De toestanden van water zijn aanwezig in de aardkorst en in de atmosfeer. De hydrosfeer bestaat uit exorbitante massa's vloeibaar water, meestal zout, die de aarde haar karakteristieke blauwachtige oppervlak geven; en aan de witte polen, twee ijskoude gebieden waar ijs zich uitbreidt in de vorm van poolkappen.
Wat betreft hun dampen, we zien hun uiteindelijke ontwikkeling in het wolkcondensaat, wanneer ze voldoende samengeklonterd zijn om het zonlicht in zijn typische witachtige kleuren te reflecteren. De wolken, gasvormige colloïden, geven hun waterinhoud af en veroorzaken regen of neerslag, of bevriezen in kleine kristallen die als sneeuw vallen.
Water, hoewel het een eenvoudige verbinding lijkt, verbergt in zijn kristallijne druppels een stortvloed van ongelooflijke eigenschappen die zich uitstrekken over al zijn fysieke toestanden. Bron: Pxhere.
Wanneer waterdampen afkoelen tot lage hoogten, bedekken ze objecten of oppervlakken met ijs, dat eruitziet als sneeuw, maar helderder en kristallijn. Aan de andere kant, in mist of mist, worden de waterdeeltjes gecombineerd in meer dan één toestand, omdat ze bestaan uit minder dichte colloïden die het zicht van de toeschouwers vertroebelen en witter maken.
Van al zijn fysieke toestanden is de vloeistof de belangrijkste, omdat het een groot deel van ons lichaam en van alle levende organismen uitmaakt.
Laten we eens kijken wat de drie toestanden van water zijn:
Solide
Als vaste stof kan water worden gevonden als ijs, sneeuw of vorst.
Ijs
Een galerij van blauwe gletsjers. Bron: Pxhere.
De chemische formule van water is H 2 O, en het molecuul kan worden geschreven als HOH, waarvan de geometrie hoekig is (boemerangtype), in staat om drie waterstofbruggen in vloeibare toestand te vormen.
Ondertussen, wanneer de temperatuur daalt en het water afkoelt, nemen de moleculen vier van dergelijke bruggen aan, waardoor een specifieke en repetitieve ruimtelijke ordening ontstaat: een kristal van water. Dit kristal wordt in de volksmond ijs genoemd. IJs is dan de vaste toestand van water.
Voorbeelden van ijs zijn te vinden in drankblokjes, in waterflessen die bevriezen in de koelkast, op het oppervlak van zwembaden of fonteinen die aan de winter zijn blootgesteld, of in de massa gletsjers.
IJs kan verschijnen als kleurloze blokken, maar het kan witachtig worden, afhankelijk van de onzuiverheden of het gehalte aan ingesloten lucht. Het kan ook bleke blauwachtige tinten vertonen (bovenste afbeelding), die de meest natuurlijke manier vertegenwoordigen waarop licht in wisselwerking staat met uw kristallen.
Het water is dus niet helemaal kleurloos of kristallijn: het heeft een bijna onmerkbare blauwe kleur. Deze kleur wordt sterker naargelang de concentratie en verdichting van de watermoleculen die door het licht worden bestraald.
Sneeuw
Besneeuwde velden lijken op zandige oppervlakken. Bron: Matthias MeyerPexels.
Sneeuw is ook ijs, maar waarvan de kristallen kleiner zijn omdat ze zijn gevormd uit microscopisch kleine druppels water, bevroren en in wolken zijn opgehangen. Deze kristallen of sneeuwvlokken agglomereren, vallen in de leegte en bezinken uiteindelijk een poederachtige witte vaste stof op de oppervlakken.
De morfologie van sneeuw en zijn soorten ontsnapt echter aan het meteorologische veld.
vorst
Frost is herkenbaar aan zijn helderste en meest prominente kristallen. Bron: Pixabay.
Frost is ook een van de bekendste en meest bewonderde ijsmanifestaties. In tegenstelling tot sneeuw ontstaan zijn kristallen op lage hoogte als gevolg van de afzetting van waterdampen op koude oppervlakken; de eerste kristallen dienen als kernen voor de tweede, enzovoort totdat er schilferige of borstelige patronen ontstaan (bovenste afbeelding).
Vloeistof
Vloeibaar water is de belangrijkste en meest vitale toestand, hoewel niet de meest voorkomende in het universum. Bron: Pixabay.
Vloeibaar water komt het meest voor op aarde, hoewel hetzelfde niet kan worden gezegd van andere planeten. We zien het aan de kust in zijn bruisende golven, en daarachter aan de blauwe horizon met zijn golvende toppen.
Door de exorbitante volumes van de oceanen kunnen ze steeds donkerder blauwe kleuren vertonen als men afdaalt naar grotere diepten waar het licht volledig wordt verstrooid en de stralen niets verlichten.
Zoet water is de vloeistof die alle vormen (dat bekend is) van leven in stand houdt, aangezien de moleculen ervan binnen en buiten de cellen zitten.
De energetische toestanden van watermoleculen in vloeistof zijn meer willekeurig en heterogeen dan die in ijs: waterstofbruggen worden voortdurend gecreëerd en verbroken terwijl de moleculen van vloeibaar water van de ene naar de andere kant bewegen.
Uit vloeibaar water wordt het bestaan van gebieden met lage en hoge dichtheden bestudeerd; dat wil zeggen gebieden van de vloeistof waar de moleculen meer gegroepeerd zijn dan in andere. Glasachtig en super viskeus water wordt zelfs vloeistoffase-overgangen onder hoge druk genoemd.
Gasvormig
In de warmwaterbronnen of geisers kun je de waterdampen zien. Bron: Pixabay.
Wanneer water verdampt, gaan de H 2 O- moleculen naar de gasvormige toestand of dampfase: waterdamp. Deze dampen zijn kleurloos, maar als hun concentratie hoog is, kunnen ze worden gezien als een witte rook, kenmerkend bij het koken van ketels water, in hete bronnen of in de kokende stralen van geisers.
Zodra de waterdampen naar de lucht stijgen, beginnen ze af te koelen en beginnen ze microscopisch kleine druppels water te vormen die in de lucht blijven hangen; ze staan allemaal bekend als wolken, groot genoeg om alle kleuren van het zonlicht te weerkaatsen en vermengd met andere deeltjes die in de atmosfeer aanwezig zijn.
Anderen
Als een ijs wordt verwarmd, zal er vloeibaar water ontstaan, en dit op zijn beurt waterdamp. Dit is zo bij atmosferische druk; deze druk kan echter zowel als de temperatuur worden gemanipuleerd om het water aan vijandige omstandigheden te onderwerpen, zoals die in de kosmos, vooral binnen de ijskoude planeten zoals Uranus en Neptunus.
Water onder druk (in de orde van honderden GPa) en overweldigende temperaturen (duizenden graden Celsius), verkrijgt fysieke toestanden waarvan de kenmerken niet langer samenvallen met conventioneel ijs en zijn polymorfen, maar ook met vloeistof en zijn dampen.
Een van deze staten is bijvoorbeeld ijs XVIII, dat, meer dan ijs, een superionische vaste stof is met metaalachtige eigenschappen; het draagt protonen in zich in plaats van elektronen. Er wordt aangenomen dat als het in aanzienlijke hoeveelheden zou kunnen worden verkregen, het eruit zou zien als hete zwarte kristallen - zwart ijs.
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Steven S. Zumdahl. (15 augustus 2019). Toilet. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: britannica.com
- Wikipedia. (2019). Eigenschappen van water. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Rodrigo Ledesma. (23 december 2016). Wetenschappers hebben een nieuwe toestand van materie voor water ontdekt. Kwarts. Hersteld van: qz.com
- Martin Chaplin. (9 september 2019). Waterfase diagram. Hersteld van: 1.lsbu.ac.uk
- Sheila M. Estacio. (sf). Staten van water. Hersteld van: nyu.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (19 november 2018). Wat is het verschil tussen ijs en sneeuw? Hersteld van: thoughtco.com