Tiedän perinteisen selityksen, jonka mukaan jäällä on suuria välilyöntejä $ \ ce {H2O} $ -molekyylien välillä, koska vetysidos antaa sille avoimen rakenteen. Mutta mitä tekemistä avoimella rakenteella on vetysidoksen kanssa? Miksi ei ole samanlaista ilmiötä muissa lajeissa, jotka sitoutuvat vetyyn, kuten $ \ ce {HF} $ tai $ \ ce {NH3} $?
Kommentit
- Katso tämä viesti .
- Tämä ei varmasti ' t vastaa kysymyksesi, mutta FYI on se, että ' on myytti, että paisuminen jäätymisen yhteydessä on ominaista vain vedelle. On olemassa useita orgaanisia yhdisteitä, joille on kyse, myös puhtaita elementtejä, jotka selvästi ei vetysidos, kuten gallium, antimoni, germanium, pii ja paljon muuta.
- En saa ' saada, miksi vetysidos aiheuttaa jotenkin jään avoin rakenne.
vastaus
Seuraava on kuva tavallisen jään (jää I) kuusikulmaisesta kristallimuodosta $ _h $) otettu SS Zumdahlilta, Chemistry, 3. painos, tekijänoikeus © 1993, DC Heath and Company:
Huomaa, että katkoviivat edustavat vetysidoksia. Nestemäisellä vedellä on todellakin samanlainen ”avoin” rakenne myös vetysidoksen takia. Nestemäisen veden tapauksessa vetysidokset eivät ole jäykkiä ja puolipysyviä kuin jäässä. Joten kuvittele, että yllä olevassa kuvassa vetysidosverkko romahtaa. Näin tapahtuu, kun läsnä on riittävästi lämpöenergiaa jäykkien vetysidosten rikkomiseksi, mikä johtaa sulamiseen. On selvää, että kun jäissä oleva vankka vetysidos ei enää pakota tätä kristallirakennetta paikoilleen, se voi romahtaa itsensä, mikä johtaa suurempaan vesimolekyylien tiheyteen.
Näin ollen veden nestemäinen muoto, vaikka se on sitoutunut ohimenevään vetysidokseen, ei ole niin avoin ja laajentunut kuin pidettäessä sen kiinteässä muodossa jäykällä, puolipysyvällä vetyliitoksella.
vastaus
Muiden vastausten lisäksi huomaa, että ”hunajakennorakenne”, joka on vastuussa alentuneesta tiheydestä jäätymisen yhteydessä, ei ole pyhä Se voidaan romahtaa sulamatta korkealla paineella, joka alkaa noin 200 MPa: sta. Nämä ovat korkeapainejääfaaseja , joista tunnetaan noin tusina. Kaikki nesteen kanssa tasapainossa olevat, lukuun ottamatta matalapaineista Ice $ I_h $ -vaihetta, ovat tiheämpiä kuin neste, jonka kanssa ne ovat tasapainossa; joten veden sulamispiste alkaa nousta, kun olemme saavuttaneet Ice $ III -kynnyksen $ noin -22 ° C: ssa ja 210 MPa: ssa.
Voimme myös mennä toiseen suuntaan, jolloin syntyy jäärakenteita, jotka ovat vielä avoimempia ja tiheämpiä kuin Ice $ I_h $. Tällaisia vaiheita ei toteuteta puhtaana Vesi, mutta esiintyy klatraateissa, kuten hyvin tunnetussa metaaniklatraatissa .
Vastaa
Vetysidokset pitävät vesimolekyylit paikallaan kiinteässä faasissa
Jään rakenne on säännöllinen avoin vesimolekyylien runko, joka on järjestetty hunajakennon tapaan
Kun se sulaa, runko romahtaa ja vesimolekyylit pakkautuvat lähemmäs toisiaan, mikä tekee nestemäisestä vedestä tiheämpää