את המאפיינים של מים: איזוטופים מבנה מולקולרי.


שתף מאמר זה עם החברים שלך:

את המאפיינים של מים: איזוטופים מבנה מולקולרי.

את המאפיינים של מים 1: כללי
תכונות מים 2: תכונות פיסיקליות וכימיות

ההרכב האיזוטופי של המים

מים הוא תערובת של שילובים שונים של איזוטופים של חמצן ומימן נבדלות זו מזו במספר הנויטרונים הקשורים הפרוטון שבגרעין.

1H,2 H (דאוטריום)3H (טריטיום)

16O, 17O,18O.

יחסי איזוטופים הם:

מימן:
2H/1H = 1 / 6900

3H/1H = 1 / 10 18

טריטיום הוא מרכיב יציב, הזמן שלה (מחצית חיים) הוא שנתי 12,5.

עבור חמצן:
18O/16מ = 1 / 500

17O/16מ = 1 / 2500

4 המינים המולקולריים העיקריים ותדירותם הוא כדלקמן:

1H216מ = 99,7%

1H218 מ = 0,2%

1H217מ = 0,04%

1HD16מ = 0,03%

D216מ = נמוך מאוד

איזוטופים שונים לגרום הבדלים בתכונות הפיזיות של מולקולות, בצפיפות שלהם בפרט, אבל התכונות הכימיות נשארות אותו הדבר.

מי D כבדים2O קיים בטבע אבל מאוד
נמוך. כדי להיות כמות נכבדת, אתה צריך לשלוט בטכניקות הפרדת האיזוטופ: זה היה נושא מהותי במהלך מלחמת העולם האחרונה להכין נשק גרעיני.

ההרכב האיזוטופי של מרכיבים כימיים ממים משמש להערכת פרמטרים תרמודינמיים כגון טמפרטורה;
הדו"ח 18 O/16O כיפות הקטבים קרח ומים מאקוויפרים מאובנים למידע על האקלים בעבר.

האידוי של מי ים עם חלוקת איזוטופ: האיזוטופ הקל יותר של חמצן מתאדה עדיפות האיזוטופ הכבד. האוקיינוסים הם עשירים יותר איזוטופים כבדים יותר ענני מים ומשקעים.

איזוטופים של מים מי הגשמים
תוכן של איזוטופים יציבים במשקעים (מבוסס Blavoux ו Letolle, 1995).

איזוטופים של חמצן באלמוגים
לשנות את התוכן של איזוטופים של חמצן באלמוגים של מיוט (לפי קזנובה et al., 1994).

מבנה המולקולה

אטומי מימן וחמצן בריכת האלקטרונים שלהם כדי ליצור שכבה שלמה כמו ניאון. ואכן, היא חסרה 2 אלקטרונים באטום החמצן כדי להשלים השכבה האלקטרונית שלו, הוא אטום מימן 2 המעניק לו. מעוצב H2O המולקולה יציבה.

נויטרונים ופרוטונים 8 8 +: חמצן
מימן: 2 (2 * (+ פרוטון ניוטרון 1 1))

סה"כ: פרוטונים 10 10 איזון עומסים של אלקטרונים.

גרעיני המימן יש צד של החמצן אחד כדי ליצור מאפיין "ראש של מיקי" (ההידרוגנים להיות האוזניים).

מבנה מולקולרי של מים

הזווית HOH הוא 104,474 ° (מאפיין של הגיאומטריה tetrahedral). המרחק בין חמצן ומימן הוא ליד 1 ° (א ° 0,95718) ב אדי. הקוטר האפקטיבי של המולקולה הוא בסדר גודל של 2,82 °.

מטענים חשמליים מופצים באופן אחיד מולקולה קטנה זו. האלקטרונים נמשכים ביתר שאת לאטום חמצן אשר מימן אחד. זה יוצר מרכזי 2 מטענים חיוביים ליד גרעין המימן ומרכז 2 מטענים שלילי ליד גרעין החמצן. חוסר איזון זה בחלוקת עומסים, בשילוב עם גיאומטריה ליניארית של מולקולת המים, מתאפיין בקיומה של מומנט דיפול חשמלי חזק. מולקולת המים היא קוטבית; הוא מתנהג כמו דיפול חשמלי אז מה שיכול לאגד עם מולקולות קוטב אחרות. ואכן, מולקולות המים יכולות להיות מוכנסות בין יוני המרכיבים של גביש על ידי הפנייתם ​​מצדם של מטען חשמלי הפוך. האטרקציה של יוני הקריסטל הוא נחלש מאוד ולכידות של הגביש היא ירד, דבר המקל על ביטולם. מאפייני הקוטב של מולקולת המים להסביר את הטכניקה של חימום על ידי מיקרוגל. ואכן מולקולה מקוטבת מכוונת ביחס שדה חשמלי; אם זה משתנה, המולקולה כדלקמן שינוי הכיוון. מ בתדר מסוים, כמה GHz עבור המים, תנועות של מולקולות לייצר חום על ידי חיכוך. כבשני משק פועלים בדרך כלל בתדירות של 2,45 GHz, אשר תואם UHF.

3 הגרעינים של המולקולה אינו נייח, הם עוברים אותם זה ביחס לזה, המולקולה רוטטת ומסובבת. מים נוזליים, מולקולות נוטים לקשר: לאגד מיקי בראש הסנטר לאוזן נגד קשרי מימן. ואכן, על האלקטרונים היקפי 8 חמצן 4 רק מעורבים קשרים קוולנטיים עם אטומי מימן. 4 האלקטרונים הנותרים מקובצים בזוגות 2 שנקרא זוגות אלקטרון חופשי. כפיל כל מטען חשמלי שלילי עלול להיווצר אג"ח אלקטרוסטטית עם אטום מימן בעלי מטען חשמלי חיובי מתוך מולקולת מים השכנה. מליטת מימן היא יציבה בטמפרטורת הסביבה, הוא בכל זאת שבירה לעומת קשר קוולנטי. במולקולת המים, גיאומטריה נוצרה על ידי לכיוון 2 קשרים קוולנטיים וזוגות אלקטרון חופשי 2 דומה לזה של ארבעון שמרכז היא נכבשה על ידי גרעיני החמצן.

עם זאת המבנה הגדול של מולקולת המים עדיין ידוע מושלם. דפוסי דיפרקציה RX ו- ניטרונים לספק ערכים עיקריים 2: אות מתאימה 1 °, מרחק בין הגרעינים של מימן וחמצן, ואת ערך ב 2,84 4 ° משתנה בהתאם לתנאי חום התאמת המרחק בין גרעיני חמצן 2. Diffractometry רנטגן משמש גם כדי למצוא את המספר הממוצע של מולקולות ליחידת נפח של הנוזל הממוקם R מרחק של מולקולת נתונה. מולקולת המים על 4,4 הממוצע הסמוך, דבר המצביע על רשת טטראהדרלי. במולקולות בנוסף מקושרות על ידי קשרי מימן קיימים מולקולות מעטים אחרות, מה שעשוי להסביר מדוע מספר המולקולות שכנות הוא מעט גבוה יותר מאשר 4 ו 4 לא בדיוק כמו המדינה תטיל tetrahedral גבישים קפדן. רשת הקריסטל של מולקולות המקושרות על ידי קשרי מימן מהווה חללים אשר שייחרתו מולקולות מאוגדות. הנחה נוספת מבוססת על העיוות של קשרי מימן. זה האחרון, במקור ליניארי, כלומר, עם האטומים המסודרים אוהו, עלול לכופף בדרגות שונות ולאפשר מולקולות רחוקות יותר כמו שכנים קרובים להתקרב המולקולה המרכזית.



מודלים תיאורטיים פותחו לאחרונה באמצעות מחשבים חזקים. הם מציינים כי כ 80% של מולקולות מים מעורבים 3 4 או קשרי מימן; עם זאת, הם פוסלים הנוכחות של מולקולות מאוגדות. דוגמנות מחשב עולה כי בדיוק כמו המים מתקררים, מולקולות רשתות להידמות יותר ויותר דומה לאלה של קרח המשושה.

במצב המוצק תואם הסדר גבישי מחמירות. בלחץ רגיל, קרח יש מבנה משושה. בטמפרטורות נמוכות (מתחת -80 ° C), זה עלול לקחת מבנה מעוקב. מטענים חשמליים יכולים לנוע בסריג הגבישי ולייצר פגמי קריסטל מסוג יוני: + H3O הפרוטון להתייבש OH- יון הידרוקסיל. הסריג הגבישי של הקרח אינו תואם את הארובה בצורה הקומפקטית כמולקולות אפשריות. מיזוג, פגמי קורסות בגלל קשרי המימן לשבור המולקולות קצת יותר הקרובות: עליות הצפיפות למקסימום ב 4 ° C. לאחר מכן, ב מים נוזליים, עליית הטמפרטורה שונה מולקולות ואת הצפיפות פוחתת.

פרטים, הפניות וביבליוגרפיה:

Blavoux Letolle ב ור '(1995) - תרומות של טכניקות איזוטופ לידיעת מי התהום. Géochronique, 54, p. 12-15.

קארו פ (1990) - בין התכונות הפיסיקליות והכימיות של המים. הספר הגדול של המים, La Villette, p. 183-194.

Eagland ד (1990) - המבנה של מים. מחקר, 221, p. 548-552.

Maidment DR (1992) - Handbook of הידרוגיאולוגיה. מקגרו-היל.

ג'יי קזנובה, קולונה מ ו ק Djerroud (1994) - geoprospection - פלאוקלימטולוגיה. ראפ. ניסור. BRGM, p. 76-79.

מקור: http://www.u-picardie.fr/


הערות פייסבוק

השאירו תגובה

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *