Qual é a diferença entre moléculas de água e moléculas de gelo?

O conceito de uma molécula (e as idéias derivadas dela sobre a estrutura molecular da matéria, a estrutura da própria molécula) torna possível entender as propriedades das substâncias que criam o mundo. Modernos, bem como cedo, estudos físico-químicos são baseados e baseados na grande descoberta da estrutura molecular atômica da matéria. A molécula é um "detalhe" único de todas as substâncias, cuja existência foi sugerida por Demócrito. Portanto, é precisamente sua estrutura e inter-relação com outras moléculas (formando uma certa estrutura e composição) que determina / explica todas as diferenças entre substâncias, seu tipo e propriedades.

A própria molécula, não sendo o menor constituinte de uma substância (que é um átomo), tem uma certa estrutura, propriedades. A estrutura da molécula é determinada pelo número de átomos definidos e pela natureza da ligação (covalente) entre eles. Esta composição é inalterada, mesmo que a substância seja convertida em outro estado (por exemplo, acontece com a água - isso será discutido mais adiante).

A estrutura molecular de uma substância é fixada por uma fórmula que fornece informações sobre átomos, seu número. Além disso, as moléculas que constituem a substância / corpo não são estáticas: elas próprias são móveis - os átomos giram, interagindo entre si (atraem / repelem).

Características da água, sua condição

A composição de uma substância como a água (assim como sua fórmula química) é familiar a todos. Cada uma de suas moléculas consiste de três átomos: um átomo de oxigênio, denotado pela letra "O", e átomos de hidrogênio - o latim "H", na quantidade de 2. A forma da molécula de água não é simétrica (semelhante a um triângulo isósceles).

Molécula de água

A água, como substância que compõe suas moléculas, reage ao "ambiente" externo, os indicadores ambientais - temperatura, pressão. Dependendo do último, a água pode mudar o estado, dos quais existem três:

  1. O estado natural mais usual para a água é líquido. A estrutura molecular (diidrol) de uma ordem peculiar na qual moléculas únicas preenchem (por ligações de hidrogênio) vazios.
  2. Um estado de vapor no qual a estrutura molecular (hidrol) é representada por moléculas únicas entre as quais não se formam ligações de hidrogênio.
  3. O estado sólido (na verdade gelo) tem uma estrutura molecular (trihidrol) com ligações de hidrogênio fortes e estáveis.

Além dessas diferenças, é claro, existem diferentes maneiras de "transição" de uma substância de um estado (líquido) para outro. Essas transições transformam a substância e provocam a transferência de energia (liberação / absorção). Entre eles estão processos diretos - a conversão de água líquida em vapor (evaporação), em gelo (congelamento) e reverso - em líquido a partir de vapor (condensação), de gelo (fusão). Além disso, o estado da água - vapor e gelo - pode transformar um no outro: sublimação - gelo a vapor, sublimação - o processo inverso.

A especificidade do gelo como um estado de água

É amplamente sabido que o gelo congela (transformado da água) quando ele cruza a temperatura na direção de reduzir a borda a zero graus. Embora, neste fenômeno compreensível, existam algumas nuances. Por exemplo, o estado do gelo é ambíguo, seus tipos e modificações são diferentes. Eles diferem principalmente nas condições em que surgem - temperatura, pressão. Já existem quinze dessas modificações.

O gelo em suas várias formas tem uma estrutura molecular diferente (as moléculas são indistinguíveis das moléculas de água). Gelo natural e natural, na terminologia científica referida como gelo Ih - uma substância com uma estrutura cristalina. Ou seja, cada molécula com seus quatro "vizinhos" ao seu redor (a distância entre todos é igual) cria uma forma geométrica de um tetraedro. Outras fases do gelo têm uma estrutura mais complexa, por exemplo, a estrutura altamente ordenada do gelo trigonal, cúbico ou monoclínico.

As principais diferenças entre o gelo e a água ao nível molecular

O primeiro e não diretamente relacionado à estrutura molecular da água e do gelo é a diferença entre eles - um indicador da densidade de uma substância. A estrutura cristalina inerente ao gelo, quando formada, contribui para uma diminuição simultânea da densidade (de um indicador de quase 1000 kg / m³ para 916, 7 kg / m³). Isso estimula um aumento no volume de 10%.

A principal diferença está na estrutura molecular desses estados agregativos de água (líquido e sólido) na quantidade, tipo e força das ligações de hidrogênio entre as moléculas . No gelo (estado sólido) combinam cinco moléculas e as ligações de hidrogênio propriamente ditas são mais fortes.

As moléculas das substâncias da água e do gelo, como mencionado anteriormente, são as mesmas. Mas nas moléculas de gelo, um átomo de oxigênio (para criar uma "rede" cristalina de uma substância) forma ligações de hidrogênio (duas) com moléculas "vizinhas".

Distingue a substância da água em seus diferentes estados (agregado), não apenas a estrutura do arranjo das moléculas (estrutura molecular), mas também seu movimento, a força da relação / atração entre elas. Moléculas de água no estado líquido são bastante fracamente atraídas, garantindo a fluidez da água. No gelo sólido, a atração de moléculas é a mais forte, portanto sua atividade física é pequena (garante a constância da forma do gelo).

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