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一种司空见惯的物质“水”,为什么说是自然界最复杂物质之一?

 启云_9137 2020-08-05

水,好奇怪

正如标题所言,是真的太复杂了,据科学家表明它几乎有七十多条“反常特性”,即便是现实生活中几乎无处不在,大家眼中司空见惯的水,却被称为自然界最复杂的物质之一。

一种司空见惯的物质“水”,为什么说是自然界最复杂物质之一?

科学家透过更深层次的视野,探讨水的性质和奥秘,可能对于我们来说有些陌生,但是不可否认水的世界实在太奇怪了,究竟如何奇怪,让我们一探究竟。

先带大家来到地球上的极寒之地,南极,作为温度非常低的领域,一般很多水都结成了冰川存在,可是这么冷的天气,鱼儿竟然还能在水里游行生存,这是为什么呢?

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根据科学家的研究发现了在南极地区的鱼儿,解剖得知血管里存在着一种神奇的物质,它能有效抑制冰天雪地里的水结成冰,它就是抗冻蛋白,南极鱼因为有这个先天存在的东西,能够在极寒之地自由自在的活动。

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第二要说的就是“水在4℃的时候密度最大”。按理来说,许多物质从液态变成固态体积减小,可是水水恰恰相反,水变成冰不仅体积变大,密度还减小了,另外一个奇怪就是热水竟然比冷水还快结冰,这涉及物理和化学过程得用更深的科学去探讨。

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而经过科学家总结,水有七十多条反常性,热缩冷涨可能在现实中比较多人知道,但是像高熔点还有高比热等特性怕是很多人不熟知吧,在这些特性当中,好多也是科学家还在研究当中的难解之题。

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水有量子效应

学过化学的我们对水的化学组成都很熟悉,就是简单的由三个原子组成的分子,但是在深究其中,我们会发现水的结构比我们所了解的复杂的多,它具有一定的量子效应。

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那就是它的原子当中,氢原子处在的空间结构,位置上有一定的涨落,即它没有一个确切的分布位置,只能有大概的分布。

也正是因为水具有的量子效应让水在一定程度上表现出许多反常的特性,但正是因为有了氢原子位置上的涨落,我们人才有可能存在,地球上的生物才有可能存在,如果没有量子效应,那么就不会有很多化学反应,或者说运动变化减少一千倍。

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那么这里就不得不提有些商家提出的“量子水”对我们人体有益,也不过是一种“炒作”来的,用概念炒作,实际上每一瓶水本身就具有量子效应,也可以称作是量子水,不过是商家“移花接木”的一种手法罢了。

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当我们探究出了水具有复杂性这个结论,再去深入探究,会发现水与水之间也存在着一种相互作用,这种作用常见到人们经常忽略,那就是有吸引作用的“氢键”。

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氢键与氢键之间构成了一种水的网络系统,它所具有的灵活性和方向性就构成了一种相对复杂的氢键网络,这对于我们探秘水的反常特质具有非常重要的作用。

三种物相的水

我们看到的水形态也有所区分,比如说冰的时候是“固相”,但是科学家称之为“冰相”,另外两种便是液相和气相。这三种不同状态下的物相,拥有不同的特点。

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我们看在低温下,凝固成冰箱的水,往往它的网络结构是有规则和次序的网络状,水分子们整整齐齐,规规矩矩的排列,就像一个乖孩子,拥有自己所在的位置。

而液相只需要在冰上更高一些气温就会转化,通过气温升高,冰融化成为液相的水,往往没有规律,也没有次序,就像我们说分散的。

而探究气相的形成,就是受到高温的烘烤之中,水分子之间的距离隔了老远,彼此之间构成的氢键被打断了,也就没有所谓的相互作用了,完全呈现出普通的气态。

但是细分,如今科学家研究出了十八种冰相,而水处于液相的时候最为复杂,也是我们常常探究的,也是如今非常多人争议的一个结构。

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如果说,把水放置在一种非常纯净的环境之中,我们就可以看到一个个实空间图像中的水分子,在向我们比“V”耶的形态结构。

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结语

水,究竟有多复杂,到现在还是需要研究的大学问,科学家们在夜以继日的研究中逐渐探讨出水的复杂性还有存在的七十多种反常特性值得人们的关注,了解这个我们生命体,甚至是全球都非常普遍但重要的物质,还是一个任重道远的过程。

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