Bună Oleg! Ai putea să mă ajuți? Întrebarea este: Aș dori să fac gheață sub formă de cuburi, dar nu contează cât de mult am încercat să le facă, cuburile sunt obținute cu o pată albă în interior, deși am folosit apă purificată și chiar distilată. De asemenea, din anumite motive, în interiorul cubului apar un număr mare de bule. Sper că mă puteți ajuta. Vă mulțumim anticipat! Victoria.
Bună Victoria! Un astfel de comportament ciudat al cuburilor de gheață este explicat de particularitățile procesului de cristalizare. Transformarea lichidului într-un cristal are loc în primul rând în centrele de cristalizare; impuritățile și neomogenitățile - particule de praf, bule de aer, zgârieturi mai mici pe pereții vasului. Apa pură a centrelor de cristalizare este practic lipsită, deci poate fi supracoheată și destul de puternic, rămânând în același timp lichidă, dar cele mai mici bule de aer conțin întotdeauna apă. Ele sunt cauza efectului observat. În condiții de laborator, temperatura apei, cu toate acestea, în volume foarte mici, a fost posibilă aducerea temperaturii la -70 ° C.
Există chiar o astfel de ipoteză că în structura gheții există numeroase pori și goluri umplute cu aer. Buburile de aer se îngheață în gheață, iar un astfel de "burete" devine mult mai ușor decât apa. Dar chiar și gheața fără pori și fisuri microscopice are o densitate de 0,9168 g / cm3 la 0 ° C, iar apa la aceeași temperatură este 0,9984 g / cm3.
Stânga - grătar de gheață cristalină. Moleculele de apă H2O (bilele negre) în nodurile sale sunt aranjate astfel încât fiecare să aibă patru "vecini".
Moleculele de apă în sine, formate dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen, arată ca bulbi cu convexități. Într-un cristal de gheață, ele sunt aranjate astfel încât convexitățile (corespunzătoare atomilor de hidrogen) să fie orientate strict în direcția a două molecule învecinate. Ca rezultat, apare o latură tridimensională de cristal, constând din tetraedru aproape ideal. Fiecare moleculă din vârfurile sale este înconjurată de alte patru, adică are un număr de coordonare de 4.
Fenomenele similare de cristalizare a gheții asupra impurităților pot fi observate și în natură. Mulți călători au observat mult timp că, în toamna profundă, râurile și curenții foarte curățiți încep să înghețe de jos. Printr-un strat de apă curată este clar că algele și snags pe partea de jos sunt acoperite cu un strat de gheață în vrac. La un moment dat, această gheață de jos plutește în sus, iar suprafața apei este prinsă instantaneu de o crustă de gheață.
Astfel de rapoarte au fost întotdeauna destul de sceptice. Temperatura straturilor superioare de apă este mai mică decât cea a straturilor profunde, iar înghețarea pare să înceapă de la suprafață. Cu toate acestea, apa pură se îngheață în mod reticent, iar gheața se formează în primul rând în cazul în care există centre de cristalizare - praful suspendat și o suprafață solidă - aproape de fund.
Cristalul de gheață tinde să crească cât mai bine posibil - este "profitabil" în ceea ce privește energia sa internă. Și orice impurități distorsionează forma zăbrelelui. Prin urmare, un cristal în creștere deplasează orice atomi și molecule străine, încercând să construiască o latură ideală cât mai mult posibil. Și numai atunci când nicăieri nu există impurități, cristalul de gheață începe să le construiască în structura lor sau frunze sub formă de capsule de lichid concentrat. Prin urmare, gheața de mare este proaspătă, și chiar și cele mai murdare puddles sunt acoperite cu gheață limpede și limpede.
Apa de la robinet conține aproximativ o sută de părți de impurități pe milion de părți de apă (în principal clor, dizolvată pentru dezinfecție, sare de masă, care este peste tot și microparticule solide). Distilarea în condiții obișnuite de laborator, cantitatea lor poate fi redusă cu ușurință o dată la o sută, obținând apă cu o puritate de 99,9999%. Dacă vasul cu această apă se răcește încet pe o parte, gheața se va întoarce cu o puritate de până la șase nines după virgulă. Va găsi o singură particulă de impurități pe o sută de milioane de particule de apă.
În colecțiile mineralogice este adesea posibil să se vadă, de exemplu, cristale transparente de corindon Al2O3, care se termină cu un "cap" de rubin. Acest cristal în creștere "colectat" din întregul volum al impurităților - ionii de crom Cr 3+, care transformă corundul incolor într-un rubin roșu.
În mod similar, și gheața, extrudarea impurităților din rețeaua cristalină devine transparentă. Și zăpada, care constă în cristale de gheață microscopice, este opacă. Care este motivul pentru diferitele proprietăți optice ale aceleiași substanțe?
Stânga - Lumina vizibilă nu este practic absorbită de gheață, dar reține toată radiația ultravioletă și cea mai mare parte a radiației infraroșii. În aceste zone ale spectrului, gheața pare absolut negru.
În dreapta - Lumina albă care cade pe zăpadă nu este absorbită, dar este refractată de mai multe ori în cristale de gheață și reflectată din fețele lor. Prin urmare, zapada arata alb.
Ciudat cum pare, motivul este unul. Aproape Ice nu absoarbe lumina vizibila. Și dacă gheața nu era transparentă, zăpada nu era albă. Razele luminoase trec prin plăcuța de gheață direct, iar în stratul de zăpadă se supun reflexiei multiple și se întorc fără a pierde nici unul dintre componentele spectrului. Dar dacă am putea vedea radiația infraroșie și lumina ultravioletă, zăpada ne-ar părea absolut negru: coeficientul de absorbție a luminii în aceste regiuni ale spectrului este foarte mare.
Deci, de ce uneori obțineți gheață transparentă din apa distilată și uneori nu? Faptul este că atunci când picăturile de apă îngheață, se eliberează cele mai mici bule de aer, care sunt întotdeauna prezente în apă. Se lipesc de fețele cristalelor de gheață. Cu cât se formează mai multe cristale de gheață, cu atât mai multe bule de aer - adică gheața opacă. Dacă se mișcă apa sub gheață, bulele de aer se adună împreună și se formează gheață clară.
Încercați să efectuați un astfel de experiment. Veți avea nevoie de o matriță subțire din plastic. Sticlărie nu este bună: atunci când se îngheață, apa se extinde cu aproape 10% (motiv pentru care gheața plutește) și rupe materialul fragil. Forma trebuie clătită bine și, fără ștergere, uscată, întoarce partea inferioară în sus, astfel încât praful să nu intre în interior.
Apa foloseste un foarte curat, bine fiert (si chiar mai bine distilat - este vandut in farmacii). Un pahar de apă într-o zi înghețată la -2-5 ° C trebuie să fie scos din fereastră, acoperit cu o bucată de geam curat și protejat de lumina directă a soarelui. După câteva ore, conținutul geamului se va răci sub zero, dar va rămâne lichid (dacă, bineînțeles, toate recomandările au fost efectuate cu atenție).
Deschideți cu grijă geamul și aruncați în apă o bucată mică de gheață, un vârf de zăpadă sau doar praf. Pe ochii tăi, apa îngheață instantaneu, crescând în tot volumul de cristale frumoase.
Puteți obține gheață clară în frigider congelator. Dar pentru asta trebuie să faceți înainte de fierbere apa distilată folosită pentru a face gheață, astfel încât tot aerul conținut în apă să dispară.
Cu stimă, doctorat. OV Mosin
Suplimente de la cititori
Am citit întrebarea cum să obțineți gheață fără impurități de gaz, adică perfect transparent. Răspunsul este o mulțime de teorii, dar fără sfaturi practice. În timp util pentru cercetările optice, această problemă a fost rezolvată în felul următor: un pachet de lapte cu apă răcită de sus și în lateral a fost izolat cu material plastic spumos și plasat în frigider. Înghețarea formării de gheață are loc de jos în sus și bulele au o priză. Dacă este înghețat de toate părțile, gheața nu este transparentă datorită faptului că nu există ieșire pentru bule. Trimis de AndreyKo1.