Шла
до войны на экранах кинотеатров веселая комедия «Волга-Волга». И был в
ней неунывающий водовоз, который распевал, подстегивая ленивых лошадей:
Потому что без воды —
И ни туды и ни сюды…
Зрители улыбались, песенка даже вошла в поговорку.
А если хотите, в этой непритязательной напевке скрыт, как говорят философы, глубочайший подтекст.
Ибо вода для жизни — это вещество номер один. H2O.
Атом кислорода плюс два атома водорода. Едва ли не первая химическая
формула, которую узнает каждый. Попробуем себе представить, какой вид
имела бы наша планета, исчезни с нее внезапно вода.
…Мрачные зияющие «глазницы» морских и
океанских впадин, покрытых толстым слоем солей, некогда растворенных в
воде. Пересохшие русла рек, навек замолкнувшие родники. Горные породы,
рассыпавшиеся в прах: ведь в их состав входило большое количество воды.
Ни кустика, ни цветочка, ни единого живого существа на мертвой Земле. И
над ней безоблачное небо жуткого, необычного цвета.
Казалось бы, простейшее соединение, а без воды никакая жизнь — ни разумная, ни неразумная — невозможна.
Давайте разберемся — почему?
Прежде всего вода самое что ни на есть удивительное химическое соединение на свете.
Когда Цельсий изобрел свой термометр, он
положил в основу устройства две величины, или две константы:
температуру кипения воды и температуру ее замерзания. Первую посчитал
равной 100 градусам, вторую — нулю. И разделил промежуток между этими
крайними точками на 100 частей. Так появился на свет первый прибор для
измерения температуры. Но что бы подумал Цельсий, если бы знал: на деле-то вода должна замерзать отнюдь не при нуле градусов, а кипеть не при ста?
Современные ученые установили: вода в
этом случае выступает в роли великого обманщика. Она самое аномальное
соединение на земном шаре.
Вот что говорят ученые: вода должна
закипать при температуре на 180 градусов более низкой. При минус 80
градусах. Во всяком случае, закипать при подобной антарктической
температуре предписывают ей правила распорядка, царящие в периодической
системе.
Свойства элементов, входящих в ту или
иную группу периодической системы, изменяются довольно закономерно,
когда мы переходим от легких элементов к тяжелым. Скажем, температуры
кипения. Свойства соединений меняются тоже не бог весть как. Они зависят
от положения элементов, из которых построены молекулы, в таблице
Менделеева. В том числе и свойства водородных соединений, гидридов
элементов, входящих в одну и ту же группу.
Воду можно назвать гидридом кислорода.
Кислород — член шестой группы. Здесь располагаются сера, селен, теллур,
полоний. Молекулы их гидридов устроены одинаково с молекулой воды: H2S, H2Se, H2Te, H2Рo.
Для каждого из них известны температуры кипения, они довольно правильно
изменяются при переходе от серы к ее более тяжелым собратьям. И вот что
оказывается: температура кипения воды из этого ряда весьма резко
выпадает. Она гораздо выше, чем ей положено. Вода словно не желает
считаться с правилами поведения, что установлены для таблицы Менделеева.
На 180 градусов откладывает она процесс своего перехода в парообразное
состояние. И это первая удивительная аномалия воды.
Вторая связана с ее замерзанием. Статут
периодической системы предписывает: вода должна затвердевать при
температуре 100 градусов ниже нуля. Вода это требование жестоко нарушает
и превращается в лед при нуле градусов.
И вот к какому любопытному выводу
приводит это своеволие воды: на Земле ее жидкое и твердое состояние
является ненормальным. «По штату» ей следовало бы пребывать лишь в виде
пара. Вообразите себе мир, где свойства воды подчинялись бы строгим
закономерностям периодической системы. Для фантастов этот уникальный
факт — весьма благодатная почва для написания увлекательных романов и
повестей. Для нас же с вами, как и для ученых, лишнее подтверждение, что
менделеевская таблица куда более сложное сооружение, чем может
показаться на первый взгляд. И характеры ее обитателей очень уж
напоминают характеры живых людей, их просто нельзя ограничить
определенными рамками. У нашей воды характер своевольный…
Но почему?
Потому, что молекулы воды устроены
особенным образом и благодаря этому обладают необычайно сильной
способностью притягиваться друг к другу. Тщетно мы стали бы искать в
стакане воды молекулы-одиночки. Они образуют группы, которые ученые
называют ассоциациями. И формулу воды правильнее было бы записать (H2O)n, где n — обозначает число молекул в ассоциации.
Разрываются эти ассоциативные связи
между молекулами воды с очень большим трудом. Потому она и плавится и
кипит при гораздо более высоких температурах, чем следовало бы ожидать. |