Gelo- um mineral com a fórmula química H2O, é a água em estado cristalino.

A composição química do gelo: H - 11,2%, O - 88,8%. Às vezes, o gelo contém impurezas mecânicas gasosas e sólidas. Na natureza, o gelo é representado principalmente por uma das várias modificações cristalinas, estável na faixa de temperatura de 0 a 80°C, com ponto de fusão de 0°C.

Estrutura cristalina do gelo semelhante à estrutura do diamante: cada molécula de H20 é cercada por quatro moléculas mais próximas a ela, localizadas à mesma distância dele, igual a 2,76 A e localizadas nos vértices de um tetraedro regular. Devido ao baixo número de coordenação, a estrutura do gelo é a céu aberto, o que afeta sua densidade (0,917).

Propriedades do gelo: O gelo é incolor. Em grandes aglomerados, adquire um tom azulado. Brilho de vidro. Transparente. Não possui decote. Dureza 1,5. Frágil. Opticamente positivo, índice de refração muito baixo (n = 1,310, nm = 1,309).

Formas de encontrar gelo: O gelo é um mineral muito comum na natureza. Existem vários tipos de gelo na crosta terrestre: rio, lago, mar, solo, firn e geleira. Mais frequentemente, forma acumulações agregadas de grãos finos. Também são conhecidas as formações cristalinas de gelo que surgem por sublimação, ou seja, diretamente do estado de vapor. Nesses casos, o gelo tem a aparência de cristais esqueléticos (flocos de neve) e agregados de crescimento esquelético e dendrítico (gelo de caverna, geada, geada e padrões no vidro). Cristais grandes e bem cortados são encontrados, mas muito raramente.
As estalactites de gelo, coloquialmente chamadas de "pingentes de gelo", são familiares a todos. Com diferenças de temperatura de cerca de 0 ° nas estações outono-inverno, elas crescem em todos os lugares da superfície da Terra com congelamento lento (cristalização) de água corrente e gotejante. Eles também são comuns em cavernas de gelo.
As costas de gelo são faixas de cobertura de gelo que se cristalizam na fronteira água-ar ao longo das bordas dos reservatórios e nas bordas das poças, margens de rios, lagos, lagoas, reservatórios, etc. com o resto da área da água não congelando. Com sua completa coalescência, forma-se uma cobertura contínua de gelo na superfície do reservatório.
O gelo também forma agregados colunares paralelos na forma de veias fibrosas em solos porosos e antólitos de gelo em sua superfície.

Formação e depósitos de gelo: O gelo é formado principalmente em bacias de água quando a temperatura do ar cai. Ao mesmo tempo, mingau de gelo, feito de agulhas de gelo, aparece na superfície da água. De baixo, crescem longos cristais de gelo, nos quais os eixos de simetria de sexta ordem são perpendiculares à superfície da crosta. As razões entre cristais de gelo sob diferentes condições de formação são mostradas na fig. O gelo está espalhado onde há umidade e onde a temperatura cai abaixo de 0 ° C. Em algumas áreas, o gelo do solo derrete apenas a uma profundidade insignificante, abaixo da qual o permafrost começa. Estas são as chamadas regiões de permafrost; nas áreas de distribuição do permafrost nas camadas superiores da crosta terrestre, existem os chamados. gelo subterrâneo, entre os quais se destacam o gelo subterrâneo moderno e fóssil. Pelo menos 10% de toda a área terrestre da Terra é coberta por geleiras, a rocha de gelo monolítica que as compõe é chamada de gelo glacial. O gelo glacial é formado principalmente pelo acúmulo de neve como resultado de sua compactação e transformação. A camada de gelo cobre cerca de 75% da área da Groenlândia e quase toda a Antártida; a maior espessura de geleiras (4330 m) foi estabelecida perto da estação Baird (Antártica). No centro da Groenlândia, a espessura do gelo chega a 3200 m.

Depósitos de gelo são bem conhecidos. Em áreas com invernos longos e frios e verões curtos, bem como em regiões montanhosas altas, formam-se cavernas de gelo com estalactites e estalagmites, entre as quais as mais interessantes são Kungurskaya na região de Perm dos Urais, bem como a caverna Dobshine na Eslováquia .
O gelo marinho se forma quando a água do mar congela. As propriedades características do gelo marinho são a salinidade e a porosidade, que determinam a faixa de sua densidade de 0,85 a 0,94 g/cm3. Devido a uma densidade tão baixa, os blocos de gelo se elevam acima da superfície da água em 1/7-1/10 de sua espessura. O gelo marinho começa a derreter em temperaturas acima de -2,3°C; é mais elástico e mais difícil de quebrar do que o gelo de água doce.

Variedade de gelo:

EU. Gelo atmosférico: neve, geada, granizo.

gelo atmosférico- partículas de gelo suspensas na atmosfera ou caindo na superfície terrestre (precipitação sólida), bem como cristais de gelo ou depósitos amorfos formados na superfície terrestre, na superfície de objetos terrestres e em aeronaves no ar.
Neve- precipitação sólida caindo na forma de flocos de neve. A neve cai de muitos tipos de nuvens, especialmente nimbostratus (nevasca). A neve é ​​um tipo típico de precipitação de inverno que forma uma cobertura de neve.
geada- uma fina camada irregular de cristais de gelo, formada no solo, grama e objetos terrestres a partir do vapor de água atmosférico quando a superfície da Terra esfria a temperaturas negativas, inferiores à temperatura do ar.
saudação- precipitação atmosférica na forma de partículas de gelo redondas ou de formato irregular (granizo) de 5-55 mm de tamanho. O granizo cai na estação quente de poderosas nuvens cumulonimbus, fortemente desenvolvidas para cima, geralmente durante aguaceiros e trovoadas.

II. Gelo de água (cobertura de gelo) , formado na superfície da água e na massa de água em diferentes profundidades: intra-água, gelo de fundo.

Cobertura de gelo- gelo sólido que se forma durante a estação fria na superfície dos oceanos, mares, rios, lagos, reservatórios artificiais, bem como trazido de áreas vizinhas. Em regiões de alta latitude, existe durante todo o ano.
agua gelada- acúmulo de cristais primários de gelo formados na coluna d'água e no fundo do corpo d'água.
gelo inferior- gelo depositado no fundo de um reservatório ou suspenso na água. O gelo de fundo é observado no fundo de rios, mares e pequenos lagos, em objetos submersos na água e em locais rasos. O gelo de fundo é formado durante a cristalização da água super-resfriada e tem uma estrutura porosa solta.

III. gelo subterrâneo.

gelo subterrâneo- gelo, localizado nas camadas superiores da crosta terrestre. O gelo subterrâneo é encontrado em áreas de permafrost. No momento da formação, o gelo subterrâneo moderno e fóssil se distingue, por origem:
uma). gelo primário, decorrente do processo de congelamento de depósitos soltos;
b). gelo secundário- um produto da cristalização de água e vapor d'água (a) em rachaduras (gelo de veio), (b) em poros e vazios (gelo de caverna), (c) gelo enterrado que se forma na superfície da terra e depois é coberto por rochas sedimentares .

4. Gelo glacial.

gelo glacial- rocha de gelo monolítica que compõe a geleira. O gelo glacial é formado principalmente pelo acúmulo de neve como resultado de sua compactação e transformação.

Assim como:

agulha de gelo Gelo que se forma em águas calmas na superfície de um rio. O gelo acicular tem a forma de cristais prismáticos com eixos localizados na direção horizontal, o que confere ao gelo uma estrutura em camadas.
gelo branco cinza- gelo jovem de 15 a 30 cm de espessura. Geralmente, quando comprimido, forma um monte de gelo branco-acinzentado.
gelo cinza- gelo jovem de 10 a 15 cm de espessura. Geralmente, o gelo cinza é colocado em camadas durante a compressão.
gelo de superfície- gelo cristalino que aparece na superfície das águas.
Salo- formações de gelo primárias superficiais, constituídas por cristais em forma de agulhas e lamelares na forma de manchas ou uma fina camada contínua de cor cinza.
Salve - faixas de gelo margeando as margens dos cursos d'água, lagos e reservatórios, com o restante da área de água não congelada.

Caverna de gelo Kungur localizado na região de Perm, na margem direita do rio Sylva. A caverna de gelo Kungur foi formada há vários milhares de anos, quando o derretimento e a água da chuva invadiram gradualmente a camada de gesso montanha de gelo enormes cavidades e túneis.

Segundo os cientistas modernos, a idade da Caverna de Gelo é de cerca de 10 a 12 mil anos. A caverna surgiu no local do mar, que se tornou raso devido ao soerguimento da Cordilheira dos Urais e consiste principalmente em rochas de gesso e calcário. O comprimento total de sua parte estudada é de cerca de 5,6 quilômetros. Destes, 1,4 km estão equipados para excursões.

A primeira pessoa que começou a realizar visitas regulares à Caverna de Gelo foi o sobrinho-neto de um excelente cientista, explorador da América Russa - K.T. Khlebnikov - Alexei Timofeevich Khlebnikov. Em 1914 Khlebnikov, tendo alugado a caverna da comunidade local de camponeses, começou a organizar seus shows pagos para os moradores de Kungur e convidados da cidade. Graças aos esforços de Alexei Khlebnikov, a notícia do "milagre Kungur" se espalhou rapidamente para diferentes partes do país. Após a morte de Khlebnikov em 1951, passeios de caverna de gelo foram organizados por funcionários do hospital do ramo Ural da Academia Russa de Ciências e, em 1969, quando o fluxo de turistas aumentou para 100 mil pessoas por ano, foi aberto o Kungur Travel and Excursion Bureau. Em 1983, um moderno complexo turístico "Stalagmit" foi construído no local do prédio de escritórios de madeira queimado, capaz de receber até 350 turistas ao mesmo tempo.

VINHO GELO

vinho gelado(francês Vin de glace, italiano Vino di ghiaccio, inglês Ice wine, alemão Eiswein) é um vinho de sobremesa feito a partir de uvas congeladas na videira. O vinho gelado tem um teor alcoólico médio (9-12%), teor de açúcar significativo (150-25 g/l) e acidez elevada (10-14 g/l). Geralmente é feito de Riesling ou Vidal.
O açúcar e outros solutos não congelam, ao contrário da água, permitindo que o mosto de uvas mais concentrado seja espremido das uvas congeladas; o resultado é uma pequena quantidade de vinho mais concentrado e muito doce.
Devido ao processo de produção trabalhoso e arriscado de quantidades relativamente pequenas, o vinho gelado é bastante caro. São necessários 13-15 kg de uvas para fazer 350 ml desse vinho. De 50 toneladas de uvas, apenas 2 toneladas de vinho são obtidas.

MISTÉRIOS DE GELO

Coloque um pequeno cubo de gelo em um copo parcialmente cheio de água. Em seguida, pegue um pedaço de fio de 30 centímetros de comprimento, a tarefa é retirar o cubo de gelo do copo, usando apenas o fio como dispositivo de elevação. Você não pode fazer laços com o fio, mover o copo e tocar o cubo de gelo com os dedos. Suas sugestões?

A resposta correta completa é: Coloque o meio do fio na face superior do cubo. Agora despeje um pouco de sal em cima do fio (a prática mostrará quanto derramar). Por causa do sal, o gelo sob o fio derreterá um pouco, a água salgada será drenada do cubo, a concentração de sal diminuirá e a água congelará novamente ao redor do fio, congelando-o em gelo. Após alguns minutos, você poderá levantar o fio junto com o cubo de gelo.

CASA DE GELO

Romance histórico "Casa de Gelo"(autor Lazhechnikov I.I.) é um dos melhores romances históricos russos, retratando a era sombria do reinado da imperatriz Anna Ioannovna, o domínio do trabalhador temporário de Biron e os alemães na corte russa, que foi chamado de "Birovshchina". A Casa de Gelo foi publicada em agosto de 1835.
Em 1740, a imperatriz Anna Ioannovna organizou um casamento de palhaço na Casa de Gelo. Para divertir a imperatriz, nas margens do Neva, entre o Palácio de Inverno e o Almirantado, uma cidade inteira foi construída de gelo com uma casa, portões, decorações esculturais de gelo. É assim que esse fato histórico é descrito por I.I. Lazhechnikov em seu romance:

O casamento do bobo da corte na Casa de Gelo

O casamento de palhaço na Casa de Gelo abriu as celebrações russas por ocasião da conclusão da paz de Belgrado. O próprio Volynsky liderou a procissão do baile de máscaras do casamento, e um elefante sob cobertores de feltro caminhou atrás da carruagem do ministro ...
Eles colocaram a noiva e o noivo em um elefante e os levaram para a Casa de Gelo. No gelo do Neva, dando as boas-vindas a um irmão vivo, ouviu-se o rugido de um elefante de gelo dentro do qual os músicos estavam sentados, tocando as gaitas. Da tromba de um elefante, uma fonte em chamas correu em sua direção. Pirâmides ficavam nas laterais da casa gelo com lanternas. As pessoas se aglomeravam em volta, porque nas pirâmides eram exibidas "imagens engraçadas" (nem sempre decentes, no espírito dos epitáfios matrimoniais de Catulo).
Os jovens foram retirados do elefante, foram levados primeiro para a casa de banhos, onde tomaram banho de vapor. Então eles em casa de gelo permitido. Portas à esquerda do corredor revelavam a mobília do quarto. Espelhos pendurados acima do vaso sanitário e relógios de bolso feitos de gelo. Ao lado do quarto havia uma sala para descanso após os prazeres do casamento. Diante dos sofás gelados havia uma mesa gelada, sobre a qual utensílios de gelo(pratos, copos, decantadores e copos). Tudo isso foi pintado em cores diferentes - muito bonito!
As sentinelas não deixaram os recém-casados ​​saírem da Casa de Gelo:
- Onde você está indo? A Imperatriz mandou você passar a noite inteira aqui... Vá e deite-se!
Atrás das paredes de gelo, um elefante de gelo gritou terrivelmente, liberando óleo de sua tromba a sete metros de altura. As bocas do golfinho também ardiam com óleo, como o fogo do inferno. Canhões de gelo saudaram os jovens, jogando canhões de gelo ao redor do núcleo com um estalo terrível...
Os recém-casados ​​estavam despidos. Na cabeça de Buzheninova, eles colocaram uma touca feita de gelo, na qual a geada substituiu a renda. Sapatos de gelo foram colocados nos pés de Golitsyn. Os recém-casados ​​foram colocados em lençóis de gelo - sob mantas de gelo ... E nas pirâmides tábuas móveis de fotos engraçadas giraram a noite toda ...
Às oito da manhã, os jovens foram levados - rígidos. Esta noite - sua primeira noite! Eles nunca deveriam ser esquecidos.

CRIOTERAPIA

A história da humanidade contém muitos exemplos do uso de água fria e gelo para prolongar a beleza e a longevidade ativa. O marechal de campo Suvorov se encharcava de água fria todos os dias e Catarina II enxugava o rosto com gelo. E hoje na Rússia há muitos adeptos dos ensinamentos de P. Ivanov, que se banham com água fria duas vezes ao dia.
O final do século XX foi marcado por uma mudança qualitativa na abordagem do uso do efeito rejuvenescedor do frio no corpo humano, os agentes naturais do gelo e da água gelada foram substituídos por procedimentos baseados no uso de temperaturas extremamente baixas - a crioterapia.

A fisioterapia criogênica é uma fusão das últimas conquistas no campo da física e da fisiologia e pertence legitimamente às tecnologias do século XXI. A análise científica de séculos de experiência permitiu determinar o mecanismo do efeito estimulante do frio no corpo humano.

Crioterapia- o procedimento cosmético mais rápido e confortável.
A essência da terapia criogênica é que uma pessoa é imersa em uma camada de gás resfriado a uma temperatura de -140 ° C por um curto período de tempo (2-3 minutos) até o pescoço. A temperatura e o tempo do procedimento são selecionados levando em consideração as características da pele do corpo humano, portanto, durante o procedimento, apenas uma fina camada superficial na qual os receptores térmicos estão localizados tem tempo para esfriar e o próprio corpo não tem tempo experimentar hipotermia perceptível.

Além disso, devido às propriedades especiais do gás frio, o procedimento é bastante confortável, a sensação de frio é inesperadamente agradável, especialmente no verão.
A razão para a popularidade da crioterapia é que a exposição aos receptores de frio da pele causa uma poderosa liberação de endorfinas no corpo. Para obter o mesmo efeito, você precisa de 1,5 a 2 horas de atividade física intensa. O procedimento dá um efeito cosmético colossal, principalmente no tratamento da celulite. A lista de resultados positivos do uso da crioterapia pode ser continuada indefinidamente, pois esse procedimento normaliza a imunidade e o metabolismo, ou seja, elimina as causas de todas as doenças. Mas, para o sucesso, você precisa usar equipamentos especiais e seguir o método de crioterapia.

MISTÉRIOS DA ÁGUA

Água- uma substância incrível. Ao contrário de outros compostos semelhantes, tem muitas anomalias. Estes incluem um ponto de ebulição incomumente alto e calor de vaporização. A água caracteriza-se por uma elevada capacidade calorífica, o que lhe permite ser utilizada como transportador de calor em centrais térmicas. Na natureza, essa propriedade se manifesta no abrandamento do clima próximo a grandes massas de água. A tensão superficial excepcionalmente alta da água determinou sua boa capacidade de molhar as superfícies dos sólidos e exibir propriedades capilares, ou seja, a capacidade de escalar os poros e rachaduras de rochas e materiais, apesar da gravidade.

Uma propriedade muito rara da água se manifesta durante sua transformação do estado líquido para o estado sólido. Esta transição está associada a um aumento de volume e, consequentemente, a uma diminuição da densidade.
Os cientistas provaram que a água no estado sólido tem uma estrutura a céu aberto com cavidades e vazios. Quando derretidos, eles são preenchidos com moléculas de água, de modo que a densidade da água líquida é maior que a densidade da água sólida. Como o gelo é mais leve que a água, ele flutua sobre ele e não afunda, o que desempenha um papel muito importante na natureza.

É interessante que, se a alta pressão for criada acima da água e depois for resfriada até o congelamento, o gelo formado sob condições de pressão aumentada não derrete a 0 ° C, mas a uma temperatura mais alta. Assim, o gelo obtido pelo congelamento da água, que está sob pressão de 20.000 atm, em condições normais, derrete apenas a 80°C.

Outra anomalia da água líquida está associada a mudanças desiguais em sua densidade com a temperatura. Há muito que se estabeleceu que a água tem a maior densidade a uma temperatura de +4°C. Quando a água da lagoa esfria, as camadas superficiais mais pesadas afundam, resultando em uma boa mistura das águas profundas quentes e leves com as águas superficiais. A imersão das camadas superficiais ocorre apenas enquanto a água do reservatório arrefece até +4°C. Após esse limiar, a densidade das camadas superficiais mais frias não aumenta, mas diminui, e elas flutuam na superfície sem afundar. Quando resfriadas abaixo de 0°C, essas camadas superficiais se transformam em gelo.

BISCALPELO DE GELO

Bisturi de gelo- este é o nome do instrumento utilizado na cirurgia para criodestruição. Esta é uma sonda especial através da qual o nitrogênio líquido é fornecido a um determinado ponto. Uma bola de gelo é formada ao redor da agulha da sonda - uma bola de gelo com parâmetros específicos que atua sobre o tecido a ser removido. Em outras palavras, a criodestruição é o congelamento de tecido patologicamente alterado. Quando congelados, cristais de gelo se formam em suas células e no espaço intercelular, o que leva à necrose, morte.
Durante a criodestruição, o paciente praticamente não sente dor, pois o "bisturi de gelo" também congela as terminações nervosas. O método é bastante rápido, sem sangue e indolor.

ácido glacial

Ácido glacial- ácido acético anidro CH3COOH. É um líquido higroscópico incolor ou cristais incolores com odor pungente. É miscível com água, álcool etílico e éter dietílico em todas as proporções. Este ácido é destilado a vapor. O ácido acético glacial é obtido por fermentação de algumas substâncias orgânicas e por síntese. O ácido glacial é encontrado na destilação seca da madeira. Pequenas quantidades de ácido glacial podem ser encontradas no corpo humano.
Inscrição.
O ácido acético glacial é usado para a síntese de corantes, a produção de acetato de celulose, acetona e muitas outras substâncias. Na forma de vinagre e essência de vinagre, é usado na indústria alimentícia e na vida cotidiana para cozinhar.

CONDIÇÃO DE GELO

condições do gelo- este é o estado da cobertura de gelo nos mares, rios, lagos e reservatórios. As condições do gelo são caracterizadas por uma série de fatores:
- tipo de reservatório,
- condições climáticas,
- espessura e concentração da cobertura de gelo,
- quantidade de gelo
- a natureza da evolução da cobertura de gelo.

COGUMELO DE GELO

cogumelo de gelo- também conhecido como "cogumelo da neve", "cogumelo gelatinoso comestível", "cogumelo coral", tremella em forma de fuco (Tremella fuciformis), também conhecido como "fungo da neve".
cogumelo de gelo assim chamado porque se parece com uma bola de neve. É comestível e é considerado uma iguaria na China e no Japão. O cogumelo do gelo não tem um sabor pronunciado, mas é caracterizado por uma textura muito interessante, ao mesmo tempo macia, crocante e elástica.
Cogumelos gelados são preparados de diferentes maneiras, podem ser conservados como cogumelos comuns, adicionados a uma omelete ou transformados em sobremesa. O valor especial desses cogumelos está no fornecimento simultâneo de cogumelos com nutrientes e suas propriedades medicinais.
Cogumelo de gelo à venda em lugares que vendem comida coreana.

ZONA DE GELO

zona de gelo- Esta é uma zona natural adjacente aos pólos do globo.
No hemisfério norte, a zona de gelo inclui a periferia norte da Península de Taimyr, bem como inúmeras ilhas do Ártico - áreas situadas ao redor do Pólo Norte, sob a constelação da Ursa Maior ("arktos" em grego - urso). Estas são as ilhas do norte do arquipélago ártico canadense, Groenlândia, Svalbard, Franz Josef Land, etc.

ÁGUA DERRETIDA

Água derretida aparece quando o gelo derrete e permanece a uma temperatura de 0 ° C até que todo o gelo tenha derretido. A especificidade das interações intermoleculares, característica da estrutura do gelo, também é preservada na água derretida, pois apenas 15% de todas as ligações de hidrogênio são destruídas durante a fusão do cristal. Portanto, a ligação entre cada molécula de água e seus quatro vizinhos (“ordem de curto alcance”) inerente ao gelo não é violada em grande medida, embora a rede de estrutura de oxigênio seja mais difusa.

Yu. I. GOLOVIN
Universidade Estadual Tambov G.R. Derzhavin
Soros Educational Journal, Vol. 6, No. 9, 2000

Água e gelo: sabemos o suficiente sobre eles?

Yu. I. GOLOVIN

As propriedades físicas da água e do gelo são descritas. Mecanismos de vários fenômenos nessas substâncias são discutidos. Apesar do longo período de estudo e composição química simples, a água e o gelo – substâncias altamente valiosas para a vida na Terra – abrigam muitos mistérios por causa de sua complicada estrutura molecular e prótons dinâmicos.

Uma breve revisão das propriedades físicas da água e do gelo é dada. Os mecanismos de vários fenômenos neles são considerados. Mostra-se que, apesar da história secular de estudo, da composição química mais simples e da importância excepcional para a vida na Terra, a natureza da água e do gelo é repleta de muitos mistérios devido à complexa estrutura molecular e prótons dinâmicos.

Embora a simplicidade seja mais necessária para as pessoas,
Tudo o que é complicado fica mais claro para eles.

B.L. Pastinaga

Talvez não haja substância mais comum e ao mesmo tempo mais misteriosa na Terra do que a água nas fases líquida e sólida. De fato, basta lembrar que toda a vida saiu da água e consiste em mais de 50% dela, que 71% da superfície da Terra está coberta de água e gelo, e uma parte significativa dos territórios do norte da terra é permafrost. Para visualizar a quantidade total de gelo em nosso planeta, notamos que, em caso de derretimento, a água nos oceanos subirá mais de 50 m, o que levará à inundação de áreas gigantescas em todo o globo. Enormes massas de gelo foram descobertas no universo, incluindo o sistema solar. Não há uma única produção mais ou menos significativa, atividade doméstica de uma pessoa, em que a água não seja usada. Nas últimas décadas, grandes reservas de combustível foram descobertas na forma de hidratos sólidos semelhantes a gelo de hidrocarbonetos naturais.

Ao mesmo tempo, após inúmeros sucessos na física e físico-química da água nos últimos anos, dificilmente se pode argumentar que as propriedades dessa substância simples sejam totalmente compreendidas e previsíveis. Este artigo fornece uma breve visão geral das propriedades físicas mais importantes da água e do gelo e problemas não resolvidos relacionados principalmente à física de seus estados de baixa temperatura.

Esta molécula complexa

As bases da compreensão moderna da físico-química da água foram lançadas há cerca de 200 anos por Henry Cavendish e Antoine Lavoisier, que descobriram que a água não é um simples elemento químico, como acreditavam os alquimistas medievais, mas uma combinação de oxigênio e hidrogênio em um determinada proporção. Na verdade, o hidrogênio (hidrogênio) - dando origem à água - recebeu seu nome somente após essa descoberta, e a água adquiriu uma designação química moderna, agora conhecida por todos os alunos, - H 2 O.

Assim, a molécula de H 2 O é construída a partir de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Conforme estabelecido por estudos dos espectros ópticos da água, em um estado hipotético de completa ausência de movimento (sem vibrações e rotações), os íons hidrogênio e oxigênio deveriam ocupar posições nos vértices de um triângulo isósceles com um ângulo no vértice ocupado pelo oxigênio de 104,5° (Fig. 1, a). No estado não excitado, as distâncias entre os íons H + e O 2− são 0,96 Å. Devido a essa estrutura, a molécula de água é um dipolo, pois a densidade eletrônica na região do íon O 2− é muito maior do que na região dos íons H +, e o modelo mais simples, o modelo esférico, é pouco adequado para descrever as propriedades da água. Pode-se imaginar uma molécula de água em forma de esfera com dois pequenos inchaços na região onde os prótons estão localizados (Fig. 1b). No entanto, isso não ajuda a entender outra característica da água - a capacidade de formar ligações direcionais de hidrogênio entre as moléculas, que desempenham um papel enorme na formação de sua estrutura espacial solta, mas ao mesmo tempo muito estável, que determina a maior parte do propriedades físicas nos estados líquido e sólido.

Arroz. 1. Esquema geométrico (a), modelo plano (b) e estrutura eletrônica espacial (c) do monômero H 2 O. Dois dos quatro elétrons da camada externa do átomo de oxigênio participam da criação de ligações covalentes com átomos de hidrogênio, e os outros dois formam órbitas eletrônicas fortemente alongadas, o plano que é perpendicular ao plano H–O–H

Lembre-se de que uma ligação de hidrogênio é uma ligação entre átomos de uma molécula ou moléculas vizinhas, que é realizada por meio de um átomo de hidrogênio. Ocupa uma posição intermediária entre uma ligação covalente e não valente e é formada quando um átomo de hidrogênio está localizado entre dois átomos eletronegativos (O, N, F, etc.). Um elétron em um átomo de H é relativamente fracamente ligado a um próton, então a densidade máxima de elétrons muda para um átomo mais eletronegativo, e o próton é exposto e começa a interagir com outro átomo eletronegativo. Neste caso, ocorre a aproximação dos átomos О⋅⋅⋅О, N⋅⋅⋅О, etc. a uma distância próxima do que seria estabelecido entre eles na ausência de um átomo de H. A ligação de hidrogênio determina não apenas a estrutura da água, mas também desempenha um papel extremamente importante na vida das biomoléculas: proteínas, carboidratos, ácidos nucléicos, etc.

Obviamente, para explicar a natureza da água, é necessário levar em conta a estrutura eletrônica de suas moléculas. Como você sabe, a camada superior de um átomo de oxigênio tem quatro elétrons, enquanto o hidrogênio tem apenas um elétron. Cada ligação covalente O-H é formada por um elétron de átomos de oxigênio e hidrogênio. Os dois elétrons que ficam no oxigênio são chamados de par solitário, pois em uma molécula de água isolada eles permanecem livres, não participando da formação de ligações dentro da molécula de H 2 O. Mas ao se aproximar de outras moléculas, são esses elétrons solitários que desempenham um papel papel decisivo na formação da estrutura molecular da água.

Elétrons solitários são repelidos das ligações O-H, de modo que suas órbitas são fortemente alongadas na direção oposta aos átomos de hidrogênio, e os planos das órbitas são girados em relação ao plano formado pelas ligações O-H-O. Assim, seria mais correto representar uma molécula de água em um espaço tridimensional de coordenadas xyz na forma de um tetraedro, no centro do qual há um átomo de oxigênio, e em dois vértices há um átomo de hidrogênio cada (Fig. 1, c). A estrutura eletrônica das moléculas de H 2 O determina as condições para sua associação em uma complexa rede tridimensional de ligações de hidrogênio tanto na água quanto no gelo. Cada um dos prótons pode formar uma ligação com o elétron solitário de outra molécula. Nesse caso, a primeira molécula atua como aceptora e a segunda atua como doadora, formando uma ligação de hidrogênio. Como cada molécula de H 2 O tem dois prótons e dois elétrons isolados, ela pode formar simultaneamente quatro ligações de hidrogênio com outras moléculas. Assim, a água é um líquido complexo associado com uma natureza dinâmica de ligações, e a descrição de suas propriedades no nível molecular só é possível com a ajuda de modelos mecânicos quânticos de vários graus de complexidade e rigor.

Gelo e suas propriedades

Do ponto de vista de uma pessoa comum, o gelo é mais ou menos o mesmo, não importa onde se forme: na atmosfera como granizo, nas bordas dos telhados como pingentes de gelo ou em corpos d'água como placas. Do ponto de vista da física, existem muitas variedades de gelo que diferem em sua estrutura molecular e mesoscópica. No gelo que existe à pressão normal, cada molécula de H 2 O é cercada por outras quatro, ou seja, o número de coordenação da estrutura é quatro (o chamado gelo I h). A rede cristalina correspondente - hexagonal - não é compactada, portanto, a densidade do gelo comum (∼0,9 g / cm 3) é menor que a densidade da água (∼1 g / cm 3), cuja estrutura, como Estudos de difração de raios-x mostram que o número de coordenação médio é ~ 4,4 (contra 4 para gelo Ih). Posições fixas na estrutura do gelo são ocupadas apenas por átomos de oxigênio. Dois átomos de hidrogênio podem ocupar posições diferentes nas quatro ligações da molécula de H 2 O com outros vizinhos. Devido à hexagonalidade da rede, os cristais que crescem em estado livre (por exemplo, flocos de neve) têm uma forma hexagonal.

No entanto, a fase hexagonal não é de forma alguma a única forma de existência do gelo. O número exato de outras fases cristalinas - formas polimórficas de gelo - ainda é desconhecido. Eles se formam em altas pressões e baixas temperaturas (Fig. 2). Alguns pesquisadores consideram que a presença de 12 dessas fases foi estabelecida com precisão, enquanto outros contam até 14. Claro, essa não é a única substância que possui polimorfismo (lembre-se, por exemplo, grafite e diamante, constituídos por átomos de carbono quimicamente idênticos) , mas o número de diferentes fases de gelo, que continuam a se abrir até hoje, é incrível. Todos os itens acima se referem ao arranjo ordenado de íons de oxigênio na rede cristalina do gelo. Quanto aos prótons - íons de hidrogênio - como mostrado pela difração de nêutrons, há uma forte desordem em seu arranjo. Assim, o gelo cristalino é tanto um meio bem ordenado (em relação ao oxigênio) quanto simultaneamente desordenado (em relação ao hidrogênio).

Arroz. 2. Diagrama de fases do gelo cristalino.
Os algarismos romanos indicam áreas de existência
fases estáveis. Ice IV é uma fase metaestável
para, localizado no diagrama dentro da região V

Muitas vezes parece que o gelo é maleável e fluido. Assim é, se a temperatura estiver próxima do ponto de fusão (ou seja, t \u003d 0 ° C à pressão atmosférica), e a carga atuar por um longo tempo. E o material mais rígido (por exemplo, metal) em temperaturas próximas ao ponto de fusão se comporta de maneira semelhante. A deformação plástica do gelo, como, de fato, de muitos outros corpos cristalinos, ocorre como resultado da nucleação e movimento através do cristal de várias imperfeições estruturais: vacâncias, átomos intersticiais, contornos de grão e, mais importante, deslocamentos. Como foi estabelecido na década de 1930, é a presença deste último que predetermina uma queda acentuada na resistência dos sólidos cristalinos à deformação plástica (por um fator de 102-104 em relação à resistência de uma rede ideal). Até o momento, todos os tipos de deslocamentos característicos da estrutura hexagonal foram descobertos no gelo Ih, e suas características micromecânicas e elétricas foram estudadas.

A influência da taxa de deformação nas propriedades mecânicas do gelo de cristal único é bem ilustrada na Fig. 3, retirado do livro de N. Maeno. Pode-se observar que com um aumento na taxa de deformação, as tensões mecânicas σ necessárias para o escoamento plástico aumentam rapidamente, e um dente de escoamento gigante aparece na dependência da deformação relativa E em σ.

Arroz. 3.(sobre ). As curvas de tensão são a deformação relativa para um cristal único de gelo Ih em t = −15°С (deslizamento ao longo do plano basal orientado em um ângulo de 45° em relação ao eixo de compressão). Os números nas curvas indicam a taxa de deformação relativa ( ∆l- mudança de comprimento da amostra eu durante ∆τ ) em unidades de 10 −7 s −1

Arroz. quatro. Esquema da formação de defeitos no subsistema de prótons do gelo: (a) um par de defeitos iônicos H 3 O + e OH − ; b – par de defeitos orientacionais de Bjerrum D e L

Não menos notáveis ​​são as propriedades elétricas do gelo. O valor da condutividade e seu aumento exponencialmente rápido com o aumento da temperatura distinguem nitidamente o gelo dos condutores metálicos e o colocam no mesmo nível dos semicondutores. Normalmente, o gelo é quimicamente muito puro, mesmo que cresça a partir de água ou solução suja (pense em pedaços limpos e transparentes de gelo em uma poça suja). Isso se deve à baixa solubilidade das impurezas na estrutura do gelo. Como resultado, durante o congelamento, as impurezas são empurradas na frente de cristalização para o líquido e não entram na estrutura do gelo. É por isso que a neve recém-caída é sempre branca, e a água dela é excepcionalmente pura.

A natureza forneceu sabiamente uma gigantesca estação de tratamento de água na escala de toda a atmosfera da Terra. Portanto, não se pode contar com uma alta condutividade de impurezas (como, por exemplo, no silício dopado) no gelo. Mas não há elétrons livres nele, como nos metais. Foi somente na década de 1950 que se estabeleceu que os portadores de carga no gelo são prótons desordenados, ou seja, o gelo é um semicondutor de prótons.

O salto de prótons mencionado acima cria dois tipos de defeitos na estrutura do gelo: iônico e orientacional (Fig. 4). No primeiro caso, o próton salta ao longo da ligação de hidrogênio de uma molécula de H 2 O para outra (Fig. 4, a), resultando na formação de um par de defeitos iônicos H 3 O + e OH −, e no segundo , à ligação de hidrogênio adjacente em uma molécula de H 2 O (Fig. 4b), resultando em um par de defeitos orientacionais de Bjerrum, chamados defeitos L e D (do alemão leer - vazio e doppelt - duplo). Formalmente, tal salto pode ser considerado como uma rotação da molécula de H 2 O em 120°.

O fluxo de corrente contínua devido ao movimento de apenas defeitos iônicos ou apenas orientacionais é impossível. Se, por exemplo, um íon H 3 O + passou por qualquer parte da grade, então o próximo íon semelhante não poderá passar pelo mesmo caminho. No entanto, se um defeito D for passado por esse caminho, o arranjo de prótons retornará ao original e, consequentemente, o próximo íon H 3 O + também poderá passar. Os defeitos OH − e L se comportam de forma semelhante, portanto, a condutividade elétrica do gelo quimicamente puro é limitada por aqueles defeitos, que são em menor número, ou seja, iônicos. A polarização dielétrica, por outro lado, é devido a mais numerosos defeitos de orientação de Bjerrum. De fato, quando um campo elétrico externo é aplicado, ambos os processos funcionam em paralelo, o que permite que o gelo conduza uma corrente contínua e ao mesmo tempo experimente uma forte polarização dielétrica, ou seja, exiba tanto as propriedades de um semicondutor quanto as propriedades de um isolante. Nos últimos anos, foram feitas tentativas para detectar propriedades ferroelétricas e piezoelétricas do gelo puro em baixas temperaturas tanto no volume quanto nas interfaces. Ainda não há total confiança em sua existência, embora vários efeitos pseudo-piezoelétricos associados à presença de deslocamentos e outros defeitos estruturais tenham sido descobertos.

Física da superfície e cristalização do gelo

Em conexão com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, a microminiaturização da base do elemento e a transição para tecnologias planares, o interesse pela física de superfície aumentou muito na última década. Muitas técnicas sutis foram desenvolvidas para estudar estados próximos à superfície em sólidos, que se mostraram úteis no estudo de metais, semicondutores e dielétricos. No entanto, a estrutura e as propriedades da superfície do gelo adjacente ao vapor ou líquido permanecem pouco claras. Uma das hipóteses mais intrigantes, apresentada por M. Faraday, é a existência de uma camada quase líquida na superfície do gelo com uma espessura de dezenas ou centenas de angstroms mesmo a uma temperatura bem abaixo do ponto de fusão. A base para isso não são apenas construções especulativas e teorias da estrutura de camadas próximas à superfície de moléculas de H 2 O fortemente polarizadas, mas também determinações sutis (usando o método de ressonância magnética nuclear) do estado de fase da superfície do gelo, como bem como sua condutividade superficial e sua dependência da temperatura. No entanto, na maioria dos casos de importância prática, as propriedades da superfície da neve e do gelo são provavelmente determinadas pela presença de um filme macroscópico de água em vez de uma camada quase líquida.

O derretimento de camadas de gelo próximas à superfície sob a influência da luz solar, uma atmosfera mais quente ou um corpo sólido deslizando sobre ela (patins, esquis, trenós) é crucial para a realização de um baixo coeficiente de atrito. O baixo atrito de deslizamento não é resultado de uma diminuição no ponto de fusão sob a ação do aumento da pressão, como muitas vezes se pensa, mas uma consequência da liberação de calor por atrito. O cálculo mostra que o efeito da pressão, mesmo no caso de uma raia de chão acentuada deslizando no gelo, sob a qual se desenvolve uma pressão de cerca de 1 MPa, leva a uma diminuição da temperatura de fusão em apenas ∼0,1°C, o que não pode afetar significativamente o valor de atrito.

Uma tradição estabelecida na descrição das propriedades da água e do gelo é a determinação e discussão de muitas propriedades anômalas que distinguem esta substância dos homólogos (H 2 S, H 2 Se, H 2 Te). Talvez o mais importante seja o muito alto (entre substâncias simples) calor específico de fusão (cristalização) e capacidade de calor, ou seja, é difícil derreter o gelo e é difícil congelar a água. Como resultado, o clima em nosso planeta é geralmente bastante ameno, mas na ausência de água (por exemplo, nos desertos da África quente), o contraste entre as temperaturas diurnas e noturnas é muito maior do que na costa oceânica ao mesmo tempo. latitude. Vital para a biosfera é a capacidade de aumentar de volume durante a cristalização, e não diminuir, como acontece com a grande maioria das substâncias conhecidas. Como resultado, o gelo flutua na água, em vez de afundar, e diminui bastante o congelamento dos corpos d'água em climas frios, protegendo todos os seres vivos que se escondem nele para o inverno. Isso também é facilitado pela mudança não monotônica na densidade da água à medida que a temperatura cai para 0°C - uma das propriedades anômalas mais conhecidas da água, descoberta há mais de 300 anos. A densidade máxima é alcançada em t = 4°C, e isso evita que as camadas de água subterrâneas que esfriaram a uma temperatura abaixo de 4°C afundem para o fundo. A mistura convectiva do líquido é bloqueada, o que retarda muito o resfriamento adicional. Outras anomalias da água são conhecidas há muito tempo: viscosidade de cisalhamento a 20°C, calor específico a 40°C, compressibilidade isotérmica a 46°C, velocidade de propagação do som a 60°C. A viscosidade da água diminui com o aumento da pressão e não aumenta, como acontece com outros líquidos. É claro que as propriedades anômalas da água se devem às características estruturais de sua molécula e às especificidades das interações intermoleculares. A clareza total sobre este último ainda não foi alcançada. As propriedades descritas acima referem-se à água, ao gelo e à interface entre eles, existindo em condições de equilíbrio termodinâmico. Problemas de um nível de complexidade completamente diferente surgem ao tentar descrever a dinâmica da transição de fase água-gelo, especialmente sob condições que estão longe do equilíbrio termodinâmico.

A causa termodinâmica de qualquer transição de fase é a diferença entre os potenciais químicos das partículas de um lado e do outro da interface ∆µ = µ 1 −µ 2 . O potencial químico µ é uma função de estado que determina as mudanças nos potenciais termodinâmicos quando o número N de partículas no sistema muda, ou seja, µ = G/N, onde G = H − TS é o potencial termodinâmico de Gibbs, H é o potencial termodinâmico de Gibbs. entalpia, S é a entropia, T é a temperatura . A diferença de potenciais termodinâmicos é a força motriz de um processo macroscópico (assim como a diferença de potenciais elétricos nas extremidades de um condutor é a causa de uma corrente elétrica). Para µ1 = µ2, ambas as fases podem coexistir em equilíbrio por um tempo arbitrariamente longo. À pressão normal, o potencial químico da água é igual ao potencial químico do gelo em t = 0°C. Em t< 0°С более низким химическим потенциалом обладает лед, но это еще не означает, что при любом, самом маленьком переохлаждении начнется кристаллизация. Опыт показывает, что тщательно очищенный от примесей, обезгаженный, деионизированный расплав может быть переохлажден относительно точки равновесия фаз на десятки кельвин (а для некоторых веществ и на сотни). Анализ показывает, что причина заключается в отсутствии зародышей новой фазы (центров кристаллизации, конденсации, парообразования и т.д.).

Os núcleos também podem se formar de forma homogênea, ou seja, a partir do próprio meio, que está em estado metaestável, mas certas condições devem ser atendidas para isso. Vamos começar a considerar a situação levando em consideração o fato de que qualquer interface entre um cristal e um fundido (ou vapor, solução) introduz energia adicional Sα, onde S é a área do limite, α é a energia da superfície. Além disso, as moléculas de N que formaram o cristal semente têm uma energia menor do que em um líquido em N∆µ. Como resultado, a variação de energia total no sistema após o aparecimento do núcleo ∆U = −N∆µ + Sα acaba por ser não monotonicamente dependente de N. De fato, para um núcleo esférico

onde A = (36πV 2) 1/3 V é o volume por molécula no cristal. Segue-se do exposto que ∆U atinge o seu máximo ∆Uc = - N c ∆µ + AN c 2/3 α quando N c = (2Aα/3∆µ) 3 moléculas estão no núcleo.

Assim, quando as moléculas são sequencialmente ligadas ao núcleo, o sistema deve primeiro subir ao topo de uma colina potencial com uma altura ∆U s, dependendo do superresfriamento, após o qual o crescimento adicional de N no cristal prosseguirá com uma diminuição da energia , ou seja, mais fácil. Parece que quanto mais baixa a temperatura do líquido, ou seja, quanto mais forte o super-resfriamento, mais rápida a cristalização deve ocorrer. Então realmente é sem muita hipotermia. No entanto, à medida que t diminui, a viscosidade do líquido também aumenta exponencialmente, dificultando o movimento das moléculas. Como resultado, em altos graus de superresfriamento, o processo de cristalização pode ser retardado por muitos anos (como é o caso de vidros de várias origens).

As estimativas numéricas mostram que para a água sob graus normais de superresfriamento sob condições naturais (∆t = 1–10°C), o núcleo deve consistir em várias dezenas de moléculas, que é muito maior que o número de coordenação na fase líquida (∼4,4 ). Assim, o sistema precisa de um grande número de tentativas de flutuação para subir ao topo da colina de energia. Em água pouco purificada, o forte superresfriamento é impedido pela presença de centros de cristalização já existentes, que podem ser partículas de impurezas, partículas de poeira, irregularidades das paredes do vaso, etc. na interface, bem como na morfologia deste último no nível atômico molecular.

A água altamente super-resfriada tem duas temperaturas características t h = −36°C e t g = −140°C. A água bem purificada e desgaseificada na faixa de temperatura 0°C > t > t h pode permanecer em estado de líquido super-resfriado por muito tempo. Em tg< t < t h происходит гомогенное зарождение кристалликов льда, и вода не может находиться в переохлажденном состоянии при любой степени очистки. В условиях достаточно быстрого охлаждения при t < tg подвижность молекул воды настолько падает (а вязкость растет), что она образует стеклообразное твердое тело с аморфной структурой, свойственной жидкостям. При этом в области невысоких давлений образуется аморфная фаза низкой плотности, а в области повышенных – аморфная фаза высокой плотности, то есть вода демонстрирует полиаморфизм. При изменениях давления или температуры одна аморфная фаза скачком переходит в другую с неожиданно большим изменением плотности (>20%).

Existem vários pontos de vista sobre a natureza do poliamorfismo da água. Assim, de acordo com , esse comportamento da água altamente superresfriada pode ser explicado se assumirmos que há mais de um mínimo no perfil de potencial da interação de duas moléculas de H2O,

Arroz. 5(sobre ). Perfis de potencial hipotéticos: a – com um mínimo de energia (por exemplo, o potencial de Lennard-Jones U(r) = A/r 6 − B/r 12) e b – com dois mínimos de energia, que correspondem a duas configurações estáveis ​​de um aglomerado de duas moléculas interagindo água (1 e 2) com distâncias diferentes entre os centros condicionais das moléculas r H e r L ; o primeiro deles corresponde a uma fase com maior densidade, o segundo - com menor.

e dois (Fig. 5). Então a fase amorfa de alta densidade corresponderá à distância média rH, e a fase de baixa densidade - rL. A modelagem computacional confirma esse ponto de vista, mas ainda não há evidências experimentais confiáveis ​​para essa hipótese, assim como não há teoria rigorosa que confirme a validade do uso de um potencial de poço duplo para descrever propriedades tão incomuns da água super-resfriada.

O comportamento da água super-resfriada é de grande interesse por vários motivos. Em particular, determina as condições climáticas, a possibilidade e o modo de navegação em altas latitudes, o que é relevante para o nosso país. No processo de cristalização dinâmica na interface, ocorrem muitos fenômenos interessantes e até agora pouco compreendidos, por exemplo, a redistribuição de impurezas, separação e posterior relaxamento de cargas elétricas, acompanhadas de radiação eletromagnética em uma ampla faixa de frequência, etc. Finalmente, a cristalização em um líquido fortemente super-resfriado é excelente, facilmente reproduzível muitas vezes. uma situação modelo do comportamento de um sistema longe do equilíbrio termodinâmico e capaz, como resultado do desenvolvimento de instabilidades, da formação de dendritos de várias ordens e dimensões (representantes típicos são flocos de neve e padrões de gelo nas janelas), convenientes para criar e modelar o comportamento dos fractais.

Os processos de derretimento do gelo à primeira vista parecem mais fáceis de analisar do que os processos de cristalização. No entanto, eles também deixam muitas perguntas. Assim, por exemplo, acredita-se amplamente que a água derretida por algum tempo tem propriedades que diferem das da água comum, pelo menos em relação a objetos biológicos: plantas, animais, humanos. Provavelmente, essas características podem ser devido à alta pureza química (devido ao baixo coeficiente de captura de impurezas notado durante a cristalização do gelo), diferenças no conteúdo de gases e íons dissolvidos e também memorização da estrutura do gelo em aglomerados multimoleculares da fase líquida. No entanto, o autor não possui informações confiáveis ​​sobre isso, obtidas por métodos físicos modernos.

Não menos difícil é a análise dos mecanismos de influência de campos físicos externos, em particular campos magnéticos, sobre os processos e propriedades da água, gelo e transições de fase. Toda a nossa vida ocorre sob a ação constante do campo magnético da Terra e suas fracas flutuações. Por muitos séculos, a magnetobiologia e os métodos magnéticos de tratamento na medicina foram desenvolvidos. Finalmente, as unidades são produzidas comercialmente e amplamente utilizadas para magnetização da água utilizada para irrigação na agricultura (para aumentar a produtividade), alimentação de caldeiras a vapor (para reduzir a taxa de formação de incrustações nelas), etc. No entanto, ainda não existe uma descrição física satisfatória dos mecanismos de ação de um campo magnético nestes e em outros casos semelhantes.

Conclusão

Água, gelo e suas transformações mútuas de fase ainda são repletas de muitos mistérios. Solucioná-los não é apenas um problema físico muito interessante, mas também extremamente importante para a vida na Terra, pois está diretamente relacionado à saúde e bem-estar humano. Talvez eles forneçam um dos exemplos mais marcantes do papel da estrutura eletrônica e molecular na formação de propriedades físicas na composição química mais simples e conhecida da matéria.

Literatura:

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6. Zolotukhin I.V. Fractais na física do estado sólido // Soros Educational Journal. 1998. No. 7. S. 108-113. Revisor de artigos B.A. Strukov

Yuri Ivanovich Golovin, Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas, Professor, Chefe. Departamento de Física Teórica e Experimental, Universidade Estadual de Tambov. G.R. Derzhavin, Cientista Homenageado da Federação Russa. A área de interesse científico é a estrutura eletrônica de defeitos em sólidos e as propriedades macroscópicas causadas por eles. Autor e coautor de mais de 200 artigos científicos, incluindo monografias e 40 invenções.

Hoje vamos falar sobre as propriedades da neve e do gelo. Vale esclarecer que o gelo não é formado apenas pela água. Além do gelo de água, há amônia e metano. Não muito tempo atrás, os cientistas inventaram o gelo seco. Suas propriedades são únicas, vamos considerá-las um pouco mais tarde. É formado quando o dióxido de carbono é congelado. O gelo seco recebeu esse nome porque não deixa poças quando derrete. O dióxido de carbono em sua composição evapora imediatamente no ar a partir de um estado congelado.

Definição de gelo

Em primeiro lugar, vamos dar uma olhada no gelo, que é obtido a partir da água. Dentro dele está a rede cristalina correta. O gelo é um mineral natural comum produzido quando a água congela. Uma molécula desse líquido se liga a quatro mais próximas. Os cientistas notaram que essa estrutura interna é inerente a várias pedras preciosas e até minerais. Por exemplo, diamante, turmalina, quartzo, corindo, berilo e outros têm essa estrutura. As moléculas são mantidas à distância por uma rede cristalina. Essas propriedades da água e do gelo sugerem que a densidade desse gelo será menor que a densidade da água devido à qual foi formado. Portanto, o gelo flutua na superfície da água e não afunda nela.

Milhões de quilômetros quadrados de gelo

Você sabe quanto gelo existe em nosso planeta? De acordo com as últimas pesquisas dos cientistas, existem aproximadamente 30 milhões de quilômetros quadrados de água congelada no planeta Terra. Como você deve ter adivinhado, a maior parte desse mineral natural está localizada nas calotas polares. Em alguns lugares, a espessura da cobertura de gelo chega a 4 km.

Como obter gelo

Fazer gelo é muito fácil. Este processo não será difícil, pois não requer habilidades especiais. Isso requer uma baixa temperatura da água. Esta é a única condição constante para o processo de formação de gelo. A água congelará quando o termômetro estiver abaixo de 0 graus Celsius. O processo de cristalização começa na água devido às baixas temperaturas. Suas moléculas são construídas em uma estrutura ordenada interessante. Este processo é chamado de formação de uma rede cristalina. É o mesmo no oceano, em uma poça e até em um freezer.

Pesquisa congelada

Conduzindo um estudo sobre o congelamento da água, os cientistas chegaram à conclusão de que a rede cristalina é construída nas camadas superiores da água. Pedaços de gelo microscópicos começam a se formar na superfície. Um pouco mais tarde, eles congelaram juntos. Devido a isso, um filme fino é formado na superfície da água. Grandes massas de água levam muito mais tempo para congelar do que a água parada. Isso se deve ao fato de que o vento balança e sacode a superfície de um lago, lagoa ou rio.

Panquecas de gelo

Os cientistas fizeram outra observação. Se as ondas continuarem em baixas temperaturas, os filmes mais finos se reúnem em panquecas com um diâmetro de cerca de 30 cm. Então eles congelam em uma camada, cuja espessura não é inferior a 10 cm. Uma nova camada de gelo congela no gelo panquecas de cima e de baixo. Isso forma uma camada de gelo espessa e durável. Sua força depende da espécie: o gelo mais transparente será várias vezes mais forte que o gelo branco. Os ambientalistas notaram que o gelo de 5 centímetros pode suportar o peso de um adulto. Uma camada de 10 cm é capaz de suportar um carro de passeio, mas deve-se lembrar que é muito perigoso sair no gelo no outono e na primavera.

Propriedades da neve e do gelo

Físicos e químicos há muito estudam as propriedades do gelo e da água. A propriedade mais famosa e também importante do gelo para os seres humanos é sua capacidade de derreter facilmente mesmo em temperatura zero. Mas outras propriedades físicas do gelo também são importantes para a ciência:

• o gelo é transparente, por isso transmite bem a luz do sol;
• incolor - o gelo não tem cor, mas pode ser facilmente tingido com aditivos de cor;
• dureza - as massas de gelo mantêm perfeitamente sua forma sem conchas externas;
• a fluidez é uma propriedade particular do gelo, inerente a um mineral apenas em alguns casos;
• fragilidade - um pedaço de gelo pode ser facilmente rachado sem muito esforço;
• clivagem - o gelo se divide facilmente nos locais onde cresceu junto ao longo da linha cristalográfica.

Gelo: Propriedades de Deslocamento e Pureza

De acordo com sua composição, o gelo possui um alto grau de pureza, pois a rede cristalina não deixa espaço livre para várias moléculas estranhas. Quando a água congela, ela desloca várias impurezas que antes estavam dissolvidas nela. Da mesma forma, você pode obter água purificada em casa.

Mas algumas substâncias podem retardar o processo de congelamento da água. Por exemplo, sal na água do mar. O gelo marinho se forma apenas em temperaturas muito baixas. Surpreendentemente, o processo de congelamento da água todos os anos é capaz de manter a autopurificação de várias impurezas por muitos milhões de anos seguidos.

Segredos do gelo seco

A peculiaridade desse gelo é que ele contém carbono em sua composição. Esse gelo é formado apenas a uma temperatura de -78 graus, mas já derrete a -50 graus. O gelo seco, cujas propriedades permitem pular a etapa dos líquidos, forma imediatamente vapor quando aquecido. O gelo seco, como sua contraparte - a água, não tem cheiro.

Você sabe onde o gelo seco é usado? Devido às suas propriedades, este mineral é utilizado no transporte de alimentos e medicamentos a longas distâncias. E os grânulos desse gelo são capazes de apagar a ignição da gasolina. Além disso, quando o gelo seco derrete, forma uma névoa espessa, por isso é usado em sets de filmagem para criar efeitos especiais. Além de todos os itens acima, gelo seco pode ser levado com você em uma caminhada e na floresta. Afinal, quando derrete, repele mosquitos, várias pragas e roedores.

Quanto às propriedades da neve, podemos observar essa incrível beleza a cada inverno. Afinal, cada floco de neve tem a forma de um hexágono - isso não muda. Mas, além da forma hexagonal, os flocos de neve podem parecer diferentes. A formação de cada um deles é influenciada pela umidade do ar, pressão atmosférica e outros fatores naturais.

As propriedades da água, neve, gelo são incríveis. É importante conhecer mais algumas propriedades da água. Por exemplo, é capaz de tomar a forma do recipiente em que é derramado. Quando a água congela, ela se expande e também tem memória. É capaz de memorizar a energia circundante e, quando congela, “reinicia” a informação que absorveu em si.

Examinamos o mineral natural - gelo: propriedades e suas qualidades. Continue aprendendo ciência, é muito importante e útil!

Gelo- este é um estado sólido da água bem conhecido, para a maioria de nós, que podemos encontrar em condições naturais. Na vida cotidiana, muitas vezes usamos suas propriedades únicas.

É formado quando a temperatura da água cai abaixo de 0 graus Celsius. Essa temperatura é chamada de temperatura de cristalização da água. o gelo, como a neve, consiste em cristais de gelo, cujas formas você pode encontrar em nosso artigo.

Vamos dar algumas definições precisas.

Grande Dicionário Enciclopédico

Gelo é água sólida. Existem 11 modificações cristalinas de gelo e gelo amorfo. Apenas uma forma de gelo foi encontrada na natureza - com densidade de 0,92 g/cm³, capacidade calorífica de 2,09 kJ/(kg.K) a 0°C, calor de fusão de 324 kJ/kg, que ocorre em a forma de gelo propriamente dito (continental, flutuante, subterrâneo), neve e geada. Na Terra, aprox. 30 milhões de km³ de gelo. Usado para armazenamento e resfriamento de alimentos. produtos, obtenção de água doce, na medicina.

Grande Dicionário Enciclopédico. 2000

Vocabulário marinho

O gelo tem uma densidade menor do que a água líquida, por isso não afunda. Essa propriedade é anômala, como regra, a maioria das substâncias no estado sólido tem alta densidade. A densidade mais baixa do gelo indica que a água aumenta de volume quando congela. Este fato deve ser levado em consideração na vida cotidiana. Por exemplo, se um cano de água congelar, o gelo formado no processo pode “quebrar” os canos, o que, em princípio, é bem conhecido por todos.

Listamos as propriedades mais significativas do gelo (já descrevemos algumas delas acima).

Propriedades do gelo

• Temperatura de formação de gelo - 0°C;
• O volume de gelo é maior que o volume de água líquida, ou seja, a densidade do gelo é menor que a densidade da água líquida, a gravidade específica do gelo em 0 ° = 0,917 e, consequentemente, a gravidade específica da água em 0 ° = 0,9999;
• Com uma diminuição ainda maior da temperatura, o gelo se contrai, o que explica as rachaduras em grandes espaços de gelo;
• A capacidade calorífica do gelo é quase 2 vezes menor que a da água;
• O ponto de congelamento da água do mar é maior que o da água doce e é igual a ~ 1,80С (assumindo que a salinidade da água está no nível da média ponderada do oceano mundial).

Gelo e suas variedades

• Gelo do solo - gelo formado dentro dos limites da crosta terrestre;
• gelo do rio;
• Gelo formado quando os lagos congelam;
• Gelo marinho.

Aplicação de gelo

O gelo tem muitos usos econômicos. É usado para diminuir a temperatura dos produtos alimentícios, o que aumenta significativamente sua vida útil. É bastante óbvio que neste contexto a produção de gelo artificial, ou, se assim posso dizer, frio artificial, assume particular importância. Além disso, o gelo é amplamente utilizado na medicina, para fornecer e realizar vários procedimentos específicos. Os cubos de gelo são amplamente utilizados em procedimentos estéticos e na culinária, principalmente no preparo de bebidas.

O gelo é um material de construção para objetos tão importantes para o nosso planeta como as geleiras, que são indicadores e reguladores de muitos processos que ocorrem em nosso planeta. Nossa publicação é dedicada às geleiras -

Trabalho 1

Flocos de neve como um fenômeno da física

O trabalho foi feito por Daniil Kholodyakov

Objetivos: Saiba mais sobre flocos de neve de uma perspectiva MKT

Tarefas: compreender a natureza da formação dos flocos de neve

1. Formação de flocos de neve

2. formas de floco de neve

3. Simetria de cristal

4. Flocos de neve idênticos

5. Cor e luz

6. Materiais adicionais

1. Você já olhou para um floco de neve e se perguntou como ele é formado e por que é diferente de outros tipos de neve que você já viu?

Flocos de neve são uma forma especial de gelo de água. Flocos de neve se formam em nuvens que são feitas de vapor de água. Quando a temperatura é de 32°F (0°C) ou mais fria, a água passa de líquido para gelo. Vários fatores influenciam a formação de flocos de neve. Temperatura, correntes de ar, umidade - tudo isso afeta sua forma e tamanho. Sujeira e poeira podem se misturar na água e alterar o peso e a durabilidade dos cristais. Partículas de sujeira tornam um floco de neve mais pesado, podem torná-lo propenso a derreter e podem causar rachaduras e quebras no cristal. A formação de um floco de neve é ​​um processo dinâmico. Um floco de neve pode enfrentar muitas condições ambientais diferentes, às vezes derretendo, às vezes crescendo - a estrutura de um floco de neve está mudando constantemente.

2. Quais são as formas mais comuns de flocos de neve?

Normalmente, cristais hexagonais se formam em nuvens altas; agulhas ou cristais planos de seis lados se formam em nuvens de meia altura; e uma grande variedade de formas de seis lados se forma em nuvens baixas. Temperaturas mais frias criam flocos de neve com pontas mais afiadas nas laterais dos cristais e podem levar à ramificação da flecha. Os flocos de neve que aparecem em condições mais quentes crescem mais lentamente, resultando em uma forma mais suave e menos complexa.

0; -3°C - Placas hexagonais finas

3; -6° C - Agulhas

6; -10 ° C - Colunas ocas

dez; -12°C - Placas de setor (hexágonos com recessos)

12; -15°C - Dendritos (formas hexagonais de renda)

3. Por que os flocos de neve são simétricos?

Primeiro, nem todos os flocos de neve são iguais em todos os lados. Temperaturas irregulares, a presença de sujeira e outros fatores podem fazer com que um floco de neve fique torto. No entanto, é verdade que muitos flocos de neve são simétricos e muito complexos em estrutura. Isso ocorre porque a forma do floco de neve reflete a ordem interna das moléculas de água. Moléculas de água no estado sólido, como neve e gelo, formam ligações fracas (as chamadas ligações de hidrogênio) entre si. Esses arranjos ordenados resultam na forma simétrica e hexagonal do floco de neve. Durante a cristalização, as moléculas de água obedecem à força máxima de atração e as forças repulsivas são reduzidas ao mínimo. Consequentemente, as moléculas de água se alinham em determinados espaços em um determinado arranjo, de modo a ocupar o espaço e manter a simetria.

4. É verdade que não existem dois flocos de neve idênticos?

Sim e não. Dois flocos de neve nunca serão idênticos, até o número exato de moléculas de água, spin de elétrons, isótopos de hidrogênio e oxigênio e assim por diante. Por outro lado, dois flocos de neve podem ter a mesma aparência, e qualquer floco de neve provavelmente teve seu protótipo em algum momento da história. A estrutura de um floco de neve está mudando constantemente de acordo com as condições ambientais e sob a influência de muitos fatores, então parece improvável ver dois flocos de neve idênticos.

5. Se a água e o gelo são transparentes, por que a neve parece branca?

A resposta curta é que os flocos de neve têm tantas superfícies reflexivas que espalham a luz em todas as suas cores, e é por isso que a neve parece branca. A resposta longa tem a ver com a forma como o olho humano percebe a cor. Mesmo que uma fonte de luz não possa ser verdadeiramente "branca" (por exemplo, luz solar, luzes fluorescentes e incandescentes têm uma certa cor), o cérebro humano compensa a fonte de luz. Assim, embora a luz do sol seja amarela e a luz espalhada pela neve também seja amarela, o cérebro vê a neve o mais branca possível, porque toda a imagem recebida pelo cérebro tem uma tonalidade amarela, que é automaticamente subtraída.

Conclusões:

1. Flocos de neve são uma forma especial de gelo de água.

2. Temperatura, correntes de ar, umidade são fatores que afetam a forma e o tamanho de um floco de neve.

3. É a ordem das moléculas de água que determina a simetria do floco de neve.

estou em cristais de neve reais.

Trabalho 2

Gelo e água na natureza.

O trabalho foi feito por Guseva Alina

Objetivo: aprender algo novo.

Tarefas :

Considere os valores da água na natureza;

Compreender as propriedades e tipos de água;

Familiarize-se com as propriedades básicas do gelo de água;

Expanda seus conhecimentos sobre a água em geral.

Água (óxido de hidrogênio) é um composto inorgânico binário, a fórmula química é H2O. A molécula de água consiste em dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, que estão interligados por uma ligação covalente. Em condições normais, é um líquido límpido, incolor, inodoro e insípido. No estado sólido é chamado de gelo, neve ou geada, e no estado gasoso é chamado de vapor de água. A água também pode existir na forma de cristais líquidos.

Cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por água (oceanos, mares, lagos, rios, gelo) - 361,13 milhões de km2. Na Terra, aproximadamente 96,5% da água está nos oceanos (1,7% das reservas mundiais são subterrâneas, outros 1,7% nas geleiras e calotas polares da Antártida e da Groenlândia, uma pequena parte em rios, lagos e pântanos, e 0,001% nas nuvens). A maior parte da água da Terra é salgada e imprópria para agricultura e consumo. A participação de água doce é de cerca de 2,5%.

A água é um bom solvente altamente polar. Em condições naturais, contém sempre substâncias dissolvidas (sais, gases). A água é de fundamental importância na criação e manutenção da vida na Terra, na estrutura química dos organismos vivos, na formação do clima e do tempo. É a substância mais importante para todos os seres vivos do planeta Terra.

Na atmosfera do nosso planeta, a água está na forma de pequenas gotículas, em nuvens e neblina, e também na forma de vapor. Durante a condensação, é removido da atmosfera na forma de precipitação (chuva, neve, granizo, orvalho). A água é uma substância extremamente comum no espaço, porém, devido à alta pressão intralíquida, a água não pode existir em estado líquido no vácuo do espaço, razão pela qual se apresenta apenas na forma de vapor ou gelo.

Tipos de água.

A água na Terra pode existir em três estados principais - líquido, gasoso e sólido, e adquirir várias formas que podem coexistir simultaneamente entre si: vapor de água e nuvens no céu, água do mar e icebergs, geleiras e rios na superfície da terra , aquíferos na terra. A água é frequentemente dividida em tipos de acordo com vários princípios. De acordo com as peculiaridades de origem, composição ou aplicação, eles distinguem, entre outras coisas: água mole e dura - de acordo com o teor de cátions de cálcio e magnésio. De acordo com os isótopos de hidrogênio na molécula: leve (em composição, quase corresponde ao comum), pesado (deutério), água superpesada (trítio). Também se distinguem: água fresca, chuva, mar, mineral, salobra, potável, torneira, destilada, deionizada, isenta de pirogênio, sagrada, estruturada, derretida, subterrânea, residual e superficial.

propriedades físicas.

Água em condições normais mantém um estado líquido de agregação, enquanto compostos de hidrogênio semelhantes são gases (H2S, CH4, HF). Devido à grande diferença na eletronegatividade dos átomos de hidrogênio e oxigênio, as nuvens de elétrons são fortemente deslocadas em direção ao oxigênio. Por isso, a molécula de água tem um grande momento de dipolo(D = 1,84, perdendo apenas para o ácido cianídrico). Na temperatura de transição para o estado sólido, as moléculas de água são ordenadas, nesse processo, os volumes de vazios entre as moléculas aumentam e a densidade total da água diminui, o que explica o motivo menor densidade da água na fase de gelo. A evaporação, por outro lado, quebra todas as ligações. Quebrar ligações requer muita energia, e é por isso que a água a maioria alta capacidade de calor específico entre outros líquidos e sólidos. São necessários 4,1868 kJ de energia para aquecer um litro de água em um grau. Devido a esta propriedade, a água é frequentemente usada como refrigerante. Além de sua alta capacidade calorífica específica, a água também possui altos valores de calor específico Derretendo(a 0°C - 333,55 kJ/kg) e vaporização(2250 kJ/kg).

A água também tem alta tensão superficial entre os líquidos, perdendo apenas para o mercúrio. A viscosidade relativamente alta da água se deve ao fato de que as ligações de hidrogênio impedem que as moléculas de água se movam em velocidades diferentes. Água é bom solvente para substâncias polares. Cada molécula de soluto é cercada por moléculas de água, e as partes carregadas positivamente da molécula do soluto atraem átomos de oxigênio, e as partes carregadas negativamente atraem átomos de hidrogênio. Como a molécula de água é pequena em tamanho, muitas moléculas de água podem envolver cada molécula de soluto. potencial elétrico negativo da superfície.

Água pura - bom isolante. Porque a água é boa solvente, certos sais são quase sempre dissolvidos nele, ou seja, íons positivos e negativos estão presentes na água. Como resultado, a água conduz eletricidade. A condutividade elétrica da água pode ser usada para determinar sua pureza.

A água tem índice de refração n=1,33 na faixa óptica. No entanto, absorve fortemente a radiação infravermelha e, portanto, o vapor d'água é o principal gás natural de efeito estufa responsável por mais de 60% do efeito estufa.

Gelo - água em estado sólido de agregação. O gelo às vezes é chamado de algumas substâncias em estado sólido de agregação, que tendem a ter uma forma líquida ou gasosa à temperatura ambiente; em particular, gelo seco, gelo de amônia ou gelo de metano.

Propriedades básicas do gelo de água.

Atualmente, são conhecidas três variedades amorfas e 15 modificações cristalinas de gelo. A estrutura cristalina a céu aberto desse gelo leva ao fato de que sua densidade (igual a 916,7 kg / m a 0 ° C) é menor que a densidade da água (999,8 kg / m) à mesma temperatura. Portanto, a água, transformando-se em gelo, aumenta seu volume em cerca de 9%. O gelo, sendo mais leve que a água líquida, forma-se na superfície dos corpos d'água, o que impede o congelamento da água.

Alto calor específico de fusão gelo, igual a 330 kJ/kg, é um fator importante na circulação de calor na Terra. Então, para derreter 1 kg de gelo ou neve, você precisa de tanto calor quanto necessário para aquecer um litro de água em 80 ° C. O gelo ocorre na natureza na forma de gelo propriamente dito (continental, flutuante, subterrâneo), bem como na forma de neve, geadas, etc. Sob a influência de seu próprio peso, o gelo adquire propriedades plásticas e fluidez. O gelo natural geralmente é muito mais limpo que a água, pois quando a água cristaliza, as moléculas de água são as primeiras a entrar na rede.

À pressão atmosférica normal, a água solidifica a 0°C e ferve (transforma-se em vapor de água) a 100°C. Quando a pressão diminui, a temperatura de fusão (fusão) do gelo aumenta lentamente e o ponto de ebulição da água diminui. A uma pressão de 611,73 Pa (cerca de 0,006 atm), os pontos de ebulição e fusão coincidem e tornam-se iguais a 0,01 ° C. Essas pressões e temperaturas são chamadas de água de ponto triplo . Em pressões mais baixas, a água não pode estar no estado líquido e o gelo se transforma diretamente em vapor. A temperatura de sublimação do gelo cai com a diminuição da pressão. Em alta pressão, há modificações de gelo com pontos de fusão acima da temperatura ambiente.

À medida que a pressão aumenta, a densidade do vapor de água no ponto de ebulição também aumenta, enquanto a da água líquida diminui. A uma temperatura de 374 °C (647 K) e uma pressão de 22,064 MPa (218 atm), a água passa ponto crítico. Neste ponto, a densidade e outras propriedades da água líquida e gasosa são as mesmas. Em pressões e/ou temperaturas mais altas, a diferença entre a água líquida e o vapor de água desaparece. Este estado agregado é chamado fluido supercrítico».

A água pode estar em estados metaestáveis vapor supersaturado, líquido superaquecido, líquido super-resfriado. Esses estados podem existir por muito tempo, mas são instáveis ​​e ocorre uma transição ao contato com uma fase mais estável. Por exemplo, você pode obter um líquido superresfriado resfriando água pura em um recipiente limpo abaixo de 0 ° C, no entanto, quando um centro de cristalização aparece, a água líquida rapidamente se transforma em gelo.

Dados .

Em média, o corpo de plantas e animais contém mais de 50% de água.

A composição do manto da Terra contém 10 a 12 vezes mais água do que a quantidade de água nos oceanos.

Se todas as geleiras derretessem, então o nível da água nos oceanos da Terra subiria 64 m e cerca de 1/8 da superfície terrestre seria inundada com água.

Às vezes, a água congela a uma temperatura positiva.

Sob certas condições (dentro de nanotubos), as moléculas de água formam um novo estado no qual retêm a capacidade de fluir mesmo em temperaturas próximas ao zero absoluto.

A água reflete 5% dos raios do sol, enquanto a neve reflete cerca de 85%. Apenas 2% da luz solar penetra sob o gelo do oceano.

A cor azul da água límpida do oceano é devido à absorção seletiva e dispersão da luz na água.

Com a ajuda de gotas de água das torneiras, você pode criar uma tensão de até 10 kilovolts, o experimento é chamado de "Kelvin Dropper".

A água é uma das poucas substâncias na natureza que se expande à medida que muda de líquido para sólido.

Conclusões:

A água retém um estado líquido de agregação, tem um grande momento dipolar, grande capacidade de calor específico, valor de vaporização, alta tensão superficial, potencial elétrico de superfície negativo, é um bom isolante e solvente.

Literatura

1. Água // Dicionário Enciclopédico de Brockhaus e Efron: Em 86 volumes (82 volumes e 4 adicionais). - São Petersburgo, 1890-1907.

2. Losev K.S. Água. - L.: Gidrometeoizdat, 1989. - 272 p.

3. Hidrobiontes na autopurificação de águas e migração biogênica de elementos. - M.: MAKS-Press. 2008. 200 p. Prefácio do membro correspondente RAS V. V. Malakhov. (Série: Ciência. Educação. Inovações. Edição 9). ISBN 978-5-317-02625-7.

4. Sobre algumas questões de manutenção da qualidade da água e sua autopurificação // Recursos hídricos. 2005. Vol. 32. No. 3. S. 337-347.

5. Andreev VG O efeito da interação de troca de prótons na estrutura da molécula de água e na força da ligação de hidrogênio. Materiais da V Conferência Internacional "Problemas Atuais da Ciência na Rússia". - Kuznetsk 2008, v.3 S. 58-62.