მშრალი ყინულის ბროლის ბადე. ბროლის გისოსები

ყინულის კრისტალური სტრუქტურა: წყლის მოლეკულები დაკავშირებულია რეგულარულ ექვსკუთხედებში ყინულის კრისტალური ბადე: წყლის მოლეკულები H 2 O (შავი ბურთულები) მის კვანძებში განლაგებულია ისე, რომ თითოეულს ოთხი მეზობელი ჰყავს. წყლის მოლეკულა (ცენტრი) უკავშირდება მის ოთხ უახლოეს მეზობელ მოლეკულას წყალბადის ბმებით. ყინული არის წყლის კრისტალური მოდიფიკაცია. ბოლო მონაცემებით, ყინულს აქვს 14 სტრუქტურული მოდიფიკაცია. მათ შორის არის როგორც კრისტალური (მათი უმრავლესობა) ასევე ამორფული მოდიფიკაციები, მაგრამ ისინი ერთმანეთისგან განსხვავდება წყლის მოლეკულების შედარებითი განლაგებით და თვისებებით. მართალია, ყველაფერი, გარდა ნაცნობი ყინულისა, რომელიც კრისტალიზდება ექვსკუთხა სისტემაში, იქმნება ეგზოტიკურ პირობებში ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალ წნევაზე, როდესაც იცვლება წყალბადის ბმების კუთხეები წყლის მოლეკულაში და იქმნება ექვსკუთხა გარდა სხვა სისტემები. ასეთი პირობები ჰგავს კოსმოსურ პირობებს და არ ხდება დედამიწაზე. მაგალითად, -110 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე წყლის ორთქლი ლითონის ფირფიტაზე ოქტაედრის სახით გროვდება და რამდენიმე ნანომეტრის ზომის კუბებს - ე.წ. კუბური ყინული. თუ ტემპერატურა ოდნავ აღემატება -110 °C-ს და ორთქლის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია, ფირფიტაზე წარმოიქმნება უკიდურესად მკვრივი ამორფული ყინულის ფენა. ყინულის ყველაზე უჩვეულო თვისება გარეგანი გამოვლინებების საოცარი მრავალფეროვნებაა. იგივე კრისტალური სტრუქტურით, მას შეუძლია სრულიად განსხვავებულად გამოიყურებოდეს, მიიღოს გამჭვირვალე სეტყვის ქვები და ყინულები, ფუმფულა თოვლის ფანტელები, ყინულის მკვრივი მბზინავი ქერქი ან გიგანტური მყინვარული მასები.

ფიფქი არის ყინულის ერთი კრისტალი - ექვსკუთხა კრისტალის სახეობა, მაგრამ ის სწრაფად იზრდებოდა არაწონასწორობის პირობებში. მეცნიერები საუკუნეების მანძილზე ებრძოდნენ მათი სილამაზისა და გაუთავებელი მრავალფეროვნების საიდუმლოებას. ფიფქის სიცოცხლე იწყება წყლის ორთქლის ღრუბელში კრისტალური ყინულის ბირთვების წარმოქმნით, როდესაც ტემპერატურა იკლებს. კრისტალიზაციის ცენტრი შეიძლება იყოს მტვრის ნაწილაკები, ნებისმიერი მყარი ნაწილაკი ან თუნდაც იონები, მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, ყინულის ამ ნაწილაკებს მილიმეტრის მეათედზე ნაკლები ზომის უკვე აქვთ ექვსკუთხა კრისტალური ბადე, რომელიც კონდენსირებულია მათ ზედაპირზე ბირთვები, ჯერ ქმნის პაწაწინა ექვსკუთხა პრიზმას, რომლის ექვსი კუთხიდან იწყება იდენტური ყინულის ნემსები, გვერდითი ყლორტები, რადგან ემბრიონის ირგვლივ ტემპერატურა და ტენიანობა ასევე იგივეა. მათზე, თავის მხრივ, იზრდება ტოტების გვერდითი ყლორტები, როგორც ხეზე. ასეთ კრისტალებს უწოდებენ დენდრიტებს, ანუ ხის მსგავსი. ღრუბელში მაღლა და ქვევით მოძრაობს, ფიფქია ექმნება პირობებს წყლის ორთქლის სხვადასხვა ტემპერატურით და კონცენტრაციით. მისი ფორმა იცვლება, ბოლომდე ემორჩილება ექვსკუთხა სიმეტრიის კანონებს. ასე ხდება ფიფქები განსხვავებული. აქამდე ორი ერთნაირი ფიფქის პოვნა ვერ მოხერხდა.

ყინულის ფერი დამოკიდებულია მის ასაკზე და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი სიძლიერის შესაფასებლად. ოკეანის ყინული სიცოცხლის პირველ წელს თეთრია, რადგან გაჯერებულია ჰაერის ბუშტებით, რომელთა კედლებიდან სინათლე მაშინვე აირეკლება, შეწოვის დრო არ აქვს. ზაფხულში ყინულის ზედაპირი დნება, კარგავს სიმტკიცეს და ზემოდან დაყრილი ახალი ფენების სიმძიმის ქვეშ ჰაერის ბუშტები იკუმშება და მთლიანად ქრება. ყინულის შიგნით შუქი გადის უფრო დიდ გზას, ვიდრე ადრე და ჩნდება მოლურჯო-მომწვანო ელფერით. ცისფერი ყინული უფრო ძველი, მკვრივი და ძლიერია, ვიდრე ჰაერით გაჯერებული თეთრი "ქაფის" ყინული. პოლარული მკვლევარებმა ეს იციან და ირჩევენ სანდო ლურჯ და მწვანე ყინულის ნაკადებს მათი მცურავი ბაზებისთვის, კვლევითი სადგურებისა და ყინულის აეროდრომებისთვის. არის შავი აისბერგები. მათ შესახებ პირველი პრესის რეპორტაჟი 1773 წელს გაჩნდა. აისბერგების შავი ფერი გამოწვეულია ვულკანების აქტიურობით - ყინული დაფარულია ვულკანური მტვრის სქელი ფენით, რომელიც ზღვის წყლითაც კი არ ირეცხება. ყინული არ არის თანაბრად ცივი. ძალიან ცივი ყინულია, დაახლოებით მინუს 60 გრადუსი ტემპერატურით, ეს არის ზოგიერთი ანტარქტიდის მყინვარის ყინული. გრენლანდიის მყინვარების ყინული გაცილებით თბილია. მისი ტემპერატურა დაახლოებით მინუს 28 გრადუსია. ძალიან "თბილი ყინული" (დაახლოებით 0 გრადუსი ტემპერატურით) დევს ალპებისა და სკანდინავიის მთების მწვერვალებზე.

წყლის სიმკვრივე მაქსიმალურია +4 C-ზე და უდრის 1 გ/მლ ტემპერატურის კლებასთან ერთად. როდესაც წყალი კრისტალდება, ყინულის სიმკვრივე მკვეთრად იკლებს 0,91 გ/სმ3, ამის გამო ყინული წყალზე მსუბუქია და როცა წყალსაცავები იყინება, ყინული გროვდება ზემოდან, ხოლო წყალსაცავის ფსკერზე მეტი მკვრივი წყალია. 4 ̊ C ტემპერატურით. ყინულის ცუდი თბოგამტარობა და მასზე დაფარული თოვლის საფარი იცავს რეზერვუარებს ძირამდე გაყინვისგან და ამით ქმნის პირობებს წყალსაცავებში მცხოვრებთათვის ზამთარში.

მყინვარები, ყინულის ფურცლები, მუდმივი ყინვა და სეზონური თოვლის საფარი მნიშვნელოვნად მოქმედებს დიდი რეგიონების კლიმატზე და მთლიანად პლანეტაზე: მათაც კი, ვისაც თოვლი არასოდეს უნახავთ, გრძნობენ დედამიწის პოლუსებზე დაგროვილი მისი მასების სუნთქვას, მაგალითად, სახით. მსოფლიო ოკეანის დონის გრძელვადიანი რყევების შესახებ. ყინული იმდენად მნიშვნელოვანია ჩვენი პლანეტის გარეგნობისა და მასზე ცოცხალი არსებების კომფორტული ჰაბიტატისთვის, რომ მეცნიერებმა გამოუყვეს მას სპეციალური გარემო - კრიოსფერო, რომელიც თავის დომენს ატმოსფეროში მაღლა და დედამიწის ქერქის სიღრმეში ავრცელებს. ბუნებრივი ყინული ჩვეულებრივ ბევრად უფრო სუფთაა ვიდრე წყალი, რადგან... ნივთიერებების ხსნადობა (გარდა NH4F) ყინულში უკიდურესად დაბალია. ყინულის მთლიანი მარაგი დედამიწაზე არის დაახლოებით 30 მილიონი კმ 3. ყინულის უმეტესი ნაწილი კონცენტრირებულია ანტარქტიდაში, სადაც მისი ფენის სისქე 4 კმ-ს აღწევს.

დღეს ვისაუბრებთ თოვლისა და ყინულის თვისებებზე. აღსანიშნავია, რომ ყინული წარმოიქმნება არა მხოლოდ წყლისგან. წყლის ყინულის გარდა, არის ამიაკი და მეთანის ყინული. ცოტა ხნის წინ მეცნიერებმა მშრალი ყინული გამოიგონეს. მისი თვისებები უნიკალურია, ჩვენ მათ ცოტა მოგვიანებით განვიხილავთ. იგი წარმოიქმნება ნახშირორჟანგის გაყინვისას. მშრალმა ყინულმა მიიღო სახელი იმის გამო, რომ დნობისას არ ტოვებს გუბეებს. მასში შემავალი ნახშირორჟანგი გაყინული მდგომარეობიდან დაუყოვნებლივ აორთქლდება ჰაერში.

ყინულის განმარტება

უპირველეს ყოვლისა, მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ყინულს, რომელიც მიიღება წყლისგან. მის შიგნით არის ჩვეულებრივი ბროლის გისოსი. ყინული ჩვეულებრივი ბუნებრივი მინერალია, რომელიც წარმოიქმნება წყლის გაყინვისას. ამ სითხის ერთი მოლეკულა უკავშირდება ოთხ მიმდებარე მოლეკულას. მეცნიერებმა შენიშნეს, რომ ასეთი შინაგანი სტრუქტურა თანდაყოლილია სხვადასხვა ძვირფას ქვებსა და მინერალებშიც კი. მაგალითად, ბრილიანტი, ტურმალინი, კვარცი, კორუნდი, ბერილი და სხვა აქვს ეს სტრუქტურა. მოლეკულები დაშორებულია ბროლის გისოსებით. წყლისა და ყინულის ეს თვისებები მიუთითებს იმაზე, რომ ასეთი ყინულის სიმკვრივე ნაკლები იქნება წყლის სიმკვრივეზე, რის გამოც იგი წარმოიქმნა. ამიტომ, ყინული ცურავს წყლის ზედაპირზე და არ იძირება მასში.

მილიონობით კვადრატული კილომეტრი ყინული

იცით რამდენი ყინულია ჩვენს პლანეტაზე? მეცნიერთა ბოლო კვლევების თანახმად, დედამიწაზე დაახლოებით 30 მილიონი კვადრატული კილომეტრი გაყინული წყალია. როგორც თქვენ ალბათ მიხვდით, ამ ბუნებრივი მინერალის უმეტესი ნაწილი პოლარულ ყინულზეა ნაპოვნი. ზოგან ყინულის საფარის სისქე 4 კმ-ს აღწევს.

როგორ მივიღოთ ყინული

ყინულის დამზადება სულაც არ არის რთული. ეს პროცესი არ არის რთული და არ საჭიროებს რაიმე განსაკუთრებულ უნარებს. ამისათვის საჭიროა წყლის დაბალი ტემპერატურა. ეს არის ერთადერთი მუდმივი პირობა ყინულის წარმოქმნის პროცესისთვის. წყალი გაიყინება, როდესაც თქვენი თერმომეტრი აჩვენებს ტემპერატურას 0 გრადუს ცელსიუსზე ქვემოთ. კრისტალიზაციის პროცესი იწყება წყალში დაბალი ტემპერატურის გამო. მისი მოლეკულები ჩაშენებულია საინტერესო მოწესრიგებულ სტრუქტურაში. ამ პროცესს ბროლის ბადის ფორმირებას უწოდებენ. ასეა ოკეანეშიც, გუბეშიც და საყინულეშიც.

გაყინვის პროცესის კვლევა

წყლის გაყინვის თემაზე კვლევის ჩატარების შედეგად, მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ კრისტალური გისოსი აგებულია წყლის ზედა ფენებში. მიკროსკოპული ყინულის ჩხირები იწყებენ ფორმირებას ზედაპირზე. ცოტა მოგვიანებით ისინი ერთად იყინებიან. ამის წყალობით, წყლის ზედაპირზე იქმნება თხელი ფილმი. წყლის დიდ ნაწილებს გაყინვას გაცილებით მეტი დრო სჭირდება, ვიდრე უძრავ წყალს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ქარი ტალღავს და ტალღავს ტბის, აუზის ან მდინარის ზედაპირს.

ყინულის ბლინები

მეცნიერებმა კიდევ ერთი დაკვირვება გააკეთეს. თუ მღელვარება გრძელდება დაბალ ტემპერატურაზე, მაშინ ყველაზე თხელი ფენები გროვდება დაახლოებით 30 სმ დიამეტრით, შემდეგ ისინი იყინება ერთ ფენად, რომლის სისქე არის მინიმუმ 10 სმ ყინულის ბლინებიდან. ეს ქმნის სქელ და გამძლე ყინულის საფარს. მისი სიძლიერე დამოკიდებულია ტიპზე: ყველაზე გამჭვირვალე ყინული თეთრ ყინულზე რამდენჯერმე ძლიერი იქნება. გარემოსდამცველებმა შენიშნეს, რომ 5 სანტიმეტრის ყინულს შეუძლია გაუძლოს ზრდასრული ადამიანის წონას. 10 სმ ფენა უძლებს სამგზავრო მანქანას, მაგრამ უნდა გვახსოვდეს, რომ შემოდგომაზე და გაზაფხულზე ყინულზე გასვლა ძალიან საშიშია.

თოვლისა და ყინულის თვისებები

ფიზიკოსები და ქიმიკოსები დიდი ხანია სწავლობენ ყინულისა და წყლის თვისებებს. ყინულის ყველაზე ცნობილი და ასევე მნიშვნელოვანი თვისება ადამიანისთვის არის მისი ადვილად დნობის უნარი ნულოვან ტემპერატურაზეც კი. მაგრამ ყინულის სხვა ფიზიკური თვისებები ასევე მნიშვნელოვანია მეცნიერებისთვის:

• ყინული გამჭვირვალეა, ამიტომ კარგად გადასცემს მზის შუქს;
• უფერულობა - ყინულს ფერი არ აქვს, მაგრამ მისი ადვილად შეღებვა შესაძლებელია ფერადი დანამატების გამოყენებით;
• სიმტკიცე - ყინულის მასები შესანიშნავად ინარჩუნებენ ფორმას ყოველგვარი გარე გარსის გარეშე;
• სითხე არის ყინულის განსაკუთრებული თვისება, რომელიც თან ახლავს მინერალს მხოლოდ ზოგიერთ შემთხვევაში;
• სისუსტე - ყინულის ნაჭერი შეიძლება ადვილად გაიყოს დიდი ძალისხმევის გარეშე;
• გაყოფა - ყინული ადვილად იშლება იმ ადგილებში, სადაც ერთად გაიზარდა კრისტალოგრაფიული ხაზის გასწვრივ.

ყინული: გადაადგილების და სისუფთავის თვისებები

ყინულს აქვს მაღალი ხარისხის სისუფთავე მის შემადგენლობაში, რადგან ბროლის ბადე არ ტოვებს თავისუფალ ადგილს სხვადასხვა უცხო მოლეკულებს. როდესაც წყალი იყინება, ის ანაცვლებს მასში ოდესღაც გახსნილ სხვადასხვა მინარევებს. ანალოგიურად, შეგიძლიათ მიიღოთ გაწმენდილი წყალი სახლში.

მაგრამ ზოგიერთ ნივთიერებას შეუძლია შეანელოს წყლის გაყინვის პროცესი. მაგალითად, მარილი ზღვის წყალში. ყინული ზღვაში მხოლოდ ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე იქმნება. გასაკვირია, რომ ყოველწლიურად წყლის გაყინვის პროცესს შეუძლია ზედიზედ მრავალი მილიონი წლის განმავლობაში შეინარჩუნოს სხვადასხვა მინარევებისაგან თვითგანწმენდა.

მშრალი ყინულის საიდუმლოებები

ამ ყინულის თავისებურება ის არის, რომ ის შეიცავს ნახშირბადს მის შემადგენლობაში. ასეთი ყინული იქმნება მხოლოდ -78 გრადუს ტემპერატურაზე, მაგრამ ის უკვე -50 გრადუსზე დნება. მშრალი ყინული, რომლის თვისებები საშუალებას გაძლევთ გამოტოვოთ სითხეების ეტაპი, გაცხელებისას დაუყოვნებლივ წარმოქმნის ორთქლს. მშრალ ყინულს, ისევე როგორც მის კოლეგას წყლის ყინულს, არ აქვს სუნი.

მშრალი ყინული სად გამოიყენება? თავისი თვისებებიდან გამომდინარე, ეს მინერალი გამოიყენება საკვებისა და მედიკამენტების დიდ მანძილზე ტრანსპორტირებისას. და ამ ყინულის გრანულებს შეუძლიათ ბენზინის ხანძრის ჩაქრობა. ასევე, მშრალი ყინულის დნობისას წარმოიქმნება სქელი ნისლი, რის გამოც გამოიყენება ფილმების კომპლექტებზე სპეციალური ეფექტების შესაქმნელად. გარდა ყოველივე ზემოთქმულისა, თქვენთან ერთად შეგიძლიათ წაიღოთ მშრალი ყინული ლაშქრობებზე და ტყეში. ბოლოს და ბოლოს, როცა დნება, ის მოგერიებს კოღოებს, სხვადასხვა მავნებლებსა და მღრღნელებს.

რაც შეეხება თოვლის თვისებებს, ამ საოცარ სილამაზეს ყოველ ზამთარში შეგვიძლია დავაკვირდეთ. ყოველივე ამის შემდეგ, ყველა ფიფქს აქვს ექვსკუთხედის ფორმა - ეს უცვლელია. მაგრამ ექვსკუთხა ფორმის გარდა, ფიფქები შეიძლება განსხვავებულად გამოიყურებოდეს. თითოეული მათგანის ფორმირებაზე გავლენას ახდენს ჰაერის ტენიანობა, ატმოსფერული წნევა და სხვა ბუნებრივი ფაქტორები.

წყლის, თოვლისა და ყინულის თვისებები გასაოცარია. მნიშვნელოვანია იცოდეთ წყლის კიდევ რამდენიმე თვისება. მაგალითად, მას შეუძლია მიიღოს ჭურჭლის ფორმა, რომელშიც ის არის ჩასხმული. როდესაც წყალი იყინება, ის ფართოვდება და ასევე აქვს მეხსიერება. მას შეუძლია დაიმახსოვროს გარემომცველი ენერგია და როდესაც ის იყინება, ის "გადატვირთავს" ინფორმაციას, რომელიც მან შთანთქა.

ჩვენ შევხედეთ ბუნებრივ მინერალს - ყინულს: თვისებები და მისი თვისებები. განაგრძეთ მეცნიერების შესწავლა, ეს ძალიან მნიშვნელოვანი და სასარგებლოა!

როგორც უკვე ვიცით, ნივთიერება შეიძლება არსებობდეს აგრეგაციის სამ მდგომარეობაში: აირისებრი, მძიმედა თხევადი. ჟანგბადი, რომელიც ნორმალურ პირობებში არის აირისებრ მდგომარეობაში, -194 ° C ტემპერატურაზე გარდაიქმნება მოლურჯო სითხეში, ხოლო -218,8 ° C ტემპერატურაზე გადაიქცევა თოვლის მსგავს მასად ლურჯი კრისტალებით.

მყარ მდგომარეობაში ნივთიერების არსებობის ტემპერატურის დიაპაზონი განისაზღვრება დუღილისა და დნობის წერტილებით. მყარი არის კრისტალურიდა ამორფული.

უ ამორფული ნივთიერებებიარ არის ფიქსირებული დნობის წერტილი - გაცხელებისას თანდათან რბილდება და გადაიქცევა თხევად მდგომარეობაში. ამ მდგომარეობაში, მაგალითად, გვხვდება სხვადასხვა ფისები და პლასტილინი.

კრისტალური ნივთიერებებიისინი გამოირჩევიან ნაწილაკების რეგულარული განლაგებით, რომელთაგან შედგება: ატომები, მოლეკულები და იონები, სივრცის მკაცრად განსაზღვრულ წერტილებში. როდესაც ეს წერტილები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული სწორი ხაზებით, იქმნება სივრცითი ჩარჩო, მას უწოდებენ ბროლის გისოსს. წერტილებს, რომლებზეც ბროლის ნაწილაკები მდებარეობს, ეწოდება გისოსების კვანძები.

გისოსების კვანძები, როგორც ჩვენ წარმოვიდგენთ, შეიძლება შეიცავდეს იონებს, ატომებს და მოლეკულებს. ეს ნაწილაკები ასრულებენ რხევად მოძრაობებს. როდესაც ტემპერატურა იზრდება, ამ რხევების დიაპაზონიც იზრდება, რაც იწვევს სხეულების თერმულ გაფართოებას.

ბროლის გისოსების კვანძებში მდებარე ნაწილაკების ტიპისა და მათ შორის კავშირის ხასიათიდან გამომდინარე, განასხვავებენ კრისტალური გისოსების ოთხ ტიპს: იონური, ატომური, მოლეკულურიდა ლითონის.

იონურიმათ უწოდებენ კრისტალურ გისოსებს, რომლებშიც იონები განლაგებულია კვანძებში. ისინი წარმოიქმნება იონური ბმების მქონე ნივთიერებებით, რომლებსაც შეუძლიათ შეაერთონ როგორც მარტივი იონები Na+, Cl- და რთული SO24-, OH-. ამრიგად, იონურ კრისტალურ გისოსებს აქვთ მარილები, ლითონების ზოგიერთი ოქსიდი და ჰიდროქსილები, ე.ი. ის ნივთიერებები, რომლებშიც არსებობს იონური ქიმიური ბმა. განვიხილოთ ნატრიუმის ქლორიდის კრისტალი, რომელიც შედგება დადებითად მონაცვლეობით Na+ და უარყოფითი CL- იონებისაგან, ისინი ერთად ქმნიან კუბის ფორმის გისოსებს. ასეთ კრისტალში იონებს შორის კავშირი უკიდურესად სტაბილურია. ამის გამო, იონური გისოსის მქონე ნივთიერებებს აქვთ შედარებით მაღალი სიმტკიცე და სიმტკიცე, ისინი ცეცხლგამძლე და არამდგრადია.

ატომურიკრისტალური გისოსები არის ის კრისტალური გისოსები, რომელთა კვანძები შეიცავს ცალკეულ ატომებს. ასეთ გისოსებში ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმებით. მაგალითად, ბრილიანტი ნახშირბადის ერთ-ერთი ალოტროპული მოდიფიკაციაა.

ატომური კრისტალური მედის მქონე ნივთიერებები ბუნებაში არც თუ ისე გავრცელებულია. მათ შორისაა კრისტალური ბორი, სილიციუმი და გერმანიუმი, ასევე რთული ნივთიერებები, მაგალითად, სილიციუმის (IV) ოქსიდის შემცველი - SiO 2: სილიციუმი, კვარცი, ქვიშა, კლდის კრისტალი.

ატომური კრისტალური მედის მქონე ნივთიერებების აბსოლუტურ უმრავლესობას აქვს ძალიან მაღალი დნობის წერტილი (ალმასისთვის ის აღემატება 3500 ° C-ს), ასეთი ნივთიერებები ძლიერი და მყარია, პრაქტიკულად უხსნადი.

მოლეკულურიმათ უწოდებენ კრისტალურ გისოსებს, რომლებშიც მოლეკულები განლაგებულია კვანძებში. ამ მოლეკულებში ქიმიური ბმები ასევე შეიძლება იყოს პოლარული (HCl, H 2 0) ან არაპოლარული (N 2, O 3). და მიუხედავად იმისა, რომ მოლეკულების შიგნით ატომები დაკავშირებულია ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმებით, მოლეკულებს შორის მოლეკულური მიზიდულობის სუსტი ძალები მოქმედებს. სწორედ ამიტომ ნივთიერებები მოლეკულური კრისტალური გისოსებით ხასიათდება დაბალი სიმტკიცე, დაბალი დნობის წერტილი და არასტაბილურობა.

ასეთი ნივთიერებების მაგალითებია მყარი წყალი - ყინული, მყარი ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) - "მშრალი ყინული", მყარი წყალბადის ქლორიდი და წყალბადის სულფიდი, მყარი მარტივი ნივთიერებები, რომლებიც წარმოიქმნება ერთი - (კეთილშობილი აირები), ორი - (H 2, O 2, CL 2, N 2, I 2), სამი - (O 3), ოთხი - (P 4), რვა ატომური (S 8) მოლეკულები. მყარი ორგანული ნაერთების აბსოლუტურ უმრავლესობას აქვს მოლეკულური კრისტალური ბადეები (ნაფთალინი, გლუკოზა, შაქარი).

blog.site, მასალის სრულად ან ნაწილობრივ კოპირებისას საჭიროა ორიგინალური წყაროს ბმული.

თუ კრისტალური მედის კვანძები შეიცავს რაიმე ნივთიერების არაპოლარულ მოლეკულებს (მაგ. იოდის მე 2, ჟანგბადი O 2ან აზოტი N 2), მაშინ ისინი არ განიცდიან რაიმე ელექტრულ „სიმპათიას“ ერთმანეთის მიმართ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მათი მოლეკულები არ უნდა იყოს მიზიდული ელექტროსტატიკური ძალებით. და მაინც რაღაც ინარჩუნებს მათ ახლოს. Ზუსტად რა?

გამოდის, რომ მყარ მდგომარეობაში ეს მოლეკულები ისე უახლოვდებიან ერთმანეთს, რომ მყისიერი (თუმცა ძალიან სუსტი) რეაქციები იწყება მათ ელექტრონულ ღრუბლებში. კომპენსაციები- ელექტრონული ღრუბლების კონდენსაცია და იშვიათი. არაპოლარული ნაწილაკების ნაცვლად ჩნდება „მყისიერი დიპოლები“, რომლებიც უკვე შეიძლება ელექტროსტატიკური გზით მიიზიდონ ერთმანეთს. თუმცა, ეს მიმზიდველობა ძალიან სუსტია. მაშასადამე, არაპოლარული ნივთიერებების კრისტალური გისოსები მყიფეა და არსებობს მხოლოდ ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, „კოსმოსურ“ სიცივეში.

ასტრონომებმა მართლაც აღმოაჩინეს ციური სხეულები - კომეტები, ასტეროიდები, თუნდაც მთელი პლანეტები, რომლებიც შედგება გაყინული. აზოტი, ჟანგბადიდა სხვა ნივთიერებები, რომლებიც ნორმალურ ხმელეთის პირობებში არსებობენ გაზების სახით და მყარდებიან პლანეტათაშორის სივრცეში.

	ბევრი მარტივი და რთული ნივთიერება მოლეკულურიბროლის გისოსები ყველასთვის კარგად არის ცნობილი. ეს არის, მაგალითად, კრისტალური იოდის მე 2:
ასე აგებულია ბროლის გისოსი იოდის: შედგება იოდის მოლეკულებისგან (თითოეული მათგანი შეიცავს იოდის ორ ატომს).
	და ეს მოლეკულები საკმაოდ სუსტად არიან დაკავშირებული ერთმანეთთან. სწორედ ამიტომ არის კრისტალური იოდი ასე აქროლად და ოდნავი გაცხელებითაც კი ორთქლდება და იქცევა აირისებრ იოდად - ლამაზ მეწამულ ორთქლად.

რა საერთო ნივთიერებები მოლეკულური კრისტალური გისოსი?

• კრისტალური წყალი (ყინული) შედგება პოლარული მოლეკულებისგან წყალი H2O.
• მშრალი ყინულის კრისტალები, რომლებიც გამოიყენება ნაყინის გასაციებლად, ასევე მოლეკულური კრისტალებია. ნახშირორჟანგი CO2.
• კიდევ ერთი მაგალითია შაქარი, რომელიც ქმნის კრისტალებს მოლეკულებისგან საქაროზა.

როდესაც კრისტალური მედის კვანძებში არის ნივთიერების მოლეკულები, მათ შორის ბმები არც თუ ისე ძლიერია, თუნდაც ეს მოლეკულები პოლარული იყოს.
ამიტომ, ასეთი კრისტალების დნობის ან მოლეკულური კრისტალური სტრუქტურის მქონე ნივთიერებების აორთქლების მიზნით, არ არის აუცილებელი მათი წითელ სიცხეზე გაცხელება.
უკვე 0 °C-ზე კრისტალური სტრუქტურა ყინულიგანადგურებულია და თურმე წყალი. და "მშრალი ყინული" არ დნება ნორმალური წნევით, მაგრამ მაშინვე იქცევა აირისებრ ყინულად ნახშირორჟანგი- სუბლიმირებს.

სხვა რამ არის ნივთიერებები ატომურიბროლის გისოსი, სადაც თითოეული ატომი დაკავშირებულია მეზობლებთან ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმებით და მთლიანი კრისტალი, სურვილის შემთხვევაში, შეიძლება ჩაითვალოს უზარმაზარ მოლეკულად.

მაგალითად, შეგიძლიათ განიხილოთ ალმასის კრისტალი,რომელიც შედგება ატომებისგან ნახშირბადის.

	ატომი ნახშირბადის თან, რომელიც შეიცავს ორ შეუწყვილებელს რ - ელექტრონი იქცევა ატომად ნახშირბადის *თან ერთად, სადაც გარე ვალენტური დონის ოთხივე ელექტრონი განლაგებულია ცალკეულ ორბიტალებში და შეუძლია შექმნას ქიმიური ბმები. ქიმიკოსები ასეთ ატომს უწოდებენ " აღელვებული".
ამ შემთხვევაში, არსებობს ოთხივე ქიმიური ბმა და ყველა ძალიან გამძლე. Რა გასაკვირია ბრილიანტი - უმძიმესი ნივთიერებაბუნებაში და უხსოვარი დროიდან იგი ითვლება ყველა ძვირფასი ქვის და ძვირფასი ქვის მეფედ. და მისი სახელი ბერძნულად ნიშნავს "ურღვევად".
	დაჭრილი კრისტალებისგან ბრილიანტიაწარმოებს ბრილიანტებს, რომლებიც ამშვენებს ძვირადღირებულ სამკაულებს

ადამიანების მიერ აღმოჩენილ ულამაზეს ბრილიანტებს აქვთ საკუთარი, ზოგჯერ ტრაგიკული ისტორია. წაიკითხეთ >>>

მაგრამ ბრილიანტიმიდის არა მხოლოდ დეკორაციისთვის. მისი კრისტალები გამოიყენება ინსტრუმენტებში უმძიმესი მასალების დასამუშავებლად, ქანების ბურღვისთვის, მინის და ბროლის ჭრისა და ჭრისთვის.

ალმასის კრისტალური გისოსი (მარცხნივ) და გრაფიტი (მარჯვნივ)

გრაფიტიიგივე შემადგენლობა ნახშირბადის, მაგრამ მისი კრისტალური მედის სტრუქტურა არ არის იგივე, რაც ალმასის. IN გრაფიტინახშირბადის ატომები განლაგებულია ფენებად, რომლებშიც ნახშირბადის ატომების ერთობლიობა თაფლისებრს ჰგავს. ეს ფენები ერთმანეთთან ბევრად უფრო თავისუფლად არის დაკავშირებული, ვიდრე ნახშირბადის ატომები თითოეულ ფენაში. Ამიტომაც გრაფიტიის ადვილად იშლება ფანტელებად და შეგიძლიათ დაწეროთ. იგი გამოიყენება ფანქრების დასამზადებლად, ასევე, როგორც მშრალი ლუბრიკანტი, რომელიც შესაფერისია მაღალ ტემპერატურაზე მომუშავე მანქანების ნაწილებისთვის. გარდა ამისა, გრაფიტიკარგად ატარებს ელექტროენერგიას და მისგან მზადდება ელექტროდები.

შესაძლებელია თუ არა იაფად გრაფიტიგადაიქცეს ძვირფასად ბრილიანტი? შესაძლებელია, მაგრამ ამას დასჭირდება წარმოუდგენლად მაღალი წნევა (რამდენიმე ათასი ატმოსფერო) და მაღალი ტემპერატურა (ერთნახევარი ათასი გრადუსი).
გაცილებით ადვილია "გაფუჭება" ბრილიანტი: თქვენ უბრალოდ უნდა გაცხელოთ იგი ჰაერის წვდომის გარეშე 1500 ° C-მდე და კრისტალური სტრუქტურა ბრილიანტინაკლებად მოწესრიგებულ სტრუქტურად გადაიქცევა გრაფიტი.

როგორც ვიცით, ყველა მატერიალური ნივთიერება შეიძლება არსებობდეს სამ ძირითად მდგომარეობაში: თხევადი, მყარი და აირისებრი. მართალია, არსებობს პლაზმის მდგომარეობაც, რომელსაც მეცნიერები თვლიან არანაკლებ მატერიის მეოთხე მდგომარეობაზე, მაგრამ ჩვენი სტატია პლაზმაზე არ არის. მაშასადამე, ნივთიერების მყარი მდგომარეობა მყარია, რადგან მას აქვს სპეციალური კრისტალური სტრუქტურა, რომლის ნაწილაკები გარკვეულ და მკაფიოდ განსაზღვრულ წესრიგშია, რითაც იქმნება ბროლის ბადე. კრისტალური მედის სტრუქტურა შედგება იდენტური ელემენტარული უჯრედების განმეორებით: ატომები, მოლეკულები, იონები და სხვა ელემენტარული ნაწილაკები, რომლებიც დაკავშირებულია სხვადასხვა კვანძებით.

ბროლის გისოსების სახეები

ბროლის გისოსის ნაწილაკებიდან გამომდინარე, მისი თოთხმეტი სახეობაა, აქ არის ყველაზე პოპულარული მათგანი:

• იონური კრისტალური გისოსი.
• ატომური კრისტალური გისოსი.
• მოლეკულური კრისტალური ბადე.
• ბროლის უჯრედი.

იონური კრისტალური გისოსი

იონების კრისტალური მედის სტრუქტურის მთავარი მახასიათებელია თავად იონების საპირისპირო ელექტრული მუხტები, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც განსაზღვრავს იონური კრისტალური ბადის მქონე ნივთიერებების თვისებებს. და ეს არის ცეცხლგამძლეობა, სიმტკიცე, სიმკვრივე და ელექტრული დენის გატარების უნარი. იონური კრისტალური მედის ტიპიური მაგალითია სუფრის მარილი.

ატომური კრისტალური გისოსი

ატომური კრისტალური მედის მქონე ნივთიერებებს, როგორც წესი, აქვთ ძლიერი ატომები თავიანთ კვანძებში. კოვალენტური ბმა წარმოიქმნება, როდესაც ორი იდენტური ატომი იზიარებს ძმურ ელექტრონებს ერთმანეთთან, რითაც ქმნის ელექტრონების საერთო წყვილს მეზობელი ატომებისთვის. ამის გამო, კოვალენტური ბმები მჭიდროდ და თანაბრად აკავშირებს ატომებს მკაცრი თანმიმდევრობით - ალბათ ეს არის ატომური კრისტალური მედის სტრუქტურის ყველაზე დამახასიათებელი თვისება. მსგავსი ბმების მქონე ქიმიურ ელემენტებს შეუძლიათ დაიკვეხნონ თავიანთი სიმტკიცე და მაღალი ტემპერატურა. ქიმიურ ელემენტებს, როგორიცაა ალმასი, სილიციუმი, გერმანიუმი და ბორი, აქვთ ატომური კრისტალური ბადე.

მოლეკულური კრისტალური ბადე

კრისტალური მედის მოლეკულური ტიპი ხასიათდება სტაბილური და მჭიდროდ შეფუთული მოლეკულების არსებობით. ისინი განლაგებულია ბროლის გისოსების კვანძებში. ამ კვანძებში ისინი იკავებენ ვან დერ ვალცის ძალებს, რომლებიც ათჯერ უფრო სუსტია ვიდრე იონური ურთიერთქმედების ძალები. მოლეკულური კრისტალური მედის თვალსაჩინო მაგალითია ყინული - მყარი ნივთიერება, რომელსაც, თუმცა აქვს სითხეში გადაქცევის თვისება - კრისტალური მედის მოლეკულებს შორის ბმები ძალიან სუსტია.

ლითონის ბროლის გისოსი

ლითონის ბროლის გისოსის შეერთების ტიპი უფრო მოქნილი და ელასტიურია, ვიდრე იონური, თუმცა გარეგნულად ისინი ძალიან ჰგვანან. მისი გამორჩეული თვისებაა დადებითად დამუხტული კათიონების (ლითონის იონების) არსებობა მედის უბნებზე. კვანძებს შორის ცოცხალი ელექტრონები, რომლებიც მონაწილეობენ ელექტრული ველის შექმნაში, ამ ელექტრონებს ასევე უწოდებენ ელექტრო გაზს. ლითონის ბროლის გისოსის ასეთი სტრუქტურის არსებობა ხსნის მის თვისებებს: მექანიკური სიმტკიცე, სითბო და ელექტროგამტარობა, დნობა.

ბროლის გისოსები, ვიდეო

და ბოლოს, დეტალური ვიდეო ახსნა ბროლის გისოსების თვისებების შესახებ.