઊંડે ઘૂસી જાય છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો

પાણી અને તેના ગુણધર્મો જીવનની ઘણી પ્રક્રિયાઓને સમજવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ સાધન છે. તેથી તેઓ ખૂબ સારી રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યા છે. આમ, હાઇડ્રોકેમિસ્ટ્રી પાણી અને તેના રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં રસ ધરાવે છે. તેમાંથી નીચેના છે:

1. કઠોરતા. આ એક એવી મિલકત છે જે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષારની હાજરી અને ઉકેલમાં તેમના આયન દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. તે કાયમી (નામિત ધાતુઓના ક્ષાર: ક્લોરાઇડ્સ, સલ્ફેટ્સ, સલ્ફાઇટ્સ, નાઈટ્રેટ્સ), અસ્થાયી (બાયકાર્બોનેટ) માં વહેંચાયેલું છે, જે ઉકાળવાથી દૂર થાય છે. રશિયામાં, સારી ગુણવત્તા માટે ઉપયોગ કરતા પહેલા પાણીને રાસાયણિક રીતે નરમ કરવામાં આવે છે.
2. ખનિજીકરણ. હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડના દ્વિધ્રુવ ક્ષણ પર આધારિત મિલકત. તેની હાજરી માટે આભાર, પરમાણુઓ અન્ય ઘણા પદાર્થો, આયનોને પોતાની સાથે જોડવામાં અને તેમને પકડી રાખવા સક્ષમ છે. આ રીતે સહયોગીઓ, ક્લેથ્રેટ્સ અને અન્ય સંગઠનો રચાય છે.
3. રેડોક્સ ગુણધર્મો. સાર્વત્રિક દ્રાવક, ઉત્પ્રેરક અને સહયોગી તરીકે, પાણી ઘણા સરળ અને જટિલ સંયોજનો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવામાં સક્ષમ છે. કેટલાક સાથે તે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે, અન્ય સાથે - ઊલટું. ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે તે હેલોજન, ક્ષાર, કેટલીક ઓછી સક્રિય ધાતુઓ અને ઘણા કાર્બનિક પદાર્થો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર નવીનતમ પરિવર્તનનો અભ્યાસ કરે છે. પાણી અને તેના ગુણધર્મો, ખાસ કરીને રાસાયણિક, દર્શાવે છે કે તે કેટલું સાર્વત્રિક અને અનન્ય છે. ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે, તે સક્રિય ધાતુઓ, કેટલાક દ્વિસંગી ક્ષાર, ઘણા કાર્બનિક સંયોજનો, કાર્બન અને મિથેન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. સામાન્ય રીતે, આપેલ પદાર્થને સંડોવતા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને અમુક શરતોની પસંદગીની જરૂર હોય છે. પ્રતિક્રિયાનું પરિણામ તેમના પર નિર્ભર રહેશે.
4. બાયોકેમિકલ ગુણધર્મો. પાણી એ દ્રાવક, ઉત્પ્રેરક અને માધ્યમ હોવાને કારણે શરીરની તમામ બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓનો અભિન્ન ભાગ છે.
5. ક્લેથ્રેટ્સ બનાવવા માટે વાયુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. સામાન્ય પ્રવાહી પાણી રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય વાયુઓને પણ શોષી શકે છે અને તેને આંતરિક રચનાના પરમાણુઓ વચ્ચેના પોલાણમાં મૂકી શકે છે. આવા સંયોજનોને સામાન્ય રીતે ક્લેથ્રેટ્સ કહેવામાં આવે છે.
6. ઘણી ધાતુઓ સાથે, હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડ સ્ફટિકીય હાઇડ્રેટ બનાવે છે, જેમાં તે અપરિવર્તિત શામેલ છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોપર સલ્ફેટ (CuSO 4 * 5H 2 O), તેમજ સામાન્ય હાઇડ્રેટ (NaOH * H 2 O અને અન્ય).
7. પાણી સંયોજન પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેમાં પદાર્થોના નવા વર્ગો (એસિડ, આલ્કલી, પાયા) રચાય છે. તેઓ રેડોક્સ નથી.
8. ઇલેક્ટ્રોલિસિસ. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ, પરમાણુ તેના ઘટક વાયુઓમાં વિઘટન કરે છે - હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન. તેમને મેળવવાની એક રીત પ્રયોગશાળા અને ઉદ્યોગમાં છે.

લેવિસના સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી, પાણી એ એક જ સમયે નબળા એસિડ અને નબળા આધાર છે (એમ્ફોલાઇટ). એટલે કે, આપણે રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં ચોક્કસ એમ્ફોટેરિસિટી વિશે વાત કરી શકીએ છીએ.

જીવંત પ્રાણીઓ માટે પાણી અને તેના ફાયદાકારક ગુણધર્મો

હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડ તમામ જીવંત વસ્તુઓ માટે જે મહત્વ ધરાવે છે તેને વધુ પડતો અંદાજ કાઢવો મુશ્કેલ છે. છેવટે, પાણી એ જીવનનો સ્ત્રોત છે. તે જાણીતું છે કે તેના વિના વ્યક્તિ એક અઠવાડિયા પણ જીવી શકતો નથી. પાણી, તેના ગુણધર્મો અને મહત્વ ફક્ત પ્રચંડ છે.

1. તે એક સાર્વત્રિક દ્રાવક છે, એટલે કે, જીવંત પ્રણાલીઓમાં કાર્ય કરીને, કાર્બનિક અને અકાર્બનિક સંયોજનો બંનેને ઓગાળી શકે છે. તેથી જ જટિલ મહત્વપૂર્ણ જટિલ સંયોજનોની રચના સાથે, તમામ ઉત્પ્રેરક બાયોકેમિકલ પરિવર્તનો માટે પાણી સ્ત્રોત અને માધ્યમ છે.
2. હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવવાની ક્ષમતા આ પદાર્થને તેની એકત્રીકરણની સ્થિતિ બદલ્યા વિના તાપમાનનો સામનો કરવા માટે સાર્વત્રિક બનાવે છે. જો આવું ન હોત, તો પછી ડિગ્રીમાં સહેજ ઘટાડો સાથે તે જીવંત પ્રાણીઓની અંદર બરફમાં ફેરવાઈ જશે, જેના કારણે કોષ મૃત્યુ પામશે.
3. મનુષ્યો માટે, પાણી એ તમામ મૂળભૂત ઘરગથ્થુ સામાન અને જરૂરિયાતોનો સ્ત્રોત છે: રસોઈ, ધોવા, સફાઈ, સ્નાન, સ્નાન અને તરવું વગેરે.
4. ઔદ્યોગિક પ્લાન્ટ્સ (કેમિકલ, ટેક્સટાઇલ, એન્જિનિયરિંગ, ફૂડ, ઓઇલ રિફાઇનિંગ અને અન્ય) હાઇડ્રોજન ઑકસાઈડની ભાગીદારી વિના તેમનું કાર્ય કરી શકશે નહીં.
5. પ્રાચીન કાળથી એવું માનવામાં આવતું હતું કે પાણી આરોગ્યનો સ્ત્રોત છે. તે ઔષધીય પદાર્થ તરીકે આજે પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
6. છોડ તેનો ઉપયોગ પોષણના તેમના મુખ્ય સ્ત્રોત તરીકે કરે છે, જેના કારણે તેઓ ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરે છે, જે ગેસ આપણા ગ્રહ પર જીવન અસ્તિત્વમાં રહેવા દે છે.

તમામ જીવંત અને કૃત્રિમ રીતે બનાવેલી વસ્તુઓ માટે પાણી એ સૌથી વધુ વ્યાપક, મહત્વપૂર્ણ અને જરૂરી પદાર્થ કેમ છે તેના ડઝનેક વધુ કારણોને આપણે નામ આપી શકીએ છીએ. અમે ફક્ત સૌથી સ્પષ્ટ, મુખ્ય મુદ્દાઓ ટાંક્યા છે.

પાણીનું હાઇડ્રોલોજિકલ ચક્ર

બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આ પ્રકૃતિમાં તેનું ચક્ર છે. એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા જે અમને સતત ઘટતા પાણીના પુરવઠાને ફરીથી ભરવાની મંજૂરી આપે છે. તે કેવી રીતે થાય છે?

ત્યાં ત્રણ મુખ્ય સહભાગીઓ છે: ભૂગર્ભ (અથવા ભૂગર્ભજળ) પાણી, સપાટીનું પાણી અને વિશ્વ મહાસાગર. વાતાવરણ, જે ઘનીકરણ કરે છે અને વરસાદ ઉત્પન્ન કરે છે, તે પણ મહત્વપૂર્ણ છે. આ પ્રક્રિયામાં સક્રિય સહભાગીઓ પણ છોડ (મુખ્યત્વે વૃક્ષો) છે, જે દરરોજ મોટા પ્રમાણમાં પાણી શોષી લેવામાં સક્ષમ છે.

તેથી, પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે ચાલે છે. ભૂગર્ભજળ ભૂગર્ભ રુધિરકેશિકાઓ ભરે છે અને સપાટી અને વિશ્વ મહાસાગરમાં વહે છે. પછી સપાટીનું પાણી છોડ દ્વારા શોષાય છે અને પર્યાવરણમાં પ્રસારિત થાય છે. મહાસાગરો, સમુદ્રો, નદીઓ, સરોવરો અને અન્ય જળાશયોના વિશાળ વિસ્તારોમાંથી પણ બાષ્પીભવન થાય છે. એકવાર વાતાવરણમાં, પાણી શું કરે છે? તે ઘટ્ટ થાય છે અને વરસાદ (વરસાદ, બરફ, કરા) ના રૂપમાં પાછો વહે છે.

જો આ પ્રક્રિયાઓ ન થઈ હોત, તો પાણીનો પુરવઠો, ખાસ કરીને તાજું પાણી, લાંબા સમય પહેલા સમાપ્ત થઈ ગયું હોત. એટલા માટે લોકો રક્ષણ અને સામાન્ય હાઇડ્રોલોજિકલ ચક્ર પર ખૂબ ધ્યાન આપે છે.

ભારે પાણીનો ખ્યાલ

પ્રકૃતિમાં, હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડ આઇસોટોપોલોગ્સના મિશ્રણ તરીકે અસ્તિત્વમાં છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે હાઇડ્રોજન ત્રણ પ્રકારના આઇસોટોપ બનાવે છે: પ્રોટિયમ 1 એચ, ડ્યુટેરિયમ 2 એચ, ટ્રીટિયમ 3 એચ. ઓક્સિજન, બદલામાં, પણ પાછળ રહેતો નથી અને ત્રણ સ્થિર સ્વરૂપો બનાવે છે: 16 O, 17 O, 18 O તેથી, H 2 O (1 H અને 16 O) નું સામાન્ય પ્રોટિયમ પાણી નથી, પણ ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમ પણ છે.

તે જ સમયે, તે ડ્યુટેરિયમ (2 એચ) છે જે બંધારણ અને સ્વરૂપમાં સ્થિર છે, જે લગભગ તમામ કુદરતી પાણીની રચનામાં શામેલ છે, પરંતુ ઓછી માત્રામાં. આને તેઓ ભારે કહે છે. તે બધી બાબતોમાં સામાન્ય અથવા પ્રકાશથી કંઈક અંશે અલગ છે.

ભારે પાણી અને તેના ગુણધર્મો કેટલાક બિંદુઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

1. 3.82 0 સે તાપમાને સ્ફટિકીકરણ થાય છે.
2. ઉકળતા 101.42 0 સે. પર જોવા મળે છે.
3. ઘનતા 1.1059 g/cm3 છે.
4. દ્રાવક તરીકે તે હળવા પાણી કરતાં અનેક ગણું ખરાબ છે.
5. તેમાં રાસાયણિક સૂત્ર D 2 O છે.

જીવંત પ્રણાલીઓ પર આવા પાણીના પ્રભાવને દર્શાવતા પ્રયોગો હાથ ધરવા પર, તે જાણવા મળ્યું કે ફક્ત કેટલાક પ્રકારના બેક્ટેરિયા તેમાં રહેવા માટે સક્ષમ છે. વસાહતોને અનુકૂલન અને અનુકૂળ થવામાં સમય લાગ્યો. પરંતુ, અનુકૂલન કર્યા પછી, તેઓએ તમામ મહત્વપૂર્ણ કાર્યો (પ્રજનન, પોષણ) ને સંપૂર્ણપણે પુનઃસ્થાપિત કર્યા. વધુમાં, સ્ટીલ રેડિયેશન માટે ખૂબ પ્રતિરોધક છે. દેડકા અને માછલી પરના પ્રયોગોએ સકારાત્મક પરિણામ આપ્યું નથી.

ડ્યુટેરિયમના ઉપયોગના આધુનિક ક્ષેત્રો અને તેના દ્વારા રચાયેલ ભારે પાણી પરમાણુ અને પરમાણુ ઊર્જા છે. આવા પાણી સામાન્ય વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં મેળવી શકાય છે - તે આડપેદાશ તરીકે રચાય છે. ખાસ ઉપકરણોમાં હાઇડ્રોજનના પુનરાવર્તિત નિસ્યંદન દરમિયાન ડ્યુટેરિયમ પોતે જ રચાય છે. તેનો ઉપયોગ ન્યુટ્રોન ફ્યુઝન અને પ્રોટોન પ્રતિક્રિયાઓને ધીમું કરવાની તેની ક્ષમતા પર આધારિત છે. તે ભારે પાણી અને હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સ છે જે પરમાણુ અને હાઇડ્રોજન બોમ્બ બનાવવા માટેનો આધાર છે.

ઓછી માત્રામાં લોકો દ્વારા ડ્યુટેરિયમ પાણીના ઉપયોગ પરના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે તે લાંબા સમય સુધી ટકી શકતું નથી - બે અઠવાડિયા પછી સંપૂર્ણ ઉપાડ જોવા મળે છે. તેનો ઉપયોગ જીવન માટે ભેજના સ્ત્રોત તરીકે કરી શકાતો નથી, પરંતુ તેનું તકનીકી મહત્વ ફક્ત પ્રચંડ છે.

ઓગળેલું પાણી અને તેનો ઉપયોગ

પ્રાચીન કાળથી, આવા પાણીના ગુણધર્મોને લોકો દ્વારા હીલિંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તે લાંબા સમયથી નોંધવામાં આવ્યું છે કે જ્યારે બરફ પીગળે છે, ત્યારે પ્રાણીઓ પરિણામી ખાબોચિયામાંથી પાણી પીવાનો પ્રયાસ કરે છે. પાછળથી, તેની રચના અને માનવ શરીર પર જૈવિક અસરોનો કાળજીપૂર્વક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો.

ઓગળતું પાણી, તેની લાક્ષણિકતાઓ અને ગુણધર્મો સામાન્ય હળવા પાણી અને બરફની વચ્ચે છે. અંદરથી, તે માત્ર અણુઓ દ્વારા જ નહીં, પરંતુ સ્ફટિકો અને ગેસ દ્વારા રચાયેલા ક્લસ્ટરોના સમૂહ દ્વારા રચાય છે. એટલે કે, સ્ફટિકના માળખાકીય ભાગો વચ્ચેના ખાલીપોની અંદર હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન હોય છે. સામાન્ય રીતે, ઓગળેલા પાણીની રચના બરફની રચના જેવી જ હોય ​​છે - રચના સચવાય છે. આવા હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડના ભૌતિક ગુણધર્મો પરંપરાગત લોકોની તુલનામાં થોડો બદલાય છે. જો કે, શરીર પર જૈવિક અસર ઉત્તમ છે.

જ્યારે પાણી સ્થિર થાય છે, ત્યારે પ્રથમ અપૂર્ણાંક ભારે ભાગમાં બરફમાં ફેરવાય છે - આ ડ્યુટેરિયમ આઇસોટોપ્સ, ક્ષાર અને અશુદ્ધિઓ છે. તેથી, આ કોરને દૂર કરવું જોઈએ. પરંતુ બાકીનું સ્વચ્છ, સંરચિત અને સ્વસ્થ પાણી છે. શરીર પર શું અસર થાય છે? ડનિટ્સ્ક સંશોધન સંસ્થાના વૈજ્ઞાનિકોએ નીચેના પ્રકારના સુધારાઓને નામ આપ્યું છે:

1. પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયાઓનું પ્રવેગક.
2. રોગપ્રતિકારક તંત્રને મજબૂત બનાવવું.
3. બાળકોમાં આવા પાણીને શ્વાસમાં લીધા પછી, શરદી પુનઃસ્થાપિત થાય છે અને ઠીક થાય છે, ઉધરસ, નાકમાંથી વહેવું વગેરે દૂર થાય છે.
4. શ્વાસ, કંઠસ્થાન અને મ્યુકોસ મેમ્બ્રેનની સ્થિતિ સુધરે છે.
5. વ્યક્તિની સામાન્ય સુખાકારી અને પ્રવૃત્તિ વધે છે.

આજે ઓગળેલા પાણી સાથે સારવારના ઘણા સમર્થકો છે જેઓ તેમની સકારાત્મક સમીક્ષાઓ લખે છે. જો કે, ડોકટરો સહિતના વૈજ્ઞાનિકો છે, જેઓ આ મંતવ્યોને સમર્થન આપતા નથી. તેઓ માને છે કે આવા પાણીથી કોઈ નુકસાન થશે નહીં, પરંતુ થોડો ફાયદો પણ થશે.

ઉર્જા

એકત્રીકરણના વિવિધ રાજ્યોમાં સંક્રમણ કરતી વખતે પાણીના ગુણધર્મો કેમ બદલાઈ શકે છે અને પુનઃસ્થાપિત કરી શકાય છે? આ પ્રશ્નનો જવાબ નીચે મુજબ છે: આ સંયોજનની પોતાની માહિતી મેમરી છે, જે તમામ ફેરફારોને રેકોર્ડ કરે છે અને યોગ્ય સમયે બંધારણ અને ગુણધર્મોની પુનઃસ્થાપના તરફ દોરી જાય છે. બાયોએનર્જી ક્ષેત્ર જેમાંથી પાણીનો ભાગ પસાર થાય છે (જે અવકાશમાંથી આવે છે) તે ઊર્જાનો શક્તિશાળી ચાર્જ વહન કરે છે. આ પેટર્નનો ઉપયોગ ઘણીવાર સારવારમાં થાય છે. જો કે, તબીબી દૃષ્ટિકોણથી, દરેક પાણીમાં માહિતી સહિત ફાયદાકારક અસર થઈ શકે નહીં.

સંરચિત પાણી - તે શું છે?

આ પાણી છે જે પરમાણુઓની થોડી અલગ રચના ધરાવે છે, સ્ફટિક જાળીની ગોઠવણી (બરફમાં જોવા મળે છે તે જ), પરંતુ તે હજી પણ પ્રવાહી છે (ઓગળવું પણ આ પ્રકારનું છે). આ કિસ્સામાં, પાણીની રચના અને તેના ગુણધર્મો, વૈજ્ઞાનિક દૃષ્ટિકોણથી, સામાન્ય હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડની લાક્ષણિકતાથી અલગ નથી. તેથી, સંરચિત પાણીમાં આટલી વ્યાપક હીલિંગ અસર હોઈ શકતી નથી કે વૈકલ્પિક દવાના સમર્થકો અને વૈકલ્પિક દવાઓ તેને આભારી છે.