বরফ এবং জলীয় বাষ্প আঁকার অণুর গঠন। বরফ গঠন। সুতরাং, আসুন জলের অণুর গঠন সম্পর্কে সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য ধারণাগুলি বিবেচনা করি
টম হেনিগান
স্নোফ্লেক্স একটি বাস্তব স্থাপত্য অলৌকিক ঘটনা!
হাজার হাজার বছর আগে ঈশ্বর চাকরিকে জিজ্ঞাসা করেছিলেন: "তুমি কি তুষার স্টোরেজ এলাকায় গিয়েছ?"
সেই সময়ে বসবাসকারী কেউ তুষার সঞ্চয় সম্পর্কে সবকিছু জানতে পারে না। কিন্তু অণুবীক্ষণ যন্ত্রের আবিষ্কারের ফলে তুষার স্ফটিকগুলির জটিলতাকে সম্পূর্ণরূপে উপলব্ধি করা সম্ভব হয়েছিল। আমাদের উপভোগ এবং অন্বেষণ করার জন্য এই স্বচ্ছ ধন বিলিয়ন পৃথিবীতে প্রতিদিন পড়ে। আর অন্যের মতো কেউ নেই!
এটা বিশ্বাস করা হয় যে এক ঘনমিটার তুষারে প্রায় 350 মিলিয়ন তুষারফলক রয়েছে! তাদের প্রত্যেকের একটি ষড়ভুজ আকৃতি এবং একটি স্ফটিক মত গঠন আছে। কয়েক শতাব্দী ধরে, বিজ্ঞানীরা বোঝার চেষ্টা করছেন: এই আকৃতিটি কোথা থেকে এসেছে, প্রতিসাম্যকে কী প্রভাবিত করে এবং প্রতিটি তুষারকণার জন্য কেন এটি আলাদা?
চীনা প্রকৃতিবিদরা ইউরোপীয়রা এটি আবিষ্কার করার কয়েক হাজার বছর আগে তুষারফলকের ষড়ভুজ প্রকৃতি আবিষ্কার করতে সক্ষম হয়েছিল। 1611 সালে, জার্মান জ্যোতির্বিজ্ঞানী জোহানেস কেপলার কীভাবে তুষারপাতের জটিল আকারগুলি তৈরি হয়েছিল তা দেখে বিস্মিত হয়েছিলেন এবং এটি 1920 এর দশক পর্যন্ত এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফির বিকাশের সাথে ছিল না যে গবেষকরা তুষার স্ফটিকগুলির গঠন অধ্যয়ন করতে সক্ষম হন। পারমাণবিক স্তর।
প্রাপ্ত তথ্যের প্রতিটি ছোট অংশ স্নোফ্লেকের মধ্যে থাকা আশ্চর্যজনক রহস্যের আরেকটি দিক প্রকাশ করে।
তুষার একটি বাস্তব স্থাপত্য অলৌকিক ঘটনা!
জলীয় বাষ্প হলে তুষার স্ফটিক মেঘে তৈরি হয়। জলের অণুগুলি একটি ষড়ভুজ জালিতে একত্রিত হয়। নতুন অণু যুক্ত হওয়ার সাথে সাথে স্ফটিকটি বড় হয়। রুক্ষ কোণার অঞ্চলগুলি "মসৃণ" অঞ্চলগুলির চেয়ে দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যার ফলে তুষারফলকগুলি জটিল আকার ধারণ করে। ক্রিস্টাল বাড়ার সাথে সাথে, প্রতিসম এবং সুন্দর নিদর্শন. এত পাতলা এবং ছোট, তুষারফলক দেখতে তারার মতো বা অনেক ভঙ্গুর টিপস সহ একটি সূঁচের মাথা (চিত্র 1)। ছবিতে স্নোফ্লেক্সের আকারটি কেবল আশ্চর্যজনক। আপনি নিঃশ্বাসে তাদের দিকে তাকান!
চিত্র 1।অণুগুলি এমনভাবে সারিবদ্ধ হয় যে সুন্দর স্ফটিক গঠিত হয়, যার প্রত্যেকটি কেবল অনন্য। তুষারফলকগুলি তাদের নকশায় আশ্চর্যজনক প্রতিসাম্য প্রদর্শন করে, যা নির্দেশ করে যে ঈশ্বর তাদের সৃষ্টি করেছেন।
প্রতিটি স্বতন্ত্র বরফ স্ফটিক আক্ষরিক অর্থে লক্ষ লক্ষ জলের অণু দ্বারা গঠিত। যখন তারা মেঘ থেকে দূরে সরে যায় এবং নিচে পড়ে যায়, তারা বিভিন্ন তাপমাত্রার মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলস্বরূপ তারা বিভিন্ন ধরণের আকার অর্জন করে। অতএব, প্রতিটি তুষার স্ফটিক অন্য থেকে আলাদা। (সেমি. কিভাবে তুষারপাতের জন্ম হয়).
প্রকৃতপক্ষে, বরফের ভান্ডার রয়েছে, যেমনটি ঈশ্বর 4000 বছর আগে বলেছিলেন।
চিত্র 2।একটি স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ দিয়ে তোলা একটি তুষার স্ফটিকের ছবি। তারা, রংধনু, ফুল এবং ঈশ্বরের অনেক সৃষ্টির মতোই, তুষারকণা আমাদের মনে করিয়ে দেয় যে আমাদের সৃষ্টিকর্তা সত্যিই সৌন্দর্য পছন্দ করেন।
সীমাহীন সৃজনশীলতা
স্নোফ্লেক্স আমাদের ঈশ্বরের চরিত্র সম্পর্কে কিছু বলে: ঈশ্বর সৌন্দর্য ভালবাসেন! এবং তিনি আমাদের প্রত্যেককে ভালোবাসেন, কারণ তিনি আমাদের এটি চিন্তা করার সুযোগ দিয়েছেন।
তুষার স্ফটিকগুলির ষড়ভুজ গঠনের জটিলতা এবং পরিপূর্ণতা, সেইসাথে স্বতন্ত্র অণুগুলি যেভাবে একে অপরের সাথে বারবার সংযোগ করে, তা নির্দেশ করে যে ঈশ্বর তাদের সৃষ্টি করেছেন।
এটি আকর্ষণীয় যে, প্রাকৃতিক তুষার থেকে ভিন্ন, মানবসৃষ্ট কৃত্রিম তুষারগুলিতে এত জটিল এবং সুন্দর কাঠামো নেই। মানে বরফের এমন সৌন্দর্য থাকার কথা ছিল না। এবং এটি আমাদের সৃষ্টিকর্তার চরিত্র সম্পর্কে কিছু বলে: ঈশ্বর সৌন্দর্য ভালবাসেন! এবং তিনি আমাদের প্রত্যেককে ভালোবাসেন, কারণ তিনি আমাদের এটি চিন্তা করার সুযোগ দিয়েছেন।
স্নোফ্লেক্সের গঠন ঈশ্বরের অসীম চাতুর্যের আরেকটি প্রকাশ। ঠিক যেমন প্রতিটি তুষার স্ফটিকের নিজস্ব অনন্য আকৃতি এবং প্যাটার্ন রয়েছে, প্রতিটি মানুষের আত্মা আমাদের প্রভুর কাছে অনন্য এবং বিশেষ.
বরফ স্ফটিক আমাদের আধ্যাত্মিক জিনিস শেখায়. প্রতিটি তুষার স্ফটিক যেমন নিজস্ব অনন্য আকৃতি এবং প্যাটার্ন আছে, তেমনি প্রতিটি মানুষের আত্মা আমাদের প্রভুর কাছে অনন্য এবং বিশেষ।
সৃষ্টির সত্যতা এবং স্রষ্টার মহত্ত্ব সম্পর্কেও চিন্তা করুন। সর্বোপরি, এগুলি কেবল স্নোফ্লেক্স - সৃষ্টির একটি ক্ষুদ্র অংশ। আর ডিজাইনের এমন জটিলতা ও সৌন্দর্য! কে ভেবেছিল?! তাহলে লক্ষ লক্ষ জীব এবং সমগ্র সৃষ্ট মহাবিশ্বের মাহাত্ম্য সম্পর্কে আমরা কী বলব! এটি জীবন্ত ঈশ্বরের অংশগ্রহণ ব্যতীত, সমস্ত কিছু নিজেই সৃষ্টি করেছে বলে বিশ্বাস করার মূর্খতাও প্রদর্শন করে।
সুন্দর স্নোফ্লেক্স সৌন্দর্যের ঈশ্বরের সাক্ষ্য দেয়
তারা, রংধনু, ফুল এবং ঈশ্বরের অন্যান্য অনেক সৃষ্টির মতো, তুষারকণা আমাদের মনে করিয়ে দেয় যে আমাদের সৃষ্টিকর্তা সত্যিই সৌন্দর্য ভালবাসেন। এমনকি পাপের দ্বারা জগতের আক্রমণের ফলে, আমাদের চিন্তা করার জন্য এটিতে এখনও অনেক অস্পৃশ্য সৌন্দর্য অবশিষ্ট রয়েছে।
তুষারপাতের ফটোগ্রাফগুলিতে আমরা যে সুন্দর নিদর্শনগুলি দেখি তা আমাদের তাদের রহস্য উদ্ঘাটন করতে আরও আগ্রহী করে তুলতে পারে। ঈশ্বরের সুন্দর হাতের কাজ উপভোগ করার ক্ষেত্রে, সত্য হল, "আমরা এখনও কিছুই দেখিনি।" আমি বিশ্বাস করি যে আমরা যখন আমাদের স্বর্গীয় বাড়িতে পৌঁছাব তখন আমরা সর্বোচ্চ সৌন্দর্য দেখতে পাব। এবং এই সৌন্দর্য আমাদের হবে যদি আমরা আমাদের আত্মাকে ত্রাণকর্তা যীশুর প্রতি বিশ্বাস করি, যিনি আমাদের পাপ থেকে ধুয়ে ফেলতে পৃথিবীতে এসেছিলেন।
তুষার স্ফটিক এবং ব্যক্তিগত আধ্যাত্মিক অভিজ্ঞতার বিজ্ঞানী
ডঃ ল্যারি ভার্ডমিম্যান* এর সাথে একটি সাক্ষাৎকার থেকে:
"বরফের স্ফটিক সম্পর্কে দুটি জিনিস রয়েছে যা আমাকে অবাক করে।
প্রথমত, তাদের সৌন্দর্য। আপনি যদি ঘনিষ্ঠভাবে তাকান, আপনি দুর্দান্ত নিদর্শন দেখতে পাবেন। এখানে 100 টিরও বেশি প্রধান ধরণের বরফ স্ফটিক রয়েছে এবং সেগুলি সবই সুন্দর। এটি আমাদের ঈশ্বরের চরিত্র সম্পর্কে কিছু বলে: ঈশ্বর সৌন্দর্য ভালবাসেন!
এবং তিনি আমাদের প্রত্যেককে ভালোবাসেন, কারণ তিনি আমাদের এটি চিন্তা করার সুযোগ দিয়েছেন। এবং এটি আমাদের প্রত্যেকের সাথে অনুরণিত হয়। এটি বরফের স্ফটিকগুলি যেভাবে গঠন করা হয় তাতে দেখা যায়, কীভাবে পৃথক অণুগুলি প্রাকৃতিকভাবে একে অপরের সাথে বারবার সংযুক্ত হয়। এসবই সাক্ষ্য দেয় যে প্রভু তাদের সৃষ্টি করেছেন।
দ্বিতীয়ত, তারা আমাদের আধ্যাত্মিক বিষয় শেখায়। প্রতিটি তুষার স্ফটিক যেমন নিজস্ব অনন্য আকৃতি এবং প্যাটার্ন আছে, তেমনি প্রতিটি মানুষের আত্মা আমাদের প্রভুর কাছে অনন্য এবং বিশেষ। ঈশ্বরের যত্নশীল হাত যেমন প্রেমের সাথে প্রতিটি পৃথক তুষারকণা তৈরি করে, তেমনি ঈশ্বর প্রতিটি ব্যক্তিকে অন্যদের থেকে আলাদা করার জন্য তৈরি করেন, যাতে তাঁর মহিমা তাদের মধ্যে প্রতিফলিত হয়।
সমস্ত সৃষ্টির তুলনায়, তুষার স্ফটিকগুলি খুব সাধারণ বলে মনে হয়। কিন্তু ক্ষুদ্রতম তুষারপাতের প্রতি স্রষ্টার এমন বিশেষ মনোযোগ তাঁর সৃষ্টির প্রতি তাঁর বিশেষ যত্নের প্রমাণ।”
* ডঃ ল্যারি ভার্ডিম্যান একজন আবহাওয়া বিজ্ঞানী, আমেরিকান মেটিওরোলজিক্যাল সোসাইটির সদস্য এবং ক্লাউড ফিজিক্সের ক্ষেত্রে অসংখ্য কাজের লেখক।
কিভাবে তুষারপাতের জন্ম হয়
স্নোফ্লেক্স আশ্চর্যজনক জলের অণু দিয়ে তৈরি। প্রতিটি অক্সিজেন পরমাণুর একটি সামান্য ঋণাত্মক চার্জ থাকে, দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু ধারণ করে, যার ধনাত্মক চার্জ থাকে। এই পরমাণুর বন্ধনের মধ্যে কোণ হল 104.5°। যখন হিমাঙ্ক বিন্দুতে পৌঁছে যায়, তখন এমন একটি বিন্দু আসে যখন বৈদ্যুতিক চার্জ (+ বা -) তাদের একসাথে সংযুক্ত করতে পারে, যা শক্তির উত্স। অণুগুলি লাইন আপ করে যাতে সুন্দর স্ফটিক গঠিত হয়।
তুষার স্ফটিক তৈরি হয় যখন অতি শীতল মেঘের ফোঁটা জমাট বাঁধে। এই ফোঁটাগুলি -18 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নীচে তাপমাত্রায় তরল থাকতে পারে কারণ... হিমায়িত করার জন্য, একটি তরল ড্রপের বেশ কয়েকটি অণুকে একত্রিত হতে হবে এবং একটি বরফের জালির অনুরূপ একটি কাঠামো তৈরি করতে হবে এবং তারপরে এই "কোর" এর চারপাশে ড্রপটি জমে যায়। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে মেঘের ফোঁটাগুলির এই "সমজাতীয়" নিউক্লিয়েশন শুধুমাত্র -35 °C এর নীচে তাপমাত্রায় ঘটে। উষ্ণ মেঘে, একটি এরোসল কণা (একটি "আইস কোর") ফোঁটাতে (বা এটির সাথে যুক্ত) উপস্থিত থাকতে হবে যাতে এটি একটি কোর হিসাবে কাজ করে।
একবার ফোঁটা হিমায়িত হয়ে গেলে, এটি একটি সুপারস্যাচুরেটেড পরিবেশে বৃদ্ধি পায় এবং বরফের স্ফটিকের উপরিভাগ জুড়ে বাতাসে (বাষ্প) জলের অণুগুলির বিচ্ছুরণ দ্বারা বর্ধিত হয় যেখানে তারা জমা হয়। যেহেতু ফোঁটার সংখ্যা বরফের স্ফটিকের সংখ্যার চেয়ে অনেক বেশি, তাই জলের ফোঁটার কারণে স্ফটিকগুলির আকার কয়েকশ মাইক্রোমিটার বা মিলিমিটারে পৌঁছাতে পারে। জলীয় বাষ্পের অনুরূপ হ্রাসের ফলে ফোঁটাগুলি বাষ্পীভূত হয়, যার অর্থ বরফের স্ফটিকগুলি মূলত ফোঁটার খরচে বৃদ্ধি পায়। এই বড় স্ফটিকগুলি বৃষ্টিপাতের একটি কার্যকর উৎস কারণ... তারা বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে পড়ে, তাদের ভরের কারণে, এবং সংঘর্ষ করতে পারে এবং একে অপরের সাথে ক্লাস্টারে (সমষ্টি) সংযোগ করতে পারে। সমষ্টি হল তুষারকণা এবং সাধারণত এক ধরনের বরফের কণা যা মাটিতে পড়ে। স্ফটিক বন্ধন প্রক্রিয়ার সঠিক বিবরণ অস্পষ্ট থাকে।
বরফ স্বচ্ছ হলেও, স্ফটিকের কিনারা এবং গহ্বর (অবস্থান) দ্বারা আলো আটকে যাওয়ার অর্থ হল ছোট বরফের কণা দ্বারা আলোর সমগ্র বর্ণালীর বিচ্ছুরিত প্রতিফলনের কারণে স্ফটিকগুলি প্রায়শই সাদা দেখায়।
আমাদের নিউজলেটার সদস্যতা
পিএইচ.ডি. ও.ভি. মসিন
একটি জলের অণু হল একটি ছোট ডাইপোল যার মেরুতে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ থাকে। যেহেতু অক্সিজেন নিউক্লিয়াসের ভর এবং চার্জ হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াসের চেয়ে বেশি, তাই ইলেকট্রন মেঘ অক্সিজেন নিউক্লিয়াসের দিকে টানা হয়। এই ক্ষেত্রে, হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াস "উন্মুক্ত" হয়। এইভাবে, ইলেক্ট্রন মেঘের একটি অ-ইনিফর্ম ঘনত্ব রয়েছে। হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াসের কাছে ইলেক্ট্রন ঘনত্বের অভাব রয়েছে এবং অণুর বিপরীত দিকে অক্সিজেন নিউক্লিয়াসের কাছে ইলেকট্রন ঘনত্বের অতিরিক্ত রয়েছে। এটি এই কাঠামো যা জলের অণুর মেরুতা নির্ধারণ করে। আপনি যদি ইতিবাচক এবং নেতিবাচক চার্জের কেন্দ্রগুলিকে সরল রেখার সাথে সংযুক্ত করেন তবে আপনি একটি ত্রিমাত্রিক জ্যামিতিক চিত্র পাবেন - একটি নিয়মিত টেট্রাহেড্রন।
একটি জলের অণুর গঠন (ডান দিকের ছবি)
হাইড্রোজেন বন্ডের উপস্থিতির কারণে, প্রতিটি জলের অণু 4টি প্রতিবেশী অণুর সাথে একটি হাইড্রোজেন বন্ড গঠন করে, বরফের অণুতে একটি ওপেনওয়ার্ক জাল ফ্রেম তৈরি করে। যাইহোক, তরল অবস্থায়, জল একটি বিকৃত তরল; এই হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি স্বতঃস্ফূর্ত, স্বল্পস্থায়ী, দ্রুত ভেঙে যায় এবং আবার গঠন করে। এই সব পানির গঠনে ভিন্নতা বাড়ে।
জলের অণুগুলির মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন (বাম নীচের ছবি)
জল যে গঠনে ভিন্নধর্মী তা অনেক আগেই প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। এটি দীর্ঘদিন ধরে জানা গেছে যে বরফ জলের পৃষ্ঠে ভাসে, অর্থাৎ স্ফটিক বরফের ঘনত্ব তরলের ঘনত্বের চেয়ে কম।
প্রায় সমস্ত অন্যান্য পদার্থের জন্য, স্ফটিকটি তরল পর্যায়ের চেয়ে ঘন। উপরন্তু, গলে যাওয়ার পরেও, ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে, জলের ঘনত্ব ক্রমাগত বাড়তে থাকে এবং সর্বোচ্চ 4 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছায়। জলের সংকোচনযোগ্যতার অসঙ্গতি কম পরিচিত: যখন গলনাঙ্ক থেকে 40 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত উত্তপ্ত হয়, তখন এটি হ্রাস পায় এবং তারপর বৃদ্ধি পায়। পানির তাপ ক্ষমতাও তাপমাত্রার উপর একঘেয়ে নির্ভর করে।
উপরন্তু, 30°C এর নিচে তাপমাত্রায়, বায়ুমণ্ডলীয় থেকে 0.2 GPa-তে চাপ বৃদ্ধির সাথে, জলের সান্দ্রতা হ্রাস পায় এবং স্ব-প্রসারণ সহগ, একটি পরামিতি যা একে অপরের সাপেক্ষে জলের অণুগুলির গতিবিধি নির্ধারণ করে, বৃদ্ধি পায়
অন্যান্য তরলগুলির জন্য সম্পর্কটি বিপরীত, এবং প্রায় কোথাও এটি ঘটে না যে কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার একঘেয়ে আচরণ করে না, যেমন প্রথম বৃদ্ধি, এবং তাপমাত্রা বা চাপ একটি সমালোচনামূলক মান পাস করার পরে হ্রাস. একটি অনুমান উত্থাপিত হয়েছিল যে প্রকৃতপক্ষে জল একটি একক তরল নয়, তবে দুটি উপাদানের মিশ্রণ যা বৈশিষ্ট্যে পৃথক, উদাহরণস্বরূপ, ঘনত্ব এবং সান্দ্রতা এবং তাই গঠন। এই জাতীয় ধারণাগুলি 19 শতকের শেষের দিকে উত্থাপিত হতে শুরু করে, যখন জলের অসামঞ্জস্যের উপর প্রচুর ডেটা জমা হয়েছিল।
1884 সালে হোয়াইটিং প্রথম এই ধারণাটি প্রস্তাব করেছিলেন যে জল দুটি উপাদান নিয়ে গঠিত। তার লেখক E.F দ্বারা উদ্ধৃত করা হয়। মনোগ্রাফে ফ্রিটসম্যান “পানির প্রকৃতি। ভারী জল", 1935 সালে প্রকাশিত। 1891 সালে, ডব্লিউ. রেংটেন পানির দুটি অবস্থার ধারণা প্রবর্তন করেন, যার ঘনত্ব ভিন্ন। এর পরে, অনেকগুলি কাজ প্রকাশিত হয়েছিল যেখানে জলকে বিভিন্ন রচনার সহযোগীদের মিশ্রণ হিসাবে বিবেচনা করা হয়েছিল ("হাইড্রোল")।
1920-এর দশকে যখন বরফের গঠন নির্ধারণ করা হয়েছিল, তখন দেখা গেল যে স্ফটিক অবস্থায় জলের অণুগুলি একটি ত্রিমাত্রিক অবিচ্ছিন্ন নেটওয়ার্ক গঠন করে যেখানে প্রতিটি অণুর চারটি নিকটতম প্রতিবেশী রয়েছে যা একটি নিয়মিত টেট্রাহেড্রনের শীর্ষে অবস্থিত। 1933 সালে, J. Bernal এবং P. Fowler পরামর্শ দিয়েছিলেন যে তরল জলে একই ধরনের নেটওয়ার্ক বিদ্যমান। যেহেতু জল বরফের চেয়ে ঘন, তাই তারা বিশ্বাস করেছিল যে এর অণুগুলি বরফের মতো নয়, অর্থাৎ খনিজ ট্রাইডাইমাইটের সিলিকন পরমাণুর মতো, তবে সিলিকা - কোয়ার্টজের ঘন পরিবর্তনে সিলিকন পরমাণুর মতো। নিম্ন তাপমাত্রায় ট্রিডাইমাইট উপাদানের উপস্থিতি দ্বারা 0 থেকে 4 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত উত্তপ্ত হলে জলের ঘনত্বের বৃদ্ধি ব্যাখ্যা করা হয়েছিল। এইভাবে, বার্নাল-ফাউলার মডেল দ্বি-কাঠামোর উপাদানটিকে ধরে রেখেছে, কিন্তু তাদের প্রধান কৃতিত্ব ছিল একটি অবিচ্ছিন্ন টেট্রাহেড্রাল নেটওয়ার্কের ধারণা। তারপরে I. Langmuir-এর বিখ্যাত অ্যাফোরিজম হাজির: "সমুদ্র হল একটি বড় অণু।" মডেলের অতিরিক্ত স্পেসিফিকেশন ইউনিফাইড গ্রিড তত্ত্বের সমর্থকদের সংখ্যা বাড়ায়নি।
এটি 1951 সাল পর্যন্ত নয় যে জে. পোপল একটি ক্রমাগত গ্রিড মডেল তৈরি করেছিলেন, যা বার্নাল-ফাউলার মডেলের মতো নির্দিষ্ট ছিল না। পপল জলকে একটি এলোমেলো টেট্রাহেড্রাল নেটওয়ার্ক হিসাবে কল্পনা করেছিলেন, অণুগুলির মধ্যে বন্ধন যার মধ্যে বাঁকা এবং বিভিন্ন দৈর্ঘ্য রয়েছে। পপলের মডেল বন্ডের নমন দ্বারা গলে যাওয়ার সময় জলের সংমিশ্রণ ব্যাখ্যা করে। 60-70-এর দশকে যখন বরফ II এবং IX-এর কাঠামোর প্রথম নির্ণয় প্রকাশিত হয়েছিল, তখন এটি স্পষ্ট হয়ে ওঠে যে কীভাবে বন্ডের নমন কাঠামোর সংমিশ্রণ ঘটাতে পারে। পপলের মডেল তাপমাত্রা এবং চাপের পাশাপাশি দ্বি-রাষ্ট্রীয় মডেলগুলির উপর জলের বৈশিষ্ট্যগুলির অ-একঘেয়ে নির্ভরতা ব্যাখ্যা করতে পারেনি। অতএব, দুটি রাজ্যের ধারণাটি অনেক বিজ্ঞানী দীর্ঘদিন ধরে ভাগ করেছিলেন।
কিন্তু 20 শতকের দ্বিতীয়ার্ধে, "হাইড্রোল" এর গঠন এবং গঠন সম্পর্কে কল্পনা করা অসম্ভব ছিল যেমনটি তারা শতাব্দীর শুরুতে করেছিল। বরফ এবং স্ফটিক হাইড্রেট কীভাবে কাজ করে তা ইতিমধ্যেই জানা ছিল এবং তারা হাইড্রোজেন বন্ধন সম্পর্কে অনেক কিছু জানত। "কন্টিনিউম" মডেলগুলি (পপলস মডেল) ছাড়াও, "মিশ্র" মডেলের দুটি গ্রুপ তৈরি হয়েছিল: ক্লাস্টার এবং ক্ল্যাথ্রেট। প্রথম গ্রুপে, জল হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা সংযুক্ত অণুগুলির ক্লাস্টার আকারে আবির্ভূত হয়েছিল, যা এই ধরনের বন্ধনে জড়িত নয় এমন অণুগুলির সমুদ্রে ভেসেছিল। মডেলের দ্বিতীয় গ্রুপ জলকে একটি অবিচ্ছিন্ন নেটওয়ার্ক হিসাবে বিবেচনা করেছিল (সাধারণত এই প্রসঙ্গে একটি কাঠামো বলা হয়) হাইড্রোজেন বন্ড যাতে শূন্যতা থাকে; তাদের মধ্যে এমন অণু রয়েছে যা কাঠামোর অণুর সাথে বন্ধন তৈরি করে না। গুচ্ছ মডেলের দুটি মাইক্রোফেসের বৈশিষ্ট্য এবং ঘনত্ব বা ফ্রেমওয়ার্কের বৈশিষ্ট্য এবং ক্ল্যাথ্রেট মডেলের শূন্যস্থান পূরণের ডিগ্রি নির্বাচন করা কঠিন ছিল না, যাতে বিখ্যাত অসঙ্গতিগুলি সহ জলের সমস্ত বৈশিষ্ট্য ব্যাখ্যা করা যায়।
ক্লাস্টার মডেলগুলির মধ্যে, সবচেয়ে আকর্ষণীয় ছিল জি. নেমেথি এবং এইচ. শেরাঘির মডেল।: তারা যে ছবিগুলি প্রস্তাব করেছিল, আবদ্ধ অণুগুলির একটি সমুদ্রে ভাসমান আবদ্ধ অণুর ক্লাস্টারকে চিত্রিত করে, অনেকগুলি মনোগ্রাফে অন্তর্ভুক্ত ছিল।
ক্ল্যাথ্রেট ধরণের প্রথম মডেলটি 1946 সালে O.Ya দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। সামোইলভ: জলে, ষড়ভুজ বরফের মতো হাইড্রোজেন বন্ধনের একটি নেটওয়ার্ক সংরক্ষিত হয়, যার গহ্বরগুলি আংশিকভাবে মনোমার অণু দ্বারা ভরা হয়। L. Pauling 1959 সালে আরেকটি বিকল্প তৈরি করেছিলেন, পরামর্শ দিয়েছিলেন যে কাঠামোর ভিত্তি কিছু স্ফটিক হাইড্রেটের অন্তর্নিহিত বন্ধনের নেটওয়ার্ক হতে পারে।
60-এর দশকের দ্বিতীয়ার্ধে এবং 70-এর দশকের শুরুতে, এই সমস্ত মতের মিল ছিল। ক্লাস্টার মডেলের বৈকল্পিক উপস্থিত হয়েছিল যেখানে উভয় মাইক্রোফেজের অণুগুলি হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা সংযুক্ত থাকে। ক্ল্যাথ্রেট মডেলের প্রবক্তারা অকার্যকর এবং কাঠামোর অণুর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধনের গঠন স্বীকার করতে শুরু করে। যে, প্রকৃতপক্ষে, এই মডেলগুলির লেখকরা জলকে হাইড্রোজেন বন্ধনের একটি অবিচ্ছিন্ন নেটওয়ার্ক হিসাবে বিবেচনা করেন। এবং আমরা এই গ্রিডটি কতটা ভিন্নধর্মী (উদাহরণস্বরূপ, ঘনত্বে) সে সম্পর্কে কথা বলছি। বন্ধনহীন জলের অণুগুলির সমুদ্রে ভাসমান হাইড্রোজেন-বন্ধনযুক্ত ক্লাস্টার হিসাবে জলের ধারণাটি আশির দশকের গোড়ার দিকে শেষ হয়ে যায়, যখন জি. স্ট্যানলি পার্কোলেশন তত্ত্ব প্রয়োগ করেন, যা জলের পর্যায় রূপান্তরকে বর্ণনা করে। জল মডেল।
1999 সালে, বিখ্যাত রাশিয়ান জল গবেষক এস.ভি. জেনিন ক্লাস্টার তত্ত্বের উপর রাশিয়ান একাডেমি অফ সায়েন্সেসের ইনস্টিটিউট অফ মেডিক্যাল অ্যান্ড বায়োলজিক্যাল প্রবলেম-এ তার ডক্টরাল গবেষণামূলক গবেষণার প্রতিরক্ষা করেছিলেন, যা গবেষণার এই ক্ষেত্রের অগ্রগতির একটি উল্লেখযোগ্য পদক্ষেপ ছিল, যার জটিলতা এই সত্য দ্বারা বৃদ্ধি পেয়েছে যে তারা তিনটি বিজ্ঞানের সংযোগস্থলে রয়েছে: পদার্থবিদ্যা, রসায়ন এবং জীববিদ্যা। তিনটি ভৌত রাসায়নিক পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত তথ্যের উপর ভিত্তি করে: রিফ্র্যাক্টোমেট্রি (S.V. Zenin, B.V. Tyaglov, 1994), উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন তরল ক্রোমাটোগ্রাফি (S.V. Zenin et al., 1998) এবং প্রোটন চৌম্বকীয় অনুরণন (C S.V. Z93 এবং 1998) প্রমানিত জলের অণুগুলির প্রধান স্থিতিশীল কাঠামোগত গঠনের মডেল (গঠিত জল), এবং তারপরে (এস.ভি. জেনিন, 2004) একটি কনট্রাস্ট-ফেজ মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে এই কাঠামোর একটি চিত্র প্রাপ্ত হয়েছিল।
বিজ্ঞান এখন প্রমাণ করেছে যে জলের ভৌত বৈশিষ্ট্যের বিশেষত্ব এবং জলের অণুতে প্রতিবেশী হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন পরমাণুর মধ্যে অসংখ্য স্বল্পস্থায়ী হাইড্রোজেন বন্ধন বিশেষ সম্পর্কযুক্ত কাঠামো (গুচ্ছ) গঠনের অনুকূল সুযোগ তৈরি করে যা অনুধাবন, সঞ্চয় এবং প্রেরণ করে। তথ্যের বিস্তৃত বৈচিত্র্য।
এই ধরনের জলের কাঠামোগত একক হল ক্ল্যাথ্রেট সমন্বিত একটি ক্লাস্টার, যার প্রকৃতি দীর্ঘ-পরিসরের কুলম্ব বাহিনী দ্বারা নির্ধারিত হয়। ক্লাস্টারগুলির গঠন এই জলের অণুগুলির সাথে সংঘটিত মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে তথ্য এনকোড করে। জলের ক্লাস্টারে, অক্সিজেন পরমাণু এবং হাইড্রোজেন পরমাণুর মধ্যে সমযোজী এবং হাইড্রোজেন বন্ধনের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া হওয়ার কারণে, একটি প্রোটনের (H+) স্থানান্তর একটি রিলে প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ঘটতে পারে, যার ফলে ক্লাস্টারের মধ্যে প্রোটনের স্থানান্তরিত হয়।
জল, বিভিন্ন ধরণের অনেক ক্লাস্টারের সমন্বয়ে গঠিত, একটি শ্রেণীবদ্ধ স্থানিক তরল স্ফটিক কাঠামো গঠন করে যা বিপুল পরিমাণ তথ্য উপলব্ধি করতে এবং সঞ্চয় করতে পারে।
চিত্রটি (V.L. Voeikov) উদাহরণ হিসাবে বেশ কয়েকটি সাধারণ ক্লাস্টার কাঠামোর চিত্র দেখায়।
জল ক্লাস্টার কিছু সম্ভাব্য কাঠামো
খুব ভিন্ন প্রকৃতির শারীরিক ক্ষেত্র তথ্যের বাহক হতে পারে। এইভাবে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক, অ্যাকোস্টিক এবং অন্যান্য ক্ষেত্র ব্যবহার করে বিভিন্ন প্রকৃতির বস্তুর সাথে জলের তরল স্ফটিক কাঠামোর দূরবর্তী তথ্য মিথস্ক্রিয়া হওয়ার সম্ভাবনা প্রতিষ্ঠিত হয়েছে। প্রভাবিত বস্তুটিও একজন ব্যক্তি হতে পারে।
জল অতি-দুর্বল এবং দুর্বল বিকল্প ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের উৎস। ন্যূনতম বিশৃঙ্খল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ কাঠামোবদ্ধ জল দ্বারা তৈরি হয়। এই ক্ষেত্রে, একটি সংশ্লিষ্ট ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের আনয়ন ঘটতে পারে, যা জৈবিক বস্তুর কাঠামোগত এবং তথ্য বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, সুপার কুলড জলের বৈশিষ্ট্যগুলির উপর গুরুত্বপূর্ণ তথ্য প্রাপ্ত হয়েছে। কম তাপমাত্রায় জল অধ্যয়ন করা খুব আকর্ষণীয়, কারণ এটি অন্যান্য তরলগুলির চেয়ে বেশি শীতল হতে পারে। জলের স্ফটিককরণ, একটি নিয়ম হিসাবে, কিছু অসঙ্গতিতে শুরু হয় - হয় পাত্রের দেয়ালে বা কঠিন অমেধ্য ভাসমান কণার উপর। অতএব, সুপার কুলড জল স্বতঃস্ফূর্তভাবে স্ফটিক হয়ে যাবে এমন তাপমাত্রা খুঁজে পাওয়া সহজ নয়। কিন্তু বিজ্ঞানীরা এটি করতে পেরেছেন, এবং এখন তথাকথিত সমজাতীয় নিউক্লিয়েশনের তাপমাত্রা, যখন পুরো আয়তন জুড়ে বরফের স্ফটিক তৈরি হয়, তখন 0.3 জিপিএ পর্যন্ত চাপের জন্য পরিচিত, অর্থাৎ অস্তিত্বের অঞ্চলগুলিকে আবৃত করে। বরফ II
বায়ুমণ্ডলীয় চাপ থেকে সীমানা বিচ্ছিন্ন বরফ I এবং II পর্যন্ত, এই তাপমাত্রা 231 থেকে 180 K থেকে নেমে আসে এবং তারপরে সামান্য বৃদ্ধি পায় 190K। এই গুরুতর তাপমাত্রার নীচে, তরল জল নীতিগতভাবে অসম্ভব।
বরফের গঠন (ডান দিকের ছবি)
যাইহোক, এই তাপমাত্রার সাথে একটি রহস্য জড়িত আছে। আশির দশকের মাঝামাঝি, নিরাকার বরফের একটি নতুন পরিবর্তন আবিষ্কৃত হয়েছিল - উচ্চ-ঘনত্বের বরফ, এবং এটি দুটি রাজ্যের মিশ্রণ হিসাবে জলের ধারণাটিকে পুনরুজ্জীবিত করতে সহায়তা করেছিল। স্ফটিক কাঠামো নয়, তবে বিভিন্ন ঘনত্বের নিরাকার বরফের কাঠামোকে প্রোটোটাইপ হিসাবে বিবেচনা করা হত। এই ধারণাটি E.G দ্বারা সবচেয়ে স্পষ্ট আকারে প্রণয়ন করা হয়েছিল। পনিয়াটোভস্কি এবং ভি.ভি. সিনিটসিন, যিনি 1999 সালে লিখেছিলেন: "জলকে দুটি উপাদানের নিয়মিত সমাধান হিসাবে বিবেচনা করা হয়, স্থানীয় কনফিগারেশন যা নিরাকার বরফের পরিবর্তনের স্বল্প-পরিসরের ক্রম অনুসারে।" অধিকন্তু, নিউট্রন বিচ্ছুরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে উচ্চ চাপে অতি শীতল জলে স্বল্প-পরিসরের ক্রম অধ্যয়ন করে, বিজ্ঞানীরা এই কাঠামোর সাথে সম্পর্কিত উপাদানগুলি খুঁজে পেতে সক্ষম হন।
নিরাকার বরফের পলিমরফিজমের ফলশ্রুতিতে অনুমানিক নিম্ন-তাপমাত্রার সমালোচনামূলক বিন্দুর নীচে তাপমাত্রায় জলকে দুটি অপরিবর্তনীয় উপাদানে বিভক্ত করার বিষয়ে অনুমানের দিকে পরিচালিত করেছে। দুর্ভাগ্যবশত, গবেষকদের মতে, 0.017 GPa-এর চাপে এই তাপমাত্রা 230 K এর সমান - নিউক্লিয়েশন তাপমাত্রার নীচে, তাই কেউ এখনও তরল জলের স্তরবিন্যাস পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম হয়নি। এইভাবে, দ্বি-রাষ্ট্র মডেলের পুনরুজ্জীবন তরল জলে হাইড্রোজেন বন্ডের নেটওয়ার্কের ভিন্নতা নিয়ে প্রশ্ন উত্থাপন করেছে। এই ভিন্নতা শুধুমাত্র কম্পিউটার মডেলিং ব্যবহার করে বোঝা যায়।
জলের স্ফটিক গঠন সম্পর্কে বলতে গেলে, এটি উল্লেখ করা উচিত যে বরফের 14 টি পরিবর্তন জানা যায়,যার বেশিরভাগই প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না, যেখানে জলের অণু উভয়ই তাদের স্বতন্ত্রতা ধরে রাখে এবং হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা সংযুক্ত থাকে। অন্যদিকে, ক্ল্যাথ্রেট হাইড্রেটে হাইড্রোজেন বন্ড নেটওয়ার্কের অনেক রূপ রয়েছে। এই নেটওয়ার্কগুলির শক্তি (উচ্চ চাপের বরফ এবং ক্ল্যাথ্রেট হাইড্রেট) ঘন এবং ষড়ভুজ বরফের শক্তির চেয়ে বেশি নয়। অতএব, এই জাতীয় কাঠামোর টুকরোগুলি তরল জলেও উপস্থিত হতে পারে। অগণিত বিভিন্ন অ-পর্যায়ক্রমিক খণ্ড তৈরি করা সম্ভব, যার অণুগুলির চারটি নিকটতম প্রতিবেশী প্রায় টেট্রাহেড্রনের শীর্ষে অবস্থিত, তবে তাদের গঠন বরফের পরিচিত পরিবর্তনগুলির কাঠামোর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। যেমন অসংখ্য গণনা দেখিয়েছে, এই ধরনের খণ্ডের অণুগুলির পারস্পরিক ক্রিয়া শক্তি একে অপরের কাছাকাছি হবে এবং তরল জলে যে কোনও কাঠামো প্রাধান্য পাবে তা বলার কোনও কারণ নেই।
পানির কাঠামোগত অধ্যয়ন বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে অধ্যয়ন করা যেতে পারে;প্রোটন ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স স্পেকট্রোস্কোপি, ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি, এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন ইত্যাদি। উদাহরণস্বরূপ, পানিতে এক্স-রে এবং নিউট্রনের বিবর্তন অনেকবার অধ্যয়ন করা হয়েছে। যাইহোক, এই পরীক্ষাগুলি গঠন সম্পর্কে বিস্তারিত তথ্য প্রদান করতে পারে না। ঘনত্বের মধ্যে ভিন্নতাগুলি ছোট কোণে এক্স-রে এবং নিউট্রনের বিচ্ছুরণ দ্বারা দেখা যেতে পারে, তবে এই ধরনের অসামঞ্জস্যতাগুলি অবশ্যই বড় হতে হবে, যাতে শত শত জলের অণু থাকে। আলোর বিচ্ছুরণ অধ্যয়ন করে তাদের দেখা সম্ভব হবে। যাইহোক, জল একটি অত্যন্ত স্বচ্ছ তরল। বিবর্তন পরীক্ষার একমাত্র ফলাফল হল রেডিয়াল ডিস্ট্রিবিউশন ফাংশন, অর্থাৎ অক্সিজেন, হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন-হাইড্রোজেন পরমাণুর মধ্যে দূরত্ব। তাদের থেকে এটা স্পষ্ট যে জলের অণুগুলির বিন্যাসে কোনও দীর্ঘ-সীমার ক্রম নেই। এই ফাংশনগুলি অন্যান্য তরলের তুলনায় জলের জন্য অনেক দ্রুত ক্ষয় হয়। উদাহরণস্বরূপ, ঘরের তাপমাত্রার কাছাকাছি তাপমাত্রায় অক্সিজেন পরমাণুর মধ্যে দূরত্বের বন্টন শুধুমাত্র তিনটি ম্যাক্সিমা দেয়, 2.8, 4.5 এবং 6.7 Å। প্রথম সর্বোচ্চটি নিকটতম প্রতিবেশীদের দূরত্বের সাথে মিলে যায় এবং এর মান প্রায় হাইড্রোজেন বন্ডের দৈর্ঘ্যের সমান। দ্বিতীয় সর্বোচ্চটি একটি টেট্রাহেড্রন প্রান্তের গড় দৈর্ঘ্যের কাছাকাছি - মনে রাখবেন যে ষড়ভুজ বরফের জলের অণুগুলি কেন্দ্রীয় অণুর চারপাশে বর্ণিত একটি টেট্রাহেড্রনের শীর্ষবিন্দু বরাবর অবস্থিত। এবং তৃতীয় সর্বাধিক, খুব দুর্বলভাবে প্রকাশ করা, হাইড্রোজেন নেটওয়ার্কের তৃতীয় এবং আরও দূরবর্তী প্রতিবেশীদের দূরত্বের সাথে মিলে যায়। এই সর্বাধিক নিজেই খুব উজ্জ্বল নয়, এবং আরও শিখর সম্পর্কে কথা বলার প্রয়োজন নেই। এই বিতরণগুলি থেকে আরও বিশদ তথ্য পাওয়ার চেষ্টা করা হয়েছে। তাই 1969 সালে I.S. আন্দ্রিয়ানভ এবং আই.জেড. ফিশার অষ্টম প্রতিবেশী পর্যন্ত দূরত্ব খুঁজে পেয়েছেন, যখন পঞ্চম প্রতিবেশীর কাছে এটি পরিণত হয়েছে 3 Å, এবং ষষ্ঠের কাছে - 3.1 Å। এটি জলের অণুগুলির দূরবর্তী পরিবেশের ডেটা প্রাপ্ত করা সম্ভব করে তোলে।
কাঠামো অধ্যয়নের জন্য আরেকটি পদ্ধতি, জলের স্ফটিকগুলিতে নিউট্রন বিচ্ছুরণ, এক্স-রে বিচ্ছুরণের মতো ঠিক একইভাবে সঞ্চালিত হয়। যাইহোক, নিউট্রন বিচ্ছুরণের দৈর্ঘ্য বিভিন্ন পরমাণুর মধ্যে এতটা আলাদা না হওয়ার কারণে, আইসোমরফিক প্রতিস্থাপন পদ্ধতিটি অগ্রহণযোগ্য হয়ে ওঠে। অনুশীলনে, একজন সাধারণত একটি স্ফটিক নিয়ে কাজ করে যার আণবিক গঠন ইতিমধ্যে অন্যান্য পদ্ধতি দ্বারা প্রায় নির্ধারিত হয়েছে। তারপর এই স্ফটিকের জন্য নিউট্রন বিচ্ছুরণের তীব্রতা পরিমাপ করা হয়। এই ফলাফলগুলির উপর ভিত্তি করে, একটি ফুরিয়ার রূপান্তর সঞ্চালিত হয়, যার সময় পরিমাপ করা নিউট্রন তীব্রতা এবং পর্যায়গুলি ব্যবহার করা হয়, অ-হাইড্রোজেন পরমাণুগুলিকে বিবেচনা করে গণনা করা হয়, যেমন অক্সিজেন পরমাণু, যার অবস্থান কাঠামো মডেলে পরিচিত। তারপরে, এইভাবে প্রাপ্ত ফুরিয়ার মানচিত্রে, হাইড্রোজেন এবং ডিউটেরিয়াম পরমাণুগুলি ইলেক্ট্রন ঘনত্ব মানচিত্রের তুলনায় অনেক বড় ওজনের সাথে উপস্থাপন করা হয়, কারণ নিউট্রন বিচ্ছুরণে এই পরমাণুর অবদান অনেক বড়। এই ঘনত্বের মানচিত্রটি ব্যবহার করে, আপনি উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোজেন পরমাণু (নেতিবাচক ঘনত্ব) এবং ডিউটেরিয়াম (ধনাত্মক ঘনত্ব) এর অবস্থান নির্ধারণ করতে পারেন।
এই পদ্ধতির একটি ভিন্নতা সম্ভব, যার মধ্যে রয়েছে যে জলে গঠিত স্ফটিক পরিমাপের আগে ভারী জলে রাখা হয়। এই ক্ষেত্রে, নিউট্রন বিবর্তন শুধুমাত্র হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি কোথায় অবস্থিত তা নির্ধারণ করা সম্ভব করে না, তবে ডিউটেরিয়ামের জন্য বিনিময় করা যেতে পারে সেগুলিকেও চিহ্নিত করে, যা আইসোটোপ (এইচ-ডি) বিনিময় অধ্যয়ন করার সময় বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। এই ধরনের তথ্য নিশ্চিত করতে সাহায্য করে যে কাঠামোটি সঠিকভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে।
অন্যান্য পদ্ধতিগুলিও জলের অণুর গতিবিদ্যা অধ্যয়ন করা সম্ভব করে তোলে। এর মধ্যে রয়েছে কোয়াসি-ইলাস্টিক নিউট্রন স্ক্যাটারিং, আল্ট্রাফাস্ট আইআর স্পেকট্রোস্কোপি এবং এনএমআর বা ট্যাগড ডিউটেরিয়াম পরমাণু ব্যবহার করে জলের প্রসারণের গবেষণা। এনএমআর স্পেকট্রোস্কোপি পদ্ধতিটি এই সত্যের উপর ভিত্তি করে যে একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে একটি চৌম্বকীয় মুহূর্ত রয়েছে - স্পিন, যা চৌম্বক ক্ষেত্র, ধ্রুবক এবং পরিবর্তনশীলের সাথে যোগাযোগ করে। এনএমআর বর্ণালী থেকে কেউ বিচার করতে পারে কোন পরিবেশে এই পরমাণু এবং নিউক্লিয়াস অবস্থিত, এইভাবে অণুর গঠন সম্পর্কে তথ্য পাওয়া যায়।
জলের স্ফটিকগুলিতে আধা-ইলাস্টিক নিউট্রন বিচ্ছুরণের উপর পরীক্ষার ফলস্বরূপ, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটারটি পরিমাপ করা হয়েছিল - বিভিন্ন চাপ এবং তাপমাত্রায় স্ব-প্রসারণ সহগ। আধা-ইলাস্টিক নিউট্রন বিচ্ছুরণ থেকে স্ব-প্রসারণ সহগ বিচার করার জন্য, আণবিক গতির প্রকৃতি সম্পর্কে একটি অনুমান করা প্রয়োজন। যদি তারা Ya.I এর মডেল অনুসারে চলে। ফ্রেঙ্কেল (বিখ্যাত রাশিয়ান তাত্ত্বিক পদার্থবিদ, "তরল তত্ত্বের গতিবিদ্যা"-এর লেখক - অনেক ভাষায় অনুবাদ করা একটি ক্লাসিক বই), যাকে "জাম্প-ওয়েট" মডেলও বলা হয়, তারপরে "স্থাপিত" জীবনকাল (জাম্পের মধ্যে সময়)। অণু হল 3.2 পিকোসেকেন্ড। ফেমটোসেকেন্ড লেজার স্পেকট্রোস্কোপির সর্বশেষ পদ্ধতিগুলি একটি ভাঙা হাইড্রোজেন বন্ডের জীবনকাল অনুমান করা সম্ভব করেছে: একটি অংশীদার খুঁজতে এটি একটি প্রোটন 200 fs লাগে৷ যাইহোক, এই সব গড় মান. শুধুমাত্র কম্পিউটার সিমুলেশনের সাহায্যে জলের অণুগুলির গতিবিধি এবং প্রকৃতির গঠন এবং প্রকৃতির বিবরণ অধ্যয়ন করা সম্ভব, কখনও কখনও একটি সংখ্যাসূচক পরীক্ষা বলা হয়।
কম্পিউটার মডেলিংয়ের ফলাফল অনুসারে পানির গঠনটি কেমন দেখায় (ডক্টর অফ কেমিক্যাল সায়েন্সেস জি জি ম্যালেনকভের মতে)। সাধারণ বিশৃঙ্খল কাঠামোকে দুই ধরনের অঞ্চলে বিভক্ত করা যেতে পারে (অন্ধকার এবং হালকা বল হিসাবে দেখানো হয়েছে), যা তাদের গঠনে ভিন্ন, উদাহরণস্বরূপ, ভোরোনয় পলিহেড্রনের আয়তনে (a), তাৎক্ষণিক পরিবেশের টেট্রাহেড্রালিটির ডিগ্রি ( b), সম্ভাব্য শক্তির মান (c), এবং এছাড়াও প্রতিটি অণুতে চারটি হাইড্রোজেন বন্ধনের উপস্থিতিতে (d)। যাইহোক, এই অঞ্চলগুলি আক্ষরিকভাবে এক মুহুর্তের মধ্যে, কয়েক পিকোসেকেন্ড পরে, তাদের অবস্থান পরিবর্তন করবে।
সিমুলেশন এই মত বাহিত হয়. বরফের গঠনটি গলে যাওয়া পর্যন্ত নেওয়া হয় এবং গরম করা হয়। তারপরে, জলের স্ফটিক উত্স সম্পর্কে "ভুলে যাওয়ার" কিছু সময় পরে, তাত্ক্ষণিক মাইক্রোফটোগ্রাফ নেওয়া হয়।
জলের গঠন বিশ্লেষণ করতে, তিনটি পরামিতি নির্বাচন করা হয়:
- নিয়মিত টেট্রাহেড্রনের শীর্ষবিন্দু থেকে অণুর স্থানীয় পরিবেশের বিচ্যুতির ডিগ্রি;
- অণুর সম্ভাব্য শক্তি;
-তথাকথিত ভোরোনোই পলিহেড্রনের আয়তন।
এই পলিহেড্রনটি তৈরি করতে, একটি প্রদত্ত অণু থেকে নিকটতম একটিতে একটি প্রান্ত নিন, এটিকে অর্ধেক ভাগ করুন এবং প্রান্তের লম্ব এই বিন্দু দিয়ে একটি সমতল আঁকুন। এটি প্রতি অণুর আয়তন দেয়। একটি পলিহেড্রনের আয়তন হল ঘনত্ব, টেট্রাহেড্রালিটি হল হাইড্রোজেন বন্ডের বিকৃতির ডিগ্রী, শক্তি হল আণবিক কনফিগারেশনের স্থায়িত্বের ডিগ্রী। এই প্রতিটি প্যারামিটারের অনুরূপ মান সহ অণুগুলি পৃথক ক্লাস্টারে একত্রিত হওয়ার প্রবণতা রয়েছে। নিম্ন-ঘনত্ব এবং উচ্চ-ঘনত্ব উভয় অঞ্চলের বিভিন্ন শক্তির মান রয়েছে, তবে তাদের একই শক্তি মান থাকতে পারে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে বিভিন্ন কাঠামো, ক্লাস্টার সহ অঞ্চলগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে উত্থিত হয় এবং স্বতঃস্ফূর্তভাবে বিচ্ছিন্ন হয়। জলের সম্পূর্ণ কাঠামো জীবন্ত এবং ক্রমাগত পরিবর্তিত হয় এবং এই পরিবর্তনগুলি ঘটে যাওয়ার সময় খুব কম। গবেষকরা অণুর গতিবিধি নিরীক্ষণ করেছেন এবং দেখেছেন যে তারা প্রায় 0.5 পিএস ফ্রিকোয়েন্সি এবং 1 অ্যাংস্ট্রোমের প্রশস্ততা সহ অনিয়মিত কম্পন সঞ্চালন করেছে। পিকোসেকেন্ডের জন্য স্থায়ী অ্যাংস্ট্রোমের বিরল ধীর লাফও লক্ষ্য করা গেছে। সাধারণভাবে, 30 ps-এ একটি অণু 8-10 angstroms সরাতে পারে। স্থানীয় পরিবেশের জীবনকালও কম। Voronoi পলিহেড্রনের অনুরূপ আয়তনের মানের অণু দ্বারা গঠিত অঞ্চলগুলি 0.5 ps-এ ক্ষয় হতে পারে, অথবা তারা কয়েক পিকোসেকেন্ডের জন্য বেঁচে থাকতে পারে। কিন্তু হাইড্রোজেন বন্ডের জীবনকালের বন্টন খুব বড়। তবে এই সময়টি 40 পিএস অতিক্রম করে না এবং গড় মানটি বেশ কয়েকটি পিএস।
উপসংহারে, এটি জোর দেওয়া উচিত যে জলের ক্লাস্টার কাঠামোর তত্ত্বের অনেকগুলি ত্রুটি রয়েছে।উদাহরণস্বরূপ, জেনিন পরামর্শ দেন যে জলের প্রধান কাঠামোগত উপাদান হল 57টি অণুর একটি ক্লাস্টার যা চারটি ডোডেকাহেড্রনের সংমিশ্রণে গঠিত। তাদের সাধারণ মুখ রয়েছে এবং তাদের কেন্দ্রগুলি একটি নিয়মিত টেট্রাহেড্রন গঠন করে। এটি দীর্ঘকাল ধরে জানা গেছে যে পানির অণুগুলি পঞ্চভুজ ডোডেকাহেড্রনের শীর্ষবিন্দুতে অবস্থিত হতে পারে; যেমন একটি ডোডেকাহেড্রন গ্যাস হাইড্রেটের ভিত্তি। অতএব, জলে এই ধরনের কাঠামোর অস্তিত্বের অনুমানে আশ্চর্যের কিছু নেই, যদিও এটি ইতিমধ্যে বলা হয়েছে যে কোনও নির্দিষ্ট কাঠামো প্রাধান্য পাবে না এবং দীর্ঘকাল ধরে বিদ্যমান থাকবে। তাই এটা আশ্চর্যজনক যে এই উপাদানটিকে প্রধান বলে ধরে নেওয়া হয় এবং এতে ঠিক 57টি অণু রয়েছে। বল থেকে, উদাহরণস্বরূপ, আপনি একই কাঠামো একত্র করতে পারেন, যা একে অপরের সংলগ্ন ডোডেকাহেড্রন নিয়ে গঠিত এবং 200টি অণু ধারণ করে। জেনিন দাবি করেন যে পানির ত্রিমাত্রিক পলিমারাইজেশন প্রক্রিয়া 57টি অণুতে থামে। তার মতে, বড় সহযোগী হওয়া উচিত নয়। যাইহোক, যদি তাই হয়, ষড়ভুজাকার বরফ স্ফটিক, যা হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা একত্রে সংযুক্ত বিপুল সংখ্যক অণু ধারণ করে, জলীয় বাষ্প থেকে ক্ষয় হতে পারে না। কেন জেনিন ক্লাস্টারের বৃদ্ধি 57 অণুতে থামল তা সম্পূর্ণরূপে অস্পষ্ট। দ্বন্দ্ব এড়ানোর জন্য, জেনিন ক্লাস্টারগুলিকে আরও জটিল গঠনে প্যাক করে - প্রায় এক হাজার অণুর মধ্যে রম্বোহেড্রন - এবং মূল ক্লাস্টারগুলি একে অপরের সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে না। কেন? কীভাবে তাদের পৃষ্ঠের অণুগুলি ভিতরের থেকে আলাদা? জেনিনের মতে, রম্বোহেড্রনের পৃষ্ঠে হাইড্রক্সিল গ্রুপের প্যাটার্ন পানির স্মৃতি প্রদান করে। ফলস্বরূপ, এই বৃহৎ কমপ্লেক্সগুলিতে জলের অণুগুলি কঠোরভাবে স্থির থাকে এবং কমপ্লেক্সগুলি নিজেই কঠিন। এই ধরনের জল প্রবাহিত হবে না, এবং এর গলনাঙ্ক, যা আণবিক ওজনের সাথে সম্পর্কিত, খুব বেশি হওয়া উচিত।
জেনিনের মডেল পানির কোন বৈশিষ্ট্য ব্যাখ্যা করে? যেহেতু মডেলটি টেট্রাহেড্রাল স্ট্রাকচারের উপর ভিত্তি করে, তাই এটি এক্স-রে এবং নিউট্রন ডিফ্র্যাকশন ডেটার সাথে কমবেশি সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে। যাইহোক, এটি অসম্ভাব্য যে মডেলটি গলে যাওয়ার সময় ঘনত্বের হ্রাস ব্যাখ্যা করতে পারে - ডোডেকাহেড্রনের প্যাকিং বরফের চেয়ে কম ঘন। কিন্তু গতিশীল বৈশিষ্ট্য সহ মডেলটির সাথে একমত হওয়া সবচেয়ে কঠিন বিষয় - তরলতা, স্ব-প্রসারণ সহগের একটি বড় মান, সংক্ষিপ্ত পারস্পরিক সম্পর্ক এবং অস্তরক শিথিলকরণ সময়, যা পিকোসেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়।
পিএইচ.ডি. ও.ভি. মসিন
তথ্যসূত্র:
জি.জি. ম্যালেনকভ। ভৌত রসায়নে অগ্রগতি, 2001
এস.ভি.জেনিন, বি.এম. পোলানুয়ার, বি.ভি. ত্যাগ্লোভ। পানির ভগ্নাংশের উপস্থিতির পরীক্ষামূলক প্রমাণ। G. হোমিওপ্যাথিক ঔষধ এবং আকুপাংচার। 1997.নং.2.পি.42-46.
এস.ভি. জেনিন, বি.ভি. ত্যাগ্লোভ। জলের অণুর সহযোগীদের গঠনের হাইড্রোফোবিক মডেল। জে. ফিজিক্যাল কেমিস্ট্রি 1994. টি. 68. নং 4. পি. 636-641।
এস.ভি. জেনিন প্রোটন চৌম্বকীয় অনুরণন পদ্ধতি ব্যবহার করে পানির গঠন অধ্যয়ন। Dokl.RAN.1993.T.332.No.3.S.328-329.
এস.ভি.জেনিন, বি.ভি.ত্যাগ্লোভ। হাইড্রোফোবিক মিথস্ক্রিয়া প্রকৃতি। জলীয় দ্রবণে অভিযোজন ক্ষেত্রের উত্থান। জে. ফিজিক্যাল কেমিস্ট্রি 1994. টি. 68. নং 3. পি. 500-503।
এস.ভি. জেনিন, বি.ভি. Tyaglov, G.B Sergeev, Z.A. শাবারোভা। এনএমআর ব্যবহার করে নিউক্লিওটিডামাইডে ইন্ট্রামলিকুলার মিথস্ক্রিয়াগুলির অধ্যয়ন। 2য় অল-ইউনিয়ন কনফারেন্সের উপাদান। গতিশীল দ্বারা স্টেরিওকেমিস্ট্রি। Odessa.1975.p.53.
এস.ভি. জেনিন। জীবন ব্যবস্থার আচরণ এবং নিরাপত্তা নিয়ন্ত্রণের ভিত্তি হিসাবে জলের কাঠামোগত অবস্থা। থিসিস। জীববিজ্ঞানের ডাক্তার। রাজ্য বৈজ্ঞানিক কেন্দ্র "ইন্সটিটিউট অফ মেডিকেল অ্যান্ড বায়োলজিক্যাল প্রবলেম" (এসএসসি "আইএমবিপি")। সুরক্ষিত 1999. 05. 27. UDC 577.32:57.089.001.66.207 পি.
V.I. স্লেসারেভ। গবেষণা অগ্রগতি প্রতিবেদন
স্নোফ্লেকগুলি প্রকৃতির সবচেয়ে সুন্দর, জটিল এবং একেবারে অনন্য সৃষ্টিগুলির মধ্যে একটি। তারা কিভাবে গঠিত হয়, তারা কি তৈরি করা হয়?
তুষার হল স্ফটিক (তুষারকণা) আকারে কঠিন বৃষ্টিপাত। স্নোফ্লেক আকারের একটি ব্যতিক্রমী বিস্তৃত বৈচিত্র্য রয়েছে। তাদের মধ্যে সবচেয়ে সহজ হল: সূঁচ, কলাম এবং প্লেট। এছাড়াও, স্নোফ্লেক্সের অসংখ্য জটিল রূপ রয়েছে: সুই-আকৃতির তারা; প্লেট তারা; বেশ কয়েকটি কলাম নিয়ে গঠিত হেজহগস; প্লেট এবং শেষে তারা সহ কলাম। কিছু স্তম্ভের আকারে অভ্যন্তরীণ গহ্বর থাকে বা চশমার আকার ধারণ করে; 12-পয়েন্টেড তারাও পাওয়া যায়। স্বতন্ত্র স্নোফ্লেকের আকার খুব আলাদা হতে পারে। সুই তারার সাধারণত বৃহত্তম রৈখিক মাত্রা থাকে (তাদের ব্যাসার্ধ 4-5 মিমি পর্যন্ত পৌঁছে)। স্নোফ্লেকগুলি প্রায়শই একে অপরের সাথে সংযোগ করে এবং ফ্লেক্সের আকারে পড়ে যায়। 15-20 সেন্টিমিটার ব্যাসার্ধের ফ্লেক্সের আকারগুলি খুব বড় আকারে পৌঁছাতে পারে; তুষার স্নোফ্লেক্স একইভাবে বৃদ্ধি পায় যে কোনও পদার্থের স্ফটিক যা তরল থেকে কঠিন অবস্থায় যায়: একে অপরের সাথে সংযোগের মাধ্যমে, জলের অণুগুলি পারস্পরিক আকর্ষণের শক্তিকে সর্বাধিক করে তোলে এবং বিকর্ষণ শক্তিকে হ্রাস করে, যেহেতু শক্তির শক্তি। স্ফটিককরণের সময় সিস্টেম হ্রাস পায়। মাত্র কয়েক মিনিটের মধ্যে, একটি উষ্ণ পৃষ্ঠের উপর পড়ে, একটি তুষারকণা তার আলংকারিক কাঠামো, তার অনন্য চিত্র হারাবে, যা আর কখনও পুনরাবৃত্তি হবে না।
তুষার কি দিয়ে তৈরি? স্নোফ্লেক্স এবং তুষার স্ফটিক উভয়ই বরফ থেকে গঠিত হয়। একটি তুষার স্ফটিক, এর নাম থেকে বোঝা যায়, একটি একক বরফ স্ফটিক। স্নোফ্লেক একটি আরো সাধারণ শব্দ; এটি একটি পৃথক তুষার স্ফটিক, বেশ কয়েকটি তুষার স্ফটিক যা একসাথে লেগে থাকে, বা তুষার স্ফটিকগুলির বড় ক্লাস্টার যা মেঘ থেকে পড়ে তুষার তৈরি করে তা উল্লেখ করতে পারে। বরফ স্ফটিক গঠন। বরফের স্ফটিকের জলের অণুগুলি একটি ষড়ভুজাকার জালি তৈরি করে (চিত্র দেখুন)। লাল বল অক্সিজেন পরমাণু। ধূসর কাঠি হাইড্রোজেন পরমাণু। অক্সিজেনে দুটি হাইড্রোজেন - H2O। তুষারপাতের ছয়গুণ প্রতিসাম্য বরফের স্ফটিক জালি থেকে উদ্ভূত হয়। স্নোফ্লেক্স জলীয় বাষ্প থেকে বৃদ্ধি পায়। স্নোফ্লেক্স হিমায়িত বৃষ্টির ফোঁটা নয়। কখনও কখনও বৃষ্টির ফোঁটা পড়ার সাথে সাথে জমে যায়, কিন্তু একে "শিলাবৃষ্টি" বলা হয়। তুষার স্ফটিকের মধ্যে শিলাপাথরের কোন বিস্তৃত এবং প্রতিসম নিদর্শন নেই। তুষার স্ফটিক তৈরি হয় যখন জলীয় বাষ্প সরাসরি বরফে ঘনীভূত হয়, যা মেঘে ঘটে। স্নোফ্লেক্স স্ফটিক বৃদ্ধি দ্বারা সৃষ্ট হয়। স্ফটিক তুষার সবচেয়ে মৌলিক ফর্ম উপরে দেখানো ষড়ভুজাকার প্রিজম. এই গঠনটি ঘটে কারণ স্ফটিকের কিছু পৃষ্ঠতল, মুখী পৃষ্ঠগুলি খুব ধীরে ধীরে উপাদান জমা করে। এটি এই কারণে যে পৃষ্ঠের কোণগুলি গঠিত হয় সেটি সমতল গঠনের চেয়ে বেশি শক্তিহীনভাবে ভারসাম্যহীন, কারণ কোণে অণুগুলির একে অপরের সাথে বন্ধন তৈরির সম্ভাবনা বেশি থাকে। এটি একটি চতুর্ভুজাকার স্ফটিক, সবচেয়ে সহজ ফর্মে সহজেই প্রদর্শন করা যেতে পারে। ষড়ভুজ প্রিজমের সাথে এটি একই গল্প। ফটোতে আপনি ওয়াল্টার টেপ দ্বারা দক্ষিণ মেরুতে সংগৃহীত ষড়ভুজ স্নোফ্লেক্স দেখতে পারেন। এই তুষারফলকগুলি বেশ বড় আকার ধারণ করেছিল কারণ এগুলি খুব দীর্ঘ সময়ের জন্য হিমায়িত ছিল, যা বরফের স্ফটিক গঠনের নিয়মকে সম্পূর্ণরূপে প্রকাশ করতে দেয়। একটি ষড়ভুজ প্রিজমে দুটি ষড়ভুজ "বেস" পৃষ্ঠ এবং ছয়টি আয়তক্ষেত্রাকার "প্রিজম্যাটিক" পৃষ্ঠ রয়েছে, যেমনটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। উল্লেখ্য যে একটি ষড়ভুজ প্রিজম প্লেট-আকৃতির বা স্তম্ভাকার হতে পারে, পৃষ্ঠের বৃদ্ধির হারের উপর নির্ভর করে। যখন তুষার স্ফটিক খুব ছোট হয়, তারা বেশিরভাগই সরল ষড়ভুজাকার প্রিজম আকারে বিদ্যমান। কিন্তু এগুলি বড় হওয়ার সাথে সাথে প্রিজমের কোণ থেকে "শাখা" অঙ্কুরিত হয়, আরও জটিল আকার তৈরি করে।
তুষারকণার জটিল রূপের উৎপত্তি। ক্রমবর্ধমান তুষার স্ফটিকের উপর ঘনীভূত হওয়ার জন্য কীভাবে জলের অণুগুলি বাতাসের মধ্য দিয়ে চলে যায় তার মধ্যে এই প্রশ্নের উত্তর রয়েছে। অণুগুলি স্ফটিকে পৌঁছানোর জন্য বাতাসের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে এবং এই প্রসারণ তাদের বৃদ্ধিকে ধীর করে দেয়। ক্রমবর্ধমান স্ফটিকে পৌঁছানোর জন্য আরও দূরবর্তী জলের অণুগুলিকে অবশ্যই বাতাসের মধ্য দিয়ে দীর্ঘ ভ্রমণ করতে হবে। সুতরাং, একটি সমতল বরফের পৃষ্ঠ বিবেচনা করুন যা বাতাসে বৃদ্ধি পায়। যদি একটি ছোট সংঘর্ষ ঘটে এবং পৃষ্ঠের উপর থেকে যায়, তাহলে এটি থেকে পাওয়া ট্রেসটি বাকি স্ফটিকের চেয়ে একটু বেশি প্রসারিত হয়। এর মানে হল যে অন্যান্য জলের অণুগুলি বাকি স্ফটিকের চেয়ে দ্রুত এই জায়গায় পৌঁছতে পারে, কারণ সেখানে যেতে তাদের আরও ভ্রমণ করতে হবে।
সংঘর্ষের স্থানে পৌঁছানো জলের অণুর সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে সংঘর্ষের স্থানটি দ্রুত বৃদ্ধি পায়। অল্প সময়ের পরে, সংঘর্ষগুলি আরও ঘন ঘন ঘটে এবং বৃদ্ধি আরও দ্রুত ঘটে। তারপর যাকে বলা হয় ব্রাঞ্চিং অস্থিরতা দেখা দেয় - বড় শাখাগুলিতে নতুন ছোট সংঘর্ষের উদ্ভব হয় এবং পাশের শাখাগুলির গঠনের জায়গায় পরিণত হয়। এভাবেই জটিলতার জন্ম হয়। এই অস্থিরতা জটিল তুষার স্ফটিক আকার তৈরির প্রধান কারণ।
যখন ব্রাঞ্চিং অস্থিরতা একটি তুষার স্ফটিকের উপর বারবার প্রয়োগ করা হয়, ফলাফলটি একটি বরফ ডেনড্রাইট বলা হয়। "ডেনড্রাইট" শব্দের অর্থ "গাছের মত", এবং তারকা আকৃতির, গাছের মত তুষার স্ফটিক সাধারণ। গবেষণাগারে পানির অণুর বিস্তারের হার পরিবর্তন করা যেতে পারে। যদি তুষার স্ফটিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপের নীচে বাতাসে জন্মায় তবে সেগুলি কম শাখাযুক্ত হয়। এর কারণ হল প্রসারণ কম চাপে বৃদ্ধিকে সীমাবদ্ধ করে না, তাই শাখার অস্থিরতা ততটা তীব্র নয়। উচ্চ চাপে, আরও শাখাযুক্ত তুষার স্ফটিক তৈরি হয়। তুষার স্ফটিকগুলির বৃদ্ধি প্রান্ত এবং শাখাগুলির মধ্যে ভারসাম্যের উপর নির্ভর করে। প্রান্তগুলি সাধারণ সমতল পৃষ্ঠ তৈরি করে, যখন শাখাগুলি আরও জটিল কাঠামো তৈরি করে। প্রান্ত এবং শাখার মধ্যে মিথস্ক্রিয়া সূক্ষ্ম এবং তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতার মতো পরামিতিগুলির উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। এর মানে হল যে তুষার স্ফটিকগুলি বিভিন্ন উপায়ে বৃদ্ধি পেতে পারে, যার ফলে তুষারকণার আকারে প্রচুর বৈচিত্র্য দেখা যায়।
বিখ্যাত জ্যোতির্বিজ্ঞানী জোহানেস কেপলার সর্বপ্রথম তুষারকণা অধ্যয়ন করেন। 1611 সালে, তিনি "হেক্সাগোনাল স্নোফ্লেক্সের উপর" একটি গ্রন্থ প্রকাশ করেন, যেখানে তিনি প্রধানত তাদের গঠনের জ্যামিতিক দিকগুলি নিয়ে আলোচনা করেছিলেন। পরবর্তী সাফল্যের জন্য আমাদের অপেক্ষা করতে হয়েছে দুই সেঞ্চুরিরও বেশি সময়। তার 15 তম জন্মদিনের জন্য, তার মা তার ছেলেকে, ভারমন্টের একজন তরুণ কৃষক, উইলসন অ্যালভিন বেন্টলি, একটি মাইক্রোস্কোপ দিয়েছেন। এবং তিনি এটির মাধ্যমে তুষারফলকগুলি দেখার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন। 15 জানুয়ারী, 1885-এ, তিনি একটি মাইক্রোস্কোপের সাথে একটি ক্যামেরা সংযুক্ত করে এবং কালো কাগজের পটভূমিতে ছবি তুলে তুষারকণার প্রথম ছবি তোলেন। তার জীবনের শেষের দিকে, তিনি 5,381টি তুষারপাতের ছবি ধারণ করেছিলেন। 1920 সালে, তিনি ন্যাশনাল ওয়েদার সার্ভিসে একটি অবস্থান এবং তার গবেষণার জন্য $25 অনুদান পান, এবং তুষার কেবল খামারেই নয়, গতিবিদ এবং স্ফটিকবিদদের গবেষণাগারেও পড়তে শুরু করে। তবে বেন্টলিই প্রথম বলেছিলেন যে তিনি কখনও দুটি অভিন্ন তুষারপাত দেখেননি এমন একটি সাধারণ বিশ্বাস রয়েছে যে প্রকৃতিতে দুটি অভিন্ন তুষারফলক নেই। এটা কিভাবে হতে পারে মনে হবে. লক্ষ লক্ষ আকাশ থেকে পড়ছে। কিন্তু, অন্যদিকে, আপনি যদি খুব মোটামুটিভাবে অনুমান করেন, তাহলে একটি তুষারকণার মধ্যে প্রায় 1020টি জলের অণু রয়েছে এবং মানুষের চোখ একটি তুষারকণার প্রায় 100 টি ভিজ্যুয়াল প্যারামিটার নির্ধারণ করতে সক্ষম। তাই এই ধরনের একটি মোজাইক একটি সীমিত কিন্তু অত্যন্ত বিশাল সংখ্যক উপায়ে একত্রিত হতে পারে। এবং যদি আমরা মনে রাখি যে অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন পরমাণুর আলাদা আলাদা আইসোটোপ আছে, এবং পানিতে এখনও অমেধ্য রয়েছে... সাধারণভাবে, আমাদের মেনে নেওয়া উচিত যে প্রকৃতিতে দুটি তুষারফলক একই রকম নয়। কিন্তু স্ফটিকগুলির একটি প্রতিসম আকৃতি রয়েছে। ম্যাক্রোস্কোপিক কারণগুলি (তাপমাত্রা, চাপ, বিভিন্ন পদার্থের ঘনত্ব) যেমন একটি ছোট জায়গায় স্ফটিক নিউক্লিয়াসের বর্তমান অবস্থানের মধ্যে খুব বেশি পার্থক্য নেই এবং সমস্ত দিকের বৃদ্ধি একই রকম। যতক্ষণ না একটি বিরতি ঘটে বা, বিপরীতভাবে, স্টিকিং ঘটে।
এবং এখানে আমরা দ্বিতীয় বিভাগে যেতে পারি। শব্দের নিচে "বরফ"আমরা পানির কঠিন পর্যায়ের অবস্থা বুঝতে অভ্যস্ত। তবে এটি ছাড়াও, অন্যান্য পদার্থগুলিও হিমায়িত হওয়ার বিষয়। সুতরাং, বরফকে মূল পদার্থের রাসায়নিক গঠন দ্বারা আলাদা করা যায়, উদাহরণস্বরূপ, কার্বন ডাই অক্সাইড, অ্যামোনিয়া, মিথেন বরফ এবং অন্যান্য।
তৃতীয়ত, জলের বরফের স্ফটিক জালি (পরিবর্তন) রয়েছে, যার গঠন একটি থার্মোডাইনামিক ফ্যাক্টর দ্বারা নির্ধারিত হয়। আমরা এই পোস্টে তাদের সম্পর্কে একটু কথা বলব।
বরফ নিবন্ধে, আমরা দেখেছি যে কীভাবে জলের গঠন তার একত্রীকরণের অবস্থার পরিবর্তনের সাথে একটি পুনর্গঠনের মধ্য দিয়ে যায় এবং সাধারণ বরফের স্ফটিক কাঠামোকে স্পর্শ করে। জলের অণুর অভ্যন্তরীণ কাঠামো এবং হাইড্রোজেন বন্ডগুলি সমস্ত অণুকে একটি আদেশযুক্ত সিস্টেমে সংযুক্ত করার জন্য ধন্যবাদ, বরফের একটি ষড়ভুজ (ষড়ভুজ) স্ফটিক জালি তৈরি হয়। একে অপরের নিকটতম অণুগুলি (একটি কেন্দ্রীয় এবং চার কোণে) একটি ত্রিহেড্রাল পিরামিড বা টেট্রাহেড্রনের আকারে সাজানো হয়, যা ষড়ভুজাকার স্ফটিক পরিবর্তনের ( চিত্র 1).
উপায় দ্বারা, পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণার মধ্যে দূরত্ব ন্যানোমিটার (nm) বা angstroms (19 শতকের সুইডিশ পদার্থবিদ অ্যান্ডারস জোনাস অ্যাংস্ট্রোমের নামে নামকরণ করা হয়; Å প্রতীক দ্বারা চিহ্নিত)। 1 Å = 0.1 nm = 10−10 m।
সাধারণ বরফের এই ষড়ভুজ গঠনটি তার সম্পূর্ণ আয়তন পর্যন্ত বিস্তৃত। আপনি খালি চোখে এটি স্পষ্টভাবে দেখতে পারেন: শীতকালে তুষারপাতের সময়, আপনার হাতা বা দস্তানায় একটি তুষারকণা ধরুন এবং এর আকারটি ঘনিষ্ঠভাবে দেখুন - এটি ছয়-রশ্মি বা ষড়ভুজাকার। এটি প্রতিটি তুষারকণার জন্য সাধারণ, কিন্তু একটি একক তুষারকণা কখনও অন্যটির পুনরাবৃত্তি করে না (আমাদের নিবন্ধে এটি সম্পর্কে আরও)। এবং এমনকি বড় বরফ স্ফটিকগুলি তাদের বাহ্যিক আকৃতির সাথে অভ্যন্তরীণ আণবিক কাঠামোর সাথে মিলে যায় ( চিত্র 2).
আমরা আগেই বলেছি যে একটি পদার্থের, বিশেষ করে পানিতে, এক অবস্থা থেকে অন্য অবস্থার মধ্যে স্থানান্তর নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে ঘটে। সাধারণ বরফ 0°C এবং নীচের তাপমাত্রায় এবং 1 বায়ুমণ্ডলের চাপে (স্বাভাবিক মান)। ফলস্বরূপ, বরফের অন্যান্য পরিবর্তনগুলির উপস্থিতির জন্য, এই মানগুলির একটি পরিবর্তন প্রয়োজন, এবং বেশিরভাগ ক্ষেত্রে নিম্ন তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপের উপস্থিতি, যেখানে হাইড্রোজেন বন্ধনের কোণ পরিবর্তিত হয় এবং সমগ্র স্ফটিক জালিটি পুনর্গঠিত হয়।
বরফের প্রতিটি পরিবর্তন একটি নির্দিষ্ট সিস্টেমের অন্তর্গত - স্ফটিকগুলির একটি গ্রুপ যেখানে ইউনিট কোষগুলির একই প্রতিসাম্য এবং সমন্বয় ব্যবস্থা (XYZ অক্ষ) রয়েছে। মোট, সাতটি সিঙ্গোনিজ আলাদা করা হয়েছে। তাদের প্রত্যেকের বৈশিষ্ট্য উপস্থাপন করা হয় চিত্র 3-4. এবং ঠিক নীচে স্ফটিকগুলির প্রধান রূপগুলির একটি চিত্র রয়েছে ( চিত্র.5)
বরফের সমস্ত পরিবর্তন যা সাধারণ বরফ থেকে আলাদা তা পরীক্ষাগারের পরিস্থিতিতে প্রাপ্ত হয়েছিল। বরফের প্রথম বহুরূপী কাঠামো বিংশ শতাব্দীর শুরুতে বিজ্ঞানীদের প্রচেষ্টার মাধ্যমে জানা যায়। গুস্তাভ হেনরিখ তামানএবং পার্সি উইলিয়ামস ব্রিজম্যান. ব্রিজম্যানের পরিবর্তনের চিত্রটি পর্যায়ক্রমে সম্পূরক ছিল। আগের প্রাপ্তদের থেকে নতুন পরিবর্তনগুলি চিহ্নিত করা হয়েছিল। ডায়াগ্রামের সর্বশেষ পরিবর্তনগুলি আমাদের সময়ে করা হয়েছিল। আজ পর্যন্ত, ষোল ধরনের স্ফটিক বরফ পাওয়া গেছে। প্রতিটি প্রকারের নিজস্ব নাম রয়েছে এবং এটি একটি রোমান সংখ্যা দ্বারা মনোনীত।
আমরা প্রতিটি আণবিক ধরণের জলের বরফের শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি গভীরভাবে অনুসন্ধান করব না, যাতে আপনি বিরক্ত না হন, প্রিয় পাঠক, বৈজ্ঞানিক বিবরণ সহ আমরা কেবলমাত্র প্রধান পরামিতিগুলি নোট করব।
সাধারণ বরফকে বলা হয় বরফ Ih (উপসর্গ "h" মানে ষড়ভুজ ব্যবস্থা)। চালু চিত্র 7এর স্ফটিক কাঠামো উপস্থাপন করা হয়েছে, ষড়ভুজাকার বন্ধন (হেক্সামার্স) সমন্বিত, যা আকারে ভিন্ন - আকারে একটি সান লাউঞ্জার(ইংরেজি) চেয়ার-ফর্ম), অন্য ফর্মে rooks (নৌকা ফর্ম) এই হেক্সামারগুলি একটি ত্রিমাত্রিক বিভাগ গঠন করে - দুটি "চেজ লাউঞ্জ" উপরের এবং নীচে অনুভূমিক এবং তিনটি "নৌকা" একটি উল্লম্ব অবস্থান দখল করে।
স্থানিক চিত্রটি বরফের হাইড্রোজেন বন্ধনের বিন্যাসের ক্রম দেখায় ইহ, কিন্তু বাস্তবে সংযোগগুলি এলোমেলোভাবে নির্মিত হয়। যাইহোক, বিজ্ঞানীরা উড়িয়ে দেন না যে ষড়ভুজ বরফের পৃষ্ঠে হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি কাঠামোর ভিতরের চেয়ে বেশি ক্রমানুসারে রয়েছে।
ষড়ভুজ বরফের একক কোষে (অর্থাৎ, একটি স্ফটিকের ন্যূনতম আয়তন, যার পুনরাবৃত্ত প্রজনন তিনটি মাত্রায় সম্পূর্ণ স্ফটিক জালি তৈরি করে) 4টি জলের অণু অন্তর্ভুক্ত করে। কোষের মাত্রা হল 4.51 Åপক্ষের উপর ক, খএবং 7.35 Å c পাশে (চিত্রের c পাশ বা অক্ষের একটি উল্লম্ব দিক রয়েছে)। পক্ষের মধ্যে কোণ, যেমন থেকে দেখা যাচ্ছে চিত্র 4: α=β = 90°, γ = 120°. প্রতিবেশী অণুর মধ্যে দূরত্ব 2.76 Å.
ষড়ভুজ বরফ স্ফটিক ষড়ভুজ প্লেট এবং কলাম গঠন করে; তাদের মধ্যে উপরের এবং নীচের মুখগুলি হল বেস প্লেন, এবং ছয়টি অভিন্ন পার্শ্বমুখগুলিকে প্রিজম্যাটিক বলা হয় ( চিত্র 10).
ক্রিস্টালাইজেশন শুরু করার জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম সংখ্যক জলের অণু প্রায় 275 (±25). বৃহৎ পরিমাণে, বরফের গঠন জলের ভরের উপরিভাগে ঘটে যা বাতাসের অভ্যন্তরে না হয়ে সীমানাযুক্ত। মোটা বরফ স্ফটিক ইহসি-অক্ষের দিকে ধীরে ধীরে গঠন করে, উদাহরণস্বরূপ, স্থির জলে তারা স্ফটিক প্লেট থেকে উল্লম্বভাবে নীচের দিকে বৃদ্ধি পায়, বা এমন পরিস্থিতিতে যেখানে পাশ থেকে বৃদ্ধি পাওয়া কঠিন। সূক্ষ্ম দানাদার বরফ, উত্তাল জলে তৈরি হয় বা যখন এটি দ্রুত বরফে পরিণত হয়, প্রিজম্যাটিক মুখগুলি থেকে নির্দেশিত বৃদ্ধিকে ত্বরান্বিত করেছে। আশেপাশের জলের তাপমাত্রা বরফের স্ফটিক জালির শাখার মাত্রা নির্ধারণ করে।
হিলিয়াম এবং হাইড্রোজেন পরমাণু ব্যতীত জলে দ্রবীভূত পদার্থের কণা, যার মাত্রা তাদের গঠনের গহ্বরে মাপসই করতে দেয়, স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে স্ফটিক জালি থেকে বাদ পড়ে, স্ফটিকের পৃষ্ঠের উপর জোর করে বাহিরে আনা হয়। , যেমন নিরাকার বৈচিত্র্যের ক্ষেত্রে (এ বিষয়ে আরও পরে নিবন্ধে) মাইক্রোক্রিস্টালগুলির মধ্যে স্তর তৈরি করে। হিমায়িত-গলে যাওয়া জলের ক্রমাগত চক্রগুলি এটিকে অমেধ্য থেকে শুদ্ধ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, গ্যাস (ডিগাসিং)।
সাথে বরফ ইহএছাড়াও বরফ আছে আইসি (কিউবিক সিস্টেম), যাইহোক, প্রকৃতিতে, এই ধরণের বরফের গঠন মাঝে মাঝে কেবল বায়ুমণ্ডলের উপরের স্তরগুলিতেই সম্ভব। কৃত্রিম বরফ আইসিতাত্ক্ষণিকভাবে হিমায়িত জল দ্বারা প্রাপ্ত, যার জন্য বাষ্প একটি ঠান্ডা উপর ঘনীভূত হয় 80 বিয়োগ 110°Cস্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে ধাতব পৃষ্ঠ। পরীক্ষার ফলস্বরূপ, ঘন আকৃতির স্ফটিক বা অষ্টহেড্রন আকারে পৃষ্ঠের উপর পড়ে। তাপমাত্রা কমিয়ে সাধারণ ষড়ভুজ বরফ থেকে প্রথম পরিবর্তনের ঘন বরফ তৈরি করা সম্ভব হবে না, তবে বরফকে গরম করে ঘন থেকে ষড়ভুজায় রূপান্তর সম্ভব। আইসিউচ্চ বিয়োগ 80°সে.
বরফের আণবিক গঠনে আইসিহাইড্রোজেন বন্ধন কোণ সাধারণ বরফের মতোই Ih - 109.5°. এবং এখানে একটি বরফের জালিতে অণু দ্বারা গঠিত একটি ষড়ভুজ বলয় রয়েছে আইসিশুধুমাত্র একটি চেজ লাউঞ্জ আকারে উপস্থিত.
1 atm চাপে বরফ Ic এর ঘনত্ব 0.92 g/cm³। একটি কিউবিক স্ফটিকের একক কোষে 8টি অণু এবং মাত্রা রয়েছে: a=b=c = 6.35 Å, এবং এর কোণগুলি α=β=γ = 90°।
শুধু একটি নোট.প্রিয় পাঠক, এই নিবন্ধে আমরা বারবার এক বা অন্য ধরণের বরফের জন্য তাপমাত্রা এবং চাপ সূচকগুলির মুখোমুখি হব। এবং যদি ডিগ্রী সেলসিয়াসে প্রকাশিত তাপমাত্রার মানগুলি প্রত্যেকের কাছে পরিষ্কার হয়, তবে চাপের মানগুলির উপলব্ধি কারও কারও পক্ষে কঠিন হতে পারে। পদার্থবিজ্ঞানে, এটি পরিমাপের জন্য বিভিন্ন ইউনিট ব্যবহার করা হয়, তবে আমাদের নিবন্ধে আমরা এটিকে বায়ুমণ্ডলে (এটিএম) চিহ্নিত করব, মানগুলিকে বৃত্তাকার করে। সাধারণ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ হল 1 atm, যা 760 mmHg বা 1 বার বা 0.1 MPa (মেগাপ্যাস্কাল) এর সমান।
আপনি যেমন বুঝতে পারেন, বিশেষ করে, বরফের উদাহরণ থেকে আইসি, বরফের স্ফটিক পরিবর্তনের অস্তিত্ব থার্মোডাইনামিক ভারসাম্যের অবস্থার অধীনে সম্ভব, যেমন যখন তাপমাত্রা এবং চাপের ভারসাম্য যা কোন স্ফটিক ধরণের বরফের উপস্থিতি নির্ধারণ করে তা বিঘ্নিত হয়, এই প্রকারটি অদৃশ্য হয়ে যায়, অন্য পরিবর্তনে রূপান্তরিত হয়। এই থার্মোডাইনামিক মানের পরিসর একেক প্রজাতির জন্য একেক রকম। আসুন আমরা অন্যান্য ধরণের বরফ বিবেচনা করি, নামকরণের ক্রমে কঠোরভাবে নয়, তবে এই কাঠামোগত পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত।
বরফ ২ত্রিকোণ ব্যবস্থার অন্তর্গত। এটি প্রায় 3,000 atm চাপে এবং প্রায় মাইনাস 75°C তাপমাত্রায় ষড়ভুজ টাইপ থেকে বা অন্য একটি পরিবর্তন থেকে গঠিত হতে পারে ( বরফ ভি), মাইনাস 35°C তাপমাত্রায় তীব্রভাবে চাপ কমিয়ে। অস্তিত্ব ২মাইনাস 170 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং 1 থেকে 50,000 atm (বা 5 গিগাপাস্কাল (GPa)) এর চাপে বরফের ধরন সম্ভব। বিজ্ঞানীদের মতে, এই পরিবর্তনের বরফ সম্ভবত সৌরজগতের দূরবর্তী গ্রহগুলির বরফের উপগ্রহগুলির অংশ হতে পারে। স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপ এবং মাইনাস 113 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে তাপমাত্রা এই ধরনের বরফকে সাধারণ ষড়ভুজ বরফে রূপান্তরিত করার জন্য পরিস্থিতি তৈরি করে।
চালু চিত্র 13বরফ স্ফটিক জালি দেখানো হয়েছে ২. কাঠামোর একটি চরিত্রগত বৈশিষ্ট্য দৃশ্যমান - আণবিক বন্ধন দ্বারা গঠিত ফাঁপা ষড়ভুজাকার চ্যানেলগুলির একটি প্রকার। ইউনিট সেল (একটি হীরা দিয়ে চিত্রিত অংশে হাইলাইট করা হয়েছে) দুটি লিগামেন্ট নিয়ে গঠিত যা একে অপরের সাপেক্ষে স্থানান্তরিত হয়, তাই বলতে গেলে, "উচ্চতায়"। ফলস্বরূপ, একটি রম্বোহেড্রাল জালি সিস্টেম গঠিত হয়। কোষের মাত্রা a=b=c = 7.78 Å; α=β=γ = 113.1°। একটি কোষে 12টি অণু থাকে। অণুর মধ্যে বন্ধন কোণ (O–O–O) 80 থেকে 120° পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়।
যখন গরম করার পরিবর্তন II, আপনি বরফ পেতে পারেন III, এবং তদ্বিপরীত, বরফ শীতল IIIবরফে পরিণত করে ২. এছাড়াও বরফ IIIতৈরি হয় যখন পানির তাপমাত্রা ধীরে ধীরে মাইনাস 23 ডিগ্রি সেলসিয়াসে নেমে আসে, চাপ 3,000 atm-এ বৃদ্ধি পায়।
ফেজ ডায়াগ্রামে দেখা যায় ( অসুস্থ 6), বরফের একটি স্থিতিশীল অবস্থার জন্য তাপগতিগত অবস্থা III, সেইসাথে আরেকটি পরিবর্তন - বরফ ভি, ছোট।
বরফ IIIএবং ভিচারপাশের পরিবর্তন সহ চারটি ট্রিপল পয়েন্ট রয়েছে (থার্মোডাইনামিক মান যেখানে পদার্থের বিভিন্ন অবস্থার অস্তিত্ব সম্ভব)। তবে বরফ ২, IIIএবং ভিপরিবর্তনগুলি স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপ এবং মাইনাস 170 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে থাকতে পারে এবং তাদের মাইনাস 150 ডিগ্রি সেলসিয়াসে গরম করলে বরফ তৈরি হয় আইসি.
বর্তমানে পরিচিত অন্যান্য উচ্চ চাপ পরিবর্তনের তুলনায়, বরফ IIIসর্বনিম্ন ঘনত্ব আছে - 3,500 atm চাপে। এটি 1.16 g/cm³ এর সমান।
বরফ IIIস্ফটিক জলের একটি টেট্রাগোনাল বৈচিত্র্য, কিন্তু বরফের জালির কাঠামো নিজেই IIIলঙ্ঘন আছে। যদি সাধারণত প্রতিটি অণু 4টি প্রতিবেশী দ্বারা বেষ্টিত থাকে, তবে এই ক্ষেত্রে এই সূচকটির মান 3.2 হবে এবং এর পাশাপাশি কাছাকাছি আরও 2 বা 3টি অণু থাকতে পারে যার হাইড্রোজেন বন্ধন নেই।
স্থানিক বিন্যাসে, অণুগুলি ডান হাতের হেলিস গঠন করে।
মাইনাস 23°C এবং প্রায় 2800 atm তে 12টি অণু সহ একটি ইউনিট কোষের মাত্রা: a=b = 6.66, c = 6.93 Å; α=β=γ = 90°। হাইড্রোজেন বন্ধন কোণ 87 থেকে 141° পর্যন্ত।
চালু চিত্র 15বরফের আণবিক কাঠামোর একটি স্থানিক চিত্র প্রচলিতভাবে উপস্থাপন করা হয়েছে III. দর্শকের কাছাকাছি অবস্থিত অণুগুলি (নীল বিন্দুগুলি) আরও বড় দেখানো হয়েছে এবং হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি (লাল রেখা) অনুরূপভাবে ঘন।
এবং এখন, যেমন তারা বলে, আমাদের গোড়ালিতে গরম, আসুন অবিলম্বে বরফের পরে যারা আসছে তাদের উপর "ঝাঁপ দাও" IIIনামকরণের ক্রমে, স্ফটিক পরিবর্তন, এবং আসুন বরফ সম্পর্কে কয়েকটি শব্দ বলি IX.
এই ধরনের বরফ মূলত পরিবর্তিত বরফ III, বরফে রূপান্তরিত হওয়া এড়াতে মাইনাস 65 থেকে মাইনাস 108 ° C পর্যন্ত দ্রুত গভীর শীতল হওয়ার শিকার ২. বরফ IX 133°C এর নিচে তাপমাত্রা এবং 2,000 থেকে 4,000 atm চাপে স্থিতিশীল থাকে। এর ঘনত্ব এবং গঠন অভিন্ন IIIমন, কিন্তু বরফের মত নয় IIIবরফের কাঠামোতে IXপ্রোটনের বিন্যাসে ক্রম আছে।
বরফ গরম করা IXএটি মূলে ফেরত দেয় না IIIপরিবর্তন, কিন্তু বরফে পরিণত ২. কোষের মাত্রা: a=b = 6.69, c = 6.71 Å মাইনাস 108°C এবং 2800 atm তাপমাত্রায়।
উপায় দ্বারা, বিজ্ঞান কথাসাহিত্যিক কার্ট ভননেগুটের 1963 সালের উপন্যাস ক্যাটস ক্র্যাডল আইস-নাইন নামক একটি পদার্থের চারপাশে কেন্দ্রীভূত, যা একটি মানবসৃষ্ট উপাদান হিসাবে বর্ণনা করা হয়েছে যা জীবনের জন্য একটি বড় বিপদ সৃষ্টি করে কারণ জল এটির সংস্পর্শে স্ফটিক হয়ে আইস-নাইনে পরিণত হয়। পৃথিবীর মহাসাগরের মুখোমুখি প্রাকৃতিক জলে এই পদার্থের একটি সামান্য পরিমাণের প্রবেশ গ্রহের সমস্ত জলকে হিমায়িত করার হুমকি দেয়, যার ফলস্বরূপ সমস্ত জীবন্ত জিনিসের মৃত্যু হয়। শেষ পর্যন্ত সেটাই হয়।
বরফ IVএকটি স্ফটিক জালির একটি মেটাস্টেবল (দুর্বলভাবে স্থিতিশীল) ত্রিকোণীয় গঠন। বরফের ফেজ স্পেসে এর অস্তিত্ব সম্ভব III, ভিএবং VIপরিবর্তন কিছু বরফ পান IV 8,000 atm এর ধ্রুবক চাপে মাইনাস 130°C থেকে শুরু করে ধীরে ধীরে গরম করে উচ্চ-ঘনত্বের নিরাকার বরফ থেকে তৈরি করা যেতে পারে।
রম্বোহেড্রাল একক কোষের আকার 7.60 Å, কোণ α=β=γ = 70.1°। কোষে 16টি অণু রয়েছে; অণুর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন অপ্রতিসম। 1 atm চাপ এবং মাইনাস 163°C তাপমাত্রায়, বরফ IV এর ঘনত্ব হল 1.27 g/cm³। O–O–O বন্ধন কোণ: 88–128°।
একইভাবে IVবরফের প্রকার যা বরফ গঠন করে XII- 8,000 atm-এর একই চাপে, কিন্তু উচ্চ গতিতে মাইনাস 196 থেকে মাইনাস 90°C থেকে একটি উচ্চ-ঘনত্বের নিরাকার পরিবর্তন (নীচে আরও বেশি) গরম করে।
বরফ XIIফেজ অঞ্চলে মেটাস্টেবল ভিএবং VIস্ফটিক প্রকার। এটি এক ধরনের টেট্রাগোনাল সিস্টেম।
একক কোষে 12টি অণু রয়েছে, যা 84-135° কোণ বিশিষ্ট হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে, স্ফটিক জালিতে অবস্থিত, একটি ডাবল ডান-হাতি হেলিক্স গঠন করে। কোষের মাত্রা আছে: a=b = 8.27, c = 4.02 Å; কোণ α=β=γ = 90º। বরফ XII এর ঘনত্ব স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে 1.30 g/cm³ এবং তাপমাত্রা মাইনাস 146°C। হাইড্রোজেন বন্ধন কোণ: 67–132°।
জলের বরফের বর্তমানে আবিষ্কৃত পরিবর্তনগুলির মধ্যে, বরফের সবচেয়ে জটিল স্ফটিক কাঠামো রয়েছে ভি. 28টি অণু তার একক কোষ তৈরি করে; হাইড্রোজেন বন্ডগুলি অন্যান্য আণবিক যৌগের মধ্যে ফাঁক তৈরি করে এবং কিছু অণু শুধুমাত্র নির্দিষ্ট যৌগের সাথে বন্ধন গঠন করে। প্রতিবেশী অণুগুলির মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধনের কোণ ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয় - 86 থেকে 132° পর্যন্ত, তাই বরফের স্ফটিক জালিতে ভিশক্তিশালী উত্তেজনা এবং শক্তির একটি বিশাল সরবরাহ আছে।
স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপ এবং তাপমাত্রা মাইনাস 175°C এর অধীনে কোষের পরামিতি: a=9.22, b=7.54, c=10.35 Å; α=β = 90°, γ = 109.2°।
বরফ ভিপ্রায় 5,000 atm চাপে মাইনাস 20 ডিগ্রি সেলসিয়াসে জল ঠান্ডা করার মাধ্যমে গঠিত একটি মনোক্লিনিক জাত। স্ফটিক জালির ঘনত্ব, 3,500 atm চাপ বিবেচনা করে, হল 1.24 g/cm³।
বরফের স্ফটিক জালির স্থানিক চিত্র ভিটাইপ দেখানো হয়েছে চিত্র 18. স্ফটিকের একক কক্ষের অঞ্চলটি একটি ধূসর রূপরেখা দিয়ে হাইলাইট করা হয়েছে।
বরফের গঠনে প্রোটনের বিন্যাস ভিএটিকে বরফ নামে আরেকটি বৈচিত্র্য তৈরি করে XIII. এই মনোক্লিনিক পরিবর্তনটি 5,000 atm এর চাপ তৈরি করে ফেজ ট্রানজিশনের সুবিধার্থে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl) যোগ করে মাইনাস 143°C এর নিচে জল ঠান্ডা করে প্রাপ্ত করা যেতে পারে। থেকে বিপরীত রূপান্তর XIIIটাইপ k ভিমাইনাস 193 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে মাইনাস 153 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা পরিসরে প্রকার সম্ভব।
বরফের একক কোষের মাত্রা XIIIথেকে সামান্য ভিন্ন ভিপরিবর্তন: a= 9.24, b= 7.47, c= 10.30 Å; α=β = 90°, γ= 109.7° (1 atm, মাইনাস 193°С)। একটি কোষে অণুর সংখ্যা একই - 28। হাইড্রোজেন বন্ধন কোণ: 82–135°।
আমাদের নিবন্ধের পরবর্তী অংশে আমরা জলের বরফের পরিবর্তনের আমাদের পর্যালোচনা চালিয়ে যাব।
আমাদের ব্লগের পাতায় দেখা হবে!
আপনি অন্যান্য নিবন্ধগুলিও পড়তে পারেন:
শহরের জন্য বরফ ভাস্কর্য
অভ্যন্তরীণ বরফের ভাস্কর্য
আইস কোম্পানির লোগো
ম্যাকডোনাল্ডস আইস প্রচার
বরফ লোগো ICE & FIRE
বরফের উপর মানুষের সাথে কাজ করা
বরফ দিয়ে তৈরি "SNGP" লোগো
ক্যাপিটল শপিং সেন্টারের বরফ সজ্জা
মা-এ বরফের ভাস্কর্যের উপর মাস্টার ক্লাস...
সৃজনশীল বরফ বার
Z. Tserete মিউজিয়াম-ওয়ার্কশপে আইস বার...
ভোজ জন্য বরফ প্রসাধন
মিনেসোটায় আইস ক্যাসেল
বরফের তৈরি ড্রাম সেট
সাগরে বরফের ফুল
আইস ফ্যাশন শো
পোলার বিয়ার বরফের উপর স্কেট করছে
বরফ মানুষ. ডেভিড ব্লেইন - হিমায়িত...
বরফের মুখোশ
বরফের উপর ভিট্রুভিয়ান মানুষ
আইস লোগো PIR ব্যাংক
বরফ হাস্যরস। পর্ব-১
বরফ নিকোল ডেক্সট্রাসের পোশাক
ঘরে জমে থাকা জলপ্রপাত
বরফের দুর্গ - বরফ দিয়ে তৈরি গোলকধাঁধা
মহাকাশের বরফ। পার্ট ফাইভ: আইস গি...
এই নিবন্ধে আমরা জলের অণুর গঠন, তাদের সংযোগ এবং বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে কথা বলব।
একটু এগিয়ে গিয়ে আমি লিখব:
মায়ার সেল দ্বারা সম্পাদিত কাজটি হল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনের সাথে বৈদ্যুতিক প্রবাহের প্রভাবে জলের অণুগুলির "সহজ" পচন।
এর সমাধানের জন্য, আসুন জেনে নেই পানি কি? পানির অণুর গঠন কেমন? জলের অণু এবং তাদের বন্ধন সম্পর্কে কী জানা যায়? নিবন্ধে, আমি ইন্টারনেটে পর্যাপ্ত পরিমাণে উপলব্ধ বিভিন্ন প্রকাশনা ব্যবহার করেছি, তবে সেগুলি প্রচুর পরিমাণে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে, তাই তাদের লেখক কে তা আমার কাছে স্পষ্ট নয় এবং একটি উত্স উদ্ধৃত করা আমার পক্ষে বোকামি। তদুপরি, এই প্রকাশনাগুলি অসম্মানের পর্যায়ে "বিভ্রান্ত" হয়, যা বোঝা কঠিন করে তোলে এবং অধ্যয়নের সময় উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। নিবন্ধগুলি বিশ্লেষণ করে, আমি এমন কিছু বের করেছি যা আপনাকে বোঝার দিকে পরিচালিত করতে পারে যে আমরা সস্তা শক্তি আহরণের প্রক্রিয়াতে, বা আরও স্পষ্টভাবে জলের অণুগুলিকে উপাদানগুলি - হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনগুলিতে ভাঙ্গার প্রক্রিয়াতে কী নিয়ে কাজ করব।
সুতরাং, আসুন জলের অণুর গঠন সম্পর্কে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ধারণাগুলি দেখুন!
জল হল এমন একটি পদার্থ যার প্রধান কাঠামোগত একক হল H 2 O অণু, একটি অক্সিজেন পরমাণু এবং দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু নিয়ে গঠিত।
জলের অণুটির একটি সমদ্বিবাহু ত্রিভুজের গঠন রয়েছে: এই ত্রিভুজের শীর্ষে একটি অক্সিজেন পরমাণু রয়েছে এবং এর গোড়ায় দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু রয়েছে। সর্বোচ্চ কোণ হল 104°27, এবং পাশের দৈর্ঘ্য 0.096 nm। এই পরামিতিগুলি কম্পন এবং ঘূর্ণন ছাড়াই জলের অণুর অনুমানমূলক ভারসাম্যের অবস্থাকে নির্দেশ করে। জলের অণুর জ্যামিতি এবং এর ইলেক্ট্রন কক্ষপথ চিত্রটিতে দেখানো হয়েছে।
একটি জলের অণু হল একটি ডাইপোল যার মেরুতে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ থাকে। যদি একটি "মুক্ত" জলের অণু, অন্য অণুর সাথে সংযুক্ত না হয়, একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয়, তাহলে এটি তার ঋণাত্মক খুঁটির সাথে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ধনাত্মক প্লেটের দিকে এবং তার ধনাত্মক খুঁটির সাথে ঋণাত্মক প্লেটের দিকে "মোড়বে"। এই প্রক্রিয়াটি চিত্র 1, অবস্থান 3B-তে চিত্রিত করা হয়েছে, "পেট্রলের পরিবর্তে জল" নিবন্ধে মায়ার সেলের অপারেশন ব্যাখ্যা করে।
আপনি যদি ইতিবাচক এবং নেতিবাচক চার্জের কেন্দ্রগুলিকে সরল রেখার সাথে সংযুক্ত করেন তবে আপনি একটি ত্রিমাত্রিক জ্যামিতিক চিত্র পাবেন - একটি নিয়মিত টেট্রাহেড্রন। এটি পানির অণুর গঠন।
হাইড্রোজেন বন্ডের উপস্থিতির কারণে, প্রতিটি জলের অণু 4টি প্রতিবেশী অণুর সাথে একটি হাইড্রোজেন বন্ড গঠন করে, বরফের অণুতে একটি ওপেনওয়ার্ক জাল ফ্রেম তৈরি করে। এটি জলের অণুর এই আদেশযুক্ত অবস্থা যাকে "কাঠামো" বলা যেতে পারে। প্রতিটি অণু একই সাথে অন্যান্য অণুর সাথে 109°28′ এর সমান কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত কোণে চারটি হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করতে পারে, যা টেট্রাহেড্রনের শীর্ষবিন্দুর দিকে নির্দেশিত, যা হিমাঙ্কের সময় একটি ঘন কাঠামো তৈরি করতে দেয় না।
যখন বরফ গলে যায়, তখন এর টেট্রাগোনাল গঠন ভেঙ্গে যায় এবং পলিমারের মিশ্রণ তৈরি হয়, যার মধ্যে ট্রাই-, টেট্রা-, পেন্টা- এবং হেক্সামারের জল এবং মুক্ত জলের অণু থাকে।
তরল অবস্থায়, জল একটি বিকৃত তরল। এই হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি স্বতঃস্ফূর্ত, স্বল্পস্থায়ী, দ্রুত ভেঙে যায় এবং আবার গঠন করে।
যখন দলবদ্ধ করা হয়, জলের অণুর টেট্রাহেড্রা বিভিন্ন স্থানিক এবং প্ল্যানার কাঠামো গঠন করে।
এবং প্রকৃতির সমস্ত বৈচিত্র্যের কাঠামোর মধ্যে মৌলিকটি হল ষড়ভুজাকার (ছয়-পার্শ্বযুক্ত) গঠন, যখন ছয়টি জলের অণু (টেট্রাহেড্রা) একটি বলয়ে একত্রিত হয়।
এই ধরণের কাঠামোটি বরফ, তুষার এবং গলিত জলের বৈশিষ্ট্য, যা এই জাতীয় কাঠামোর উপস্থিতির কারণে, "স্ট্রাকচার্ড ওয়াটার" বলা হয়। কাঠামোগত জলের উপকারী বৈশিষ্ট্যগুলি সম্পর্কে অনেক কিছু লেখা হয়েছে, তবে এটি আমাদের নিবন্ধের বিষয় নয়। এটা যৌক্তিক হবে যে কাঠামোবদ্ধ জল - ষড়ভুজ কাঠামো তৈরি করা - জলের গঠনের জন্য সবচেয়ে খারাপ বিকল্প, যা হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে পচনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। আমাকে ব্যাখ্যা করা যাক কেন: জলের অণু, একটি হেক্সামারে ছয়টি গোষ্ঠীবদ্ধ, একটি বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ রচনা রয়েছে - হেক্সামারের ধনাত্মক এবং নেতিবাচক মেরু নেই। আপনি যদি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে কাঠামোবদ্ধ জলের একটি হেক্সামার রাখেন তবে এটি কোনওভাবেই এটিতে প্রতিক্রিয়া দেখাবে না। অতএব, এটি যৌক্তিকভাবে উপসংহারে পৌঁছানো যেতে পারে যে জলের জন্য যতটা সম্ভব কম সংগঠিত কাঠামো থাকা প্রয়োজন। আসলে, এটি অন্যভাবে: একটি হেক্সামার একটি সম্পূর্ণ কাঠামো নয়; একটি আরও আকর্ষণীয় ধারণা রয়েছে - একটি ক্লাস্টার।
একত্রিত জলের অণুগুলির গঠনগুলিকে ক্লাস্টার বলা হয় এবং পৃথক জলের অণুগুলিকে কোয়ান্টা বলা হয়। একটি ক্লাস্টার হল হেক্সামার সহ জলের অণুর একটি ভলিউম্যাট্রিক সংমিশ্রণ, যার ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উভয় মেরু রয়েছে।
পাতিত জলে, ক্লাস্টারগুলি কার্যত বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ, কারণ বাষ্পীভবনের ফলে, ক্লাস্টারগুলি ধ্বংস হয়ে গিয়েছিল এবং ঘনীভবনের ফলে, জলের অণুর মধ্যে শক্তিশালী বন্ধন দেখা যায় নি। যাইহোক, তাদের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা পরিবর্তন করা যেতে পারে। যদি পাতিত জল একটি চৌম্বকীয় আলোড়ন দ্বারা আলোড়িত হয়, তবে ক্লাস্টারগুলির উপাদানগুলির মধ্যে সংযোগগুলি আংশিকভাবে পুনরুদ্ধার করা হবে এবং জলের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা পরিবর্তিত হবে। অন্য কথায়, পাতিত জল হল জল যা অণুগুলির মধ্যে ন্যূনতম সংখ্যক বন্ধন রয়েছে . এটিতে, অণুর ডাইপোলগুলি একটি বিভ্রান্তিকর অবস্থায় রয়েছে, তাই পাতিত জলের অস্তরক ধ্রুবক খুব বেশি এবং এটি বৈদ্যুতিক প্রবাহের একটি দুর্বল পরিবাহী। একই সময়ে, জলের ক্লাস্টারগুলির নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা বাড়ানোর জন্য, এতে অ্যাসিড বা ক্ষার যুক্ত করা হয়, যা আণবিক বন্ধনে অংশগ্রহণ করে, জলের অণুগুলিকে ষড়ভুজাকার কাঠামো তৈরি করতে দেয় না, যার ফলে ইলেক্ট্রোলাইট তৈরি হয়। পাতিত জল হল কাঠামোগত জলের বিপরীত, যেখানে ক্লাস্টারে জলের অণুগুলির মধ্যে বিপুল সংখ্যক সংযোগ রয়েছে।
আমার ওয়েবসাইটে এমন নিবন্ধ রয়েছে এবং প্রদর্শিত হতে থাকবে, যেগুলি, প্রথম নজরে, "পৃথক" এবং অন্য নিবন্ধগুলির সাথে কোন সম্পর্ক নেই৷ প্রকৃতপক্ষে, সাইটের বেশিরভাগ নিবন্ধ একটি সম্পূর্ণরূপে আন্তঃসংযুক্ত। এই ক্ষেত্রে, পাতিত জলের বৈশিষ্ট্যগুলি বর্ণনা করার সময়, আমি বৈদ্যুতিক প্রবাহের ডাইপোল তত্ত্ব ব্যবহার করি, এটি বৈদ্যুতিক প্রবাহের একটি বিকল্প ধারণা, যা শাস্ত্রীয় ধারণার চেয়ে বিজ্ঞান এবং অনুশীলন উভয় দ্বারাই নিশ্চিত।
একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহের উত্সের শক্তির সংস্পর্শে এলে, জলের পরমাণুর সমস্ত ডাইপোল (একটি পরিবাহী হিসাবে) ঘুরতে থাকে, তাদের মত খুঁটির সাথে এক দিকে অভিমুখী হয়। যদি জলের অণুগুলি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের উপস্থিতির আগে একটি ক্লাস্টার (পারস্পরিক ভিত্তিক) কাঠামো তৈরি করে, তবে একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে অভিযোজন করার জন্য একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহের উত্স থেকে ন্যূনতম পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন হবে। যদি কাঠামোটি সংগঠিত না হয় (পাতিত জলের মতো), তবে প্রচুর পরিমাণে শক্তির প্রয়োজন হবে।
দয়া করে মনে রাখবেন, "একটি জনপ্রিয় মতামত আছে" যে পাতিত জল এবং গলিত জল একই বৈদ্যুতিক পরিবাহী বৈশিষ্ট্য থাকা উচিত, কারণ একটি এবং অন্য উভয়েরই কোনও রাসায়নিক অমেধ্য নেই (সাধারণত লবণ), তাদের রাসায়নিক গঠন একই, এবং এর গঠন জলের অণুগুলি গলিত জলে একই, পাতিত জলে একই।
প্রকৃতপক্ষে, সবকিছু অন্যভাবে দেখায়; অমেধ্যের অনুপস্থিতি জলের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বৈশিষ্ট্যগুলিকে নির্দেশ করে না। এটি না বুঝেই, কিছু লোক ব্যাটারিগুলিকে ইলেক্ট্রোলাইট দিয়ে ভরাট করার পর্যায়ে, পাতিত জলকে গলিত জল দিয়ে প্রতিস্থাপন করে বা কেবল কার্বন ফিল্টারের মাধ্যমে বিশুদ্ধ করার পর্যায়ে "হত্যা" করে। একটি নিয়ম হিসাবে, একটি রিফিল করা ব্যাটারি যা স্বয়ংচালিত বাজারে কেনা হয়েছিল তার চেয়ে কম স্থায়ী হয় যেটি আপনি ড্রাই-চার্জড এবং পাতিত জলের সাথে সালফিউরিক অ্যাসিড দিয়ে মিশ্রিত করে কিনেছিলেন এবং এটি নিজেই রিফিল করেছিলেন। এটি শুধুমাত্র এই কারণে যে একটি "প্রস্তুত" ইলেক্ট্রোলাইট বা একটি রিফিল করা ব্যাটারি আমাদের সময়ে অর্থ উপার্জনের একটি মাধ্যম এবং কী ধরণের জল ব্যবহার করা হয়েছিল তা নির্ধারণ করার জন্য, একটি ব্যয়বহুল পরীক্ষা করা উচিত, কেউ এটি নিয়ে মাথা ঘামায় না . আপনার গাড়ির ব্যাটারি কতক্ষণ স্থায়ী হবে তা বিক্রেতা চিন্তা করেন না এবং আপনি সত্যিই অ্যাসিডের সাথে জগাখিচুড়ি করতে চান না। কিন্তু, আমি আপনাকে আশ্বস্ত করছি, আপনি যে ব্যাটারি ঘামছেন তা তৈরি বোতলজাত ইলেক্ট্রোলাইটে ভরা ব্যাটারির চেয়ে সাব-জিরো তাপমাত্রায় অনেক বেশি শক্তিশালী হবে।
চলুন চালিয়ে যান!
জলে, ক্লাস্টারগুলি পর্যায়ক্রমে ভেঙে পড়ে এবং আবার গঠন করে। লাফের সময় 10 -12 সেকেন্ড।
যেহেতু পানির অণুর গঠন অপ্রতিসম, তাই এর ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জের মাধ্যাকর্ষণ কেন্দ্রগুলি একত্রিত হয় না। অণুগুলির দুটি মেরু রয়েছে - ধনাত্মক এবং নেতিবাচক, একটি চুম্বকের মতো, আণবিক বল ক্ষেত্র তৈরি করে। এই ধরনের অণুগুলিকে পোলার বা ডাইপোল বলা হয় এবং মেরুত্বের পরিমাণগত বৈশিষ্ট্য ডাইপোলের বৈদ্যুতিক মুহূর্ত দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা দূরত্বের গুণফল হিসাবে প্রকাশ করা হয়। l চার্জ প্রতি একটি অণুর ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জের অভিকর্ষের বৈদ্যুতিক কেন্দ্রগুলির মধ্যে e পরম ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ইউনিটে: p = l ই
জলের জন্য, ডাইপোল মোমেন্ট খুব বেশি: p = 6.13·10 -29 সেমি.
ফেজ বাউন্ডারিতে (তরল-বাতাস) জলের ক্লাস্টারগুলি একটি নির্দিষ্ট ক্রমে সাজানো হয়, সমস্ত ক্লাস্টার একই কম্পাঙ্কে দোদুল্যমান, একটি সাধারণ ফ্রিকোয়েন্সি অর্জন করে। ক্লাস্টারগুলির এই ধরনের চলাচলের সাথে, ক্লাস্টারে অন্তর্ভুক্ত জলের অণুগুলি মেরু, অর্থাৎ তাদের একটি বৃহৎ ডাইপোল মুহূর্ত রয়েছে, আমাদের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের উপস্থিতি আশা করা উচিত। এই বিকিরণটি মুক্ত ডাইপোলগুলির বিকিরণ থেকে পৃথক, যেহেতু ডাইপোলগুলি একটি ক্লাস্টার কাঠামোতে একত্রিত এবং দোদুল্যমান।
জলের ক্লাস্টারগুলির দোলনের ফ্রিকোয়েন্সি এবং তদনুসারে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক দোলনের ফ্রিকোয়েন্সি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে:
যেখানে ক
- একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় জলের পৃষ্ঠ টান; এম
— ক্লাস্টারের ভর।
যেখানে ভি - ক্লাস্টার ভলিউম।
ক্লাস্টারের ভলিউম নির্ধারণ করা হয় ক্লাস্টারের ফ্র্যাক্টাল বদ্ধ কাঠামোর মাত্রা বিবেচনা করে বা প্রোটিন ডোমেনের মাত্রার সাথে সাদৃশ্য দ্বারা।
ঘরের তাপমাত্রা 18°C, ক্লাস্টার দোলন ফ্রিকোয়েন্সি চ
6.79 10 9 Hz এর সমান, অর্থাৎ মুক্ত স্থানের তরঙ্গদৈর্ঘ্য হওয়া উচিত λ
= 14.18 মিমি।
কিন্তু পানি যখন বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনের সংস্পর্শে আসবে তখন কী হবে? যেহেতু জল একটি স্ব-সংগঠিত কাঠামো এবং এতে ক্লাস্টার এবং মুক্ত অণুতে আদেশ করা উভয় উপাদান রয়েছে, তাই বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের সংস্পর্শে এলে নিম্নলিখিতগুলি ঘটবে। যখন জলের অণুগুলি কাছাকাছি আসে (R 0 থেকে R 1 থেকে দূরত্ব পরিবর্তিত হয়), তখন তারা একে অপরের থেকে দূরে সরে যাওয়ার চেয়ে মিথস্ক্রিয়া শক্তি বেশি পরিমাণে পরিবর্তিত হয় (দূরত্ব R 0 থেকে R 2 থেকে পরিবর্তিত হয়)।
কিন্তু, যেহেতু জলের অণুগুলির একটি বড় ডাইপোল মুহূর্ত থাকে, একটি বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রের ক্ষেত্রে, তারা দোলনীয় গতিবিধি সঞ্চালন করবে (উদাহরণস্বরূপ, R 1 থেকে R 2 পর্যন্ত)। এই ক্ষেত্রে, উপরোক্ত নির্ভরতার কারণে, প্রয়োগকৃত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড অণুর আকর্ষণে আরও বেশি অবদান রাখবে এবং এর ফলে সামগ্রিকভাবে সিস্টেমের সংগঠন, অর্থাৎ একটি ষড়ভুজ কাঠামো গঠন।
জলীয় পরিবেশে অমেধ্য থাকলে, সেগুলিকে এমনভাবে হাইড্রেশন শেল দিয়ে আচ্ছাদিত করা হয় যাতে সিস্টেমের মোট শক্তি ন্যূনতম মান নিতে থাকে। এবং যদি ষড়ভুজ কাঠামোর মোট দ্বি-পোল মুহূর্ত শূন্য হয়, তবে অমেধ্যের উপস্থিতিতে তাদের কাছাকাছি ষড়ভুজ কাঠামোটি এমনভাবে ব্যাহত হয় যে সিস্টেমটি একটি ন্যূনতম মান গ্রহণ করে, কিছু ক্ষেত্রে, ষড়ভুজগুলি পঞ্চভুজে রূপান্তরিত হয়; হাইড্রেশন শেল একটি গোলকের কাছাকাছি একটি আকৃতি আছে। অমেধ্য (উদাহরণস্বরূপ, Na + আয়ন) কাঠামোকে স্থিতিশীল করতে পারে, এটিকে ধ্বংসের জন্য আরও প্রতিরোধী করে তোলে।
জলের একটি স্ব-সংগঠিত ব্যবস্থা, যখন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, তখন তা এককভাবে সরবে না, তবে ষড়ভুজ কাঠামোর প্রতিটি উপাদান এবং অন্য ধরনের স্থানীয়ভাবে অমেধ্যের ক্ষেত্রে, স্থানান্তরিত হবে, অর্থাৎ কাঠামোর জ্যামিতি বিকৃত হবে, যেমন উত্তেজনা দেখা দেয়। জলের এই বৈশিষ্ট্যটি পলিমারের মতোই। কিন্তু পলিমার স্ট্রাকচারে দীর্ঘ বিশ্রামের সময় থাকে, যা 10 -11 -10 -12 সেকেন্ড নয়, কিন্তু মিনিট বা তার বেশি হয়। সেজন্য ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন কোয়ান্টার শক্তি, এটির বিকৃতির ফলে একটি সংগঠিত জল কাঠামোর অভ্যন্তরীণ শক্তিতে পরিণত হয়, এটি হাইড্রোজেন বন্ড শক্তিতে না পৌঁছানো পর্যন্ত এটি জমা হবে, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তির চেয়ে 500-1000 গুণ বেশি। ক্ষেত্র যখন এই মানটি পৌঁছে যায়, তখন হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙে যায় এবং কাঠামোটি ভেঙে পড়ে.
এটি একটি তুষার তুষারপাতের সাথে তুলনা করা যেতে পারে, যখন ধীরে ধীরে, ধীরে ধীরে ভর জমা হয় এবং তারপরে দ্রুত ধসে পড়ে। জলের ক্ষেত্রে, গুচ্ছগুলির মধ্যে কেবল দুর্বল বন্ধনগুলিই ভেঙে যায় না, তবে জলের অণুগুলির গঠনে আরও শক্তিশালী বন্ধনগুলিও ভেঙে যায়। এই ফেটে যাওয়ার ফলে H+, OH – এবং হাইড্রেটেড ইলেক্ট্রন e – তৈরি হতে পারে। বিশুদ্ধ জলের নীল রঙ এই ইলেকট্রনগুলির উপস্থিতির কারণে, এবং শুধুমাত্র প্রাকৃতিক আলোর বিচ্ছুরণ নয়।
উপসংহার
এইভাবে, জলের সাথে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের সংস্পর্শে এলে, ক্লাস্টার গঠনে শক্তি জমা হয় একটি নির্দিষ্ট গুরুত্বপূর্ণ মানের, তারপর ক্লাস্টার এবং অন্যদের মধ্যে বন্ধন ভেঙে যায় এবং তুষারপাতের মতো শক্তির মুক্তি ঘটে, যা পরে অন্য প্রকারে রূপান্তরিত হতে পারে।
পরের প্রবন্ধে, “হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে জলের অণুগুলির ভাঙ্গন। ওহমের আইন এবং মায়ার সেল", আমরা জলের অণুগুলির বিচ্ছেদের শর্তগুলি নির্ধারণ করব এবং ওহমের আইন কীভাবে "আমাদের ইচ্ছা"তে হস্তক্ষেপ করে তা নির্ধারণ করব।
