Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток
https://ria.ru/20161202/1482714523.html
Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток
Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток — РИА Новости, 24.08.2018
Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток
Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством.
2016-12-02T15:39
2016-12-02T15:39
2018-08-24T12:28
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/152537/98/1525379896_0:313:6000:3688_1920x0_80_0_0_c8bede706fec5ea0614a0c453216b7db.jpg
сша
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
2016
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/152537/98/1525379896_334:0:5667:4000_1920x0_80_0_0_bccc9455e5d59d960e66d7022cc633e4.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.
7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
открытия — риа наука, сша, йельский университет, физика, вода
Открытия — РИА Наука, Наука, США, Йельский университет, Физика, Вода
МОСКВА, 2 дек – РИА Новости. Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
«Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте», — рассказывает Марк Джонсон (Mark Johnson) из Йельского университета (США).
Дистиллированная вода, как и многие другие вещества, состоящие из двух неметаллических элементов, является изолятором, почти не пропускающим электрический ток. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.
В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду.
12 ноября 2015, 22:00
Ученые раскрыли тайну происхождения воды на ЗемлеДревнейшие породы Земли с канадского острова в Арктике рассказали ученым о том, что вода нашей планеты существовала на ее поверхности изначально, а не была принесена кометами или астероидами.
Как рассказывает Джонсон, как именно протекает подобная «эстафета» и как выглядят молекулы воды, участвующие в обмене протонами, до настоящего времени никто не знал, так как проследить за этим процессом крайне сложно из-за его скоротечности и крайне малых масштабов, на которых протекает эта реакция.
Йельским химикам удалось решить эту задачу, обнаружив, что подобные реакции замедляются и становятся видными для инструментов при исполнении двух условий – охлаждения небольшого количества молекул воды почти до абсолютного нуля и использования только «тяжелой» воды – молекул, состоящих из обычного кислорода и дейтерия, тяжелого изотопа водорода.
Подсвечивая такие молекулы при помощи лучей инфракрасного лазера и наблюдая за изменениями в их спектре, ученые смогли увидеть, как свободные ионы дейтерия присоединяются к тяжелой воде, и как они «перепрыгивают» на соседнюю с ней молекулу.
28 сентября 2015, 18:10
Ученые нашли «соленые ручьи» из жидкой воды на МарсеСпектральные данные с зонда MRO помогли планетологам доказать, что на экваторе Марса периодически возникают своеобразные ручьи из жидкой, но очень соленой воды.
Как показали эти наблюдения, подобные обмены идут не между отдельными молекулами воды, а между своеобразными «коллективами» их молекул, объединяющие в себе четыре молекулы h3O. Это, в целом, подтверждает то, что раньше подозревали ученые на базе компьютерных расчетов, но не могли доказать этого на практике.
Дальнейшее изучение этого процесса, как надеются химики из Йеля, поможет раскрыть другие тайны воды, в том числе ее необычно высокое поверхностное натяжение, и понять, как подобная транспортировка протонов влияет на работу нашего организма и других живых существ.
проводимость дистиллированной, водопроводной жидкости и льда
С электрическим током приходится сталкиваться повсеместно. С другой стороны, человек на 70-80% состоит из воды, постоянно ее пьет, моется, купается, использует ее для производства, уборки. Таким образом, важно знать, как вода и электричество взаимодействуют между собой.
Не забудь поделиться с друзьями!
Содержание статьи
- Почему вода проводит электричество
- Примеси, влияющие на проводимость
- Проводимость льда
- Дистиллированная вода
- Защита от удара током
Почему вода проводит электричество
В жидких веществах причиной появления электричества являются ионы.
Когда они начинают под действием электрического поля упорядоченно двигаться, возникает ток. Абсолютно чистая вода – это нейтральная молекула, диэлектрик, и ток она не проводит.
Иногда, очень редко, молекулы воды тоже распадаются на ионы, поэтому проводимость нельзя считать равной абсолютному нулю. Но она настолько мала при нормальных условиях, что ею пренебрегают.
Если добавить в воду соль какого-либо металла, то образуются ионы и жидкость станет проводником. Чем больше солей растворится, тем большей проводимостью станет обладать вода.
Происходит это потому, что молекула воды полярная. Она притягивается к молекуле соли и разрывает ее на части. Так образуются ионы.
Поскольку в природе и в водопроводной трубе вода всегда с примесями, то электричество она проводит.
Поверхность нашего тела тоже всегда влажная и немного соленая. Следовательно, тело тоже проводит электричество.
Еще лучше, чем кожа, проводит электричество кровь, желудочный сок, мышцы, моча. По этой причине человек очень подвержен влиянию электричества и должен осторожно с ним обращаться.
Примеси, влияющие на проводимость
Не только соль влияет на проводимость. Это может быть щелочь или кислота, надо лишь, чтобы они вступили в химическую реакцию с водой и образовали ионы.
Обратите внимание! Процесс распада на ионы в растворах воды называется электролитической диссоциацией.
Наиболее сильно на проводимость влияют все-таки соли, некоторые кислоты (серная, соляная) и некоторые щелочи (каустическая сода, калиевый щелок).
Проводимость зависит не только от концентрации соли, но и от ее вида. Чем тяжелее ионы, тем они менее подвижны. И чем больше их заряд, тем больше сила тока.
Измеряя проводимость воды, можно определить степень ее загрязнения примесями. Измерения следует проводить при определенной температуре, так как она тоже влияет на электричество.
Есть простой эксперимент, показывающий, как вода проводит электричество при добавлении в нее солей. Суть его заключается в следующем:
- необходимо собрать цепь, внутри которой будет находиться лампочка и два оголенных контакта;
- контакты опускают в стакан с очищенной водой, замыкая тем самым цепь;
- постепенно добавляя в воду соль, следят, как лампочка начинает светиться все ярче и ярче.
В целях безопасности эксперимент надо проводить в резиновых перчатках. Источником тока может быть аккумулятор на 12 вольт. К нему подсоединяется соответствующая лампа. Размешивать соль следует деревянной палочкой.
Проводимость льда
Замерзшая вода, то есть лед, по своей проводимости схожа с деревом или текстолитом. Хорошим изолятором лед нельзя назвать, у него тоже есть ионная проводимость. Особое значение имеет, из какой воды он получился. Если из очищенной, то ток не потечет, если из обычной или соленой – изоляционные свойства низкие.
Дистиллированная вода
Если воду очистить от всех примесей, то она перестанет пропускать ток. Такая вода называется дистиллированной. Ее получают в процессе перегонки в аппаратах, называемых дистилляторами, методом обратного осмоса и некоторыми другими способами. Многие пытливые умы интересует, проводит ли ток беспримесная дистиллированная вода?
Обратите внимание! Электрическая проводимость дистиллированной воды крайне мала. В ней растворены преимущественно газы. Можно считать, что ток она не проводит.
Из-за присутствия углекислого газа такая жидкость имеет слабую кислотность, но это на электропроводность не влияет. Чтобы избавиться от углекислого газа, дистиллированную воду кипятят 30 минут, затем герметично закрывают.
Итак, отвечая на вопрос, какая вода не может проводить электрический ток, следует отвечать – дистиллированная, высокоочищенная.
Защита от удара током
Современные электрические приборы делают так, чтобы они были максимально безопасными для человека.
Провода и все части прибора помещают в электроизолирующую оболочку. Но все же в некоторых случаях электричество может нанести вред. Если изоляция повредилась и происходит пробой тока на корпус прибора, то можно получить серьезный удар. Такие удары приводят к травмам, а порой и к смерти. Иногда травма наступает не от самого тока, а от его последствий. Человека отдергивает, отбрасывает назад, и он ударяется головой или другой частью тела о твердый предмет.
Вот почему важно приобретать только качественную бытовую технику и устанавливать УЗО (устройство защитного отключения) в доме. Никогда нельзя хвататься голыми руками за провода, не будучи на 100% уверенным, что они обесточены. Осторожно следует обращаться с конденсаторами, и перед использованием даже вполне знакомого электроприбора желательно прочитать инструкцию.
Проводимость (электропроводность) и вода
Школа водных наук 6 июня 2018 г.
Свойства воды Фотогалерея
Узнайте о свойствах воды с помощью изображений
Дом школы водных наук
- Обзор
- Наука
- Публикации
Вода и электричество несовместимы, верно? На самом деле, чистая вода является отличным изолятором и не проводит электричество.
Дело в том, что чистой воды в природе не найти, так что не смешивайте электричество и воду. На странице нашей школы водных наук вы найдете все подробности.
• Водная школа ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА • Темы свойств воды • Темы качества воды •
Проводимость (электропроводность) и вода
Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.
Многопараметрический монитор, используемый для записи измерений качества воды. Никогда не поздно научиться чему-то новому. Всю свою жизнь я слышал, что вода и электричество вместе составляют опасную пару. И почти всегда это правда — смешивать воду и электричество, будь то от молнии или электрической розетки в доме, очень опасно. Но что я узнал из исследования этой темы, так это то, что чистая вода на самом деле является отличным изолятором и не проводит электричество. Вода, которая будет считаться «чистой», будет дистиллированной водой (водой, сконденсированной из пара) и деионизированной водой (используемой в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.
Но в реальной жизни мы обычно не встречаем чистой воды. Если вы читали нашу статью о том, что вода является «универсальным растворителем », вы знаете, что вода может растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. Вода — превосходнейший растворитель. Не имеет значения, течет ли вода из вашего кухонного крана, находится в бассейне или собачьей миске, течет из-под земли или падает с неба, вода будет содержать значительное количество растворенных веществ, минералов и химических веществ. Это вещества, растворенные в воде. Впрочем, не беспокойтесь — если вы проглотите снежинку, она вам не повредит; он может даже содержать некоторые полезные минералы, необходимые вашему телу, чтобы оставаться здоровым.
Свободные ионы в воде проводят электричество
Источники/использование: общественное достояние.
Сотрудники Геологической службы США занимаются электроловом в реке Фрио, штат Техас.
Соли , такие как поваренная соль (хлорид натрия (NaCl)) известны нам лучше всего. С химической точки зрения соли представляют собой ионные соединения, состоящие из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). В растворе эти ионы по существу компенсируют друг друга, так что раствор электрически нейтрален (без суммарного заряда). Даже небольшое количество ионов в водном растворе делает его способным проводить электричество (так что ни в коем случае не добавляйте соль в воду для купания во время грозы). Когда вода содержит эти ионы, она будет проводить электричество, например, от молнии или провода от настенной розетки, поскольку электричество от источника будет искать в воде противоположно заряженные ионы. Плохо, если на пути окажется человеческое тело. Интересно, что если вода содержит очень большое количество растворенных веществ и ионов, то вода становится настолько эффективным проводником электричества, что электрический ток может фактически игнорировать человеческое тело в воде и придерживаться лучшего пути для проведения себя — массы ионов в воде.
Вот почему опасность поражения электрическим током в морской воде меньше, чем в ванне.
К счастью для гидрологов здесь, в Геологической службе США, вода, текущая в ручьях, содержит большое количество растворенных солей. В противном случае эти два гидролога Геологической службы США могут остаться без работы. Многие исследования воды включают изучение рыбы, которая живет в ручьях, и один из способов сбора рыбы для научных исследований — это пропустить электрический ток через воду, чтобы ударить рыбу («ударить их и собрать в мешок»).
Источники/использование: общественное достояние.
Хотите узнать больше о проводимости и воде ? Следуйте за мной на веб-сайт, посвященный хлоридам, солености и растворенным веществам!
Ниже приведены другие научные темы, связанные с электропроводностью и водой.
Ниже приведены публикации, связанные с электропроводностью и водой.
- Обзор
Вода и электричество несовместимы, верно? Ну вообще-то 9Чистая вода 0025 является отличным изолятором и не проводит электричество. Дело в том, что чистой воды в природе не найти, так что не смешивайте электричество и воду. На странице нашей школы водных наук вы найдете все подробности.
• Водная школа ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА • Темы свойств воды • Темы качества воды •
Проводимость (электропроводность) и вода
Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.
Многопараметрический монитор, используемый для записи измерений качества воды.Никогда не поздно научиться чему-то новому. Всю свою жизнь я слышал, что вода и электричество вместе составляют опасную пару. И почти всегда это правда — смешивать воду и электричество, будь то от молнии или электрической розетки в доме, очень опасно. Но что я узнал из исследования этой темы, так это то, что чистая вода на самом деле является отличным изолятором и не проводит электричество.
Вода, которая будет считаться «чистой», будет дистиллированной водой (водой, сконденсированной из пара) и деионизированной водой (используемой в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.Но в реальной жизни мы обычно не встречаем чистой воды. Если вы читали нашу статью о том, что вода является «универсальным растворителем », вы знаете, что вода может растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. Вода — превосходнейший растворитель. Не имеет значения, течет ли вода из вашего кухонного крана, находится в бассейне или собачьей миске, течет из-под земли или падает с неба, вода будет содержать значительное количество растворенных веществ, минералов и химических веществ. Это вещества, растворенные в воде. Впрочем, не беспокойтесь — если вы проглотите снежинку, она вам не повредит; он может даже содержать некоторые полезные минералы, необходимые вашему телу, чтобы оставаться здоровым.
Свободные ионы в воде проводят электричество
Источники/использование: общественное достояние.
Сотрудники Геологической службы США занимаются электроловом в реке Фрио, штат Техас.Вода перестает быть отличным изолятором, когда начинает растворять окружающие ее вещества. Соли , такие как поваренная соль (хлорид натрия (NaCl)) известны нам лучше всего. С химической точки зрения соли представляют собой ионные соединения, состоящие из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). В растворе эти ионы по существу компенсируют друг друга, так что раствор электрически нейтрален (без суммарного заряда). Даже небольшое количество ионов в водном растворе делает его способным проводить электричество (так что ни в коем случае не добавляйте соль в воду для купания во время грозы). Когда вода содержит эти ионы, она будет проводить электричество, например, от молнии или провода от настенной розетки, поскольку электричество от источника будет искать в воде противоположно заряженные ионы. Плохо, если на пути окажется человеческое тело.
Интересно, что если вода содержит очень большое количество растворенных веществ и ионов, то вода становится настолько эффективным проводником электричества, что электрический ток может фактически игнорировать человеческое тело в воде и придерживаться лучшего пути для проведения себя — массы ионов в воде. Вот почему опасность поражения электрическим током в морской воде меньше, чем в ванне.
К счастью для гидрологов здесь, в Геологической службе США, вода, текущая в ручьях, содержит большое количество растворенных солей. В противном случае эти два гидролога Геологической службы США могут остаться без работы. Многие исследования воды включают изучение рыбы, которая живет в ручьях, и один из способов сбора рыбы для научных исследований — это пропустить электрический ток через воду, чтобы ударить рыбу («ударить их и собрать в мешок»).
Источники/использование: общественное достояние.
Хотите узнать больше о проводимости и воде ? Следуйте за мной на веб-сайт, посвященный хлоридам, солености и растворенным веществам!
- Наука
Ниже приведены другие научные темы, связанные с электропроводностью и водой.
- Публикации
Ниже приведены публикации, связанные с электропроводностью и водой.
Вода, которая будет считаться «чистой», будет дистиллированной водой (водой, сконденсированной из пара) и деионизированной водой (используемой в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.
Спустя столетия ученые наконец выяснили, как вода проводит электричество рука.
Неудивительно, что вода, встречающаяся в природе, невероятно хорошо проводит электричество — этому факту большинство из нас учат с начальной школы. Но, несмотря на то, насколько фундаментален этот процесс, никто не смог понять как это на самом деле происходит на атомном уровне.
«Этот фундаментальный процесс в химии и биологии ускользает от четкого объяснения», — сказала одна из членов команды, Энн Маккой из Вашингтонского университета. «И теперь у нас есть недостающая часть, которая дает нам более широкую картину: как протоны по существу «движутся» в воде».
Исследователи под руководством Марка Джонсона из Йельского университета смогли наблюдать, как молекулы воды проходят вдоль протонов — положительно заряженных субатомных частиц — с помощью спектроскопии, процесса, который позволяет исследователям освещать молекулы светом и видеть, что происходит внутри.
Интересно, что хотя вода, которую вы видите в окружающем вас мире, является отличным проводником электричества, совершенно чистая вода, которую редко можно найти за пределами лаборатории, на самом деле не проводит электричество из-за отсутствия в ней свободных электронов.
Но в природе почти вся вода смешана с отложениями и минералами, что ионизирует молекулы воды и позволяет им проводить ток.
До сих пор все, что исследователи действительно знали об этом процессе, заключалось в том, что H3O передает протоны от молекулы к молекуле через их атом кислорода, что-то вроде молекулярной эстафеты.
Этот процесс называется механизмом Гроттусса и впервые был описан химиком Теодором Гроттуссом в 1806 году.
«Атомам кислорода вообще не нужно много двигаться, — сказал Джонсон. «Это что-то вроде колыбели Ньютона — детская игрушка с вереницей стальных шариков, каждый из которых подвешен на веревке. Если вы поднимете один шарик так, чтобы он ударил по веревке, только последний шарик уйдет, оставив остальные нетронутыми.
»
Вы можете увидеть иллюстрацию механизма Grotthuss на гифке ниже:
Matt K. Petersen
Но до недавнего времени этот gif был настолько подробным, насколько мы могли его понять. Хотя у исследователей было довольно хорошее представление о том, как этот механизм работал на поверхности, детали того, как именно это произошло, , , оставались удручающе туманными.
Итак, в течение последних 200 лет исследователи искали экспериментальный способ проследить структурные изменения в молекулах воды, когда они проводят электричество, что оказалось невероятно сложной задачей.
В последние годы исследователи пытались сделать это, используя инфракрасное сканирование для отслеживания прогресса, но результаты выглядели как расплывчатая фотография без различимых деталей.
«На самом деле оказалось, что это размытие будет слишком сильным, чтобы когда-либо установить убедительную связь между цветом и структурой», — объяснил Джонсон.
Чтобы выяснить это раз и навсегда, Джонсон и его команда нашли способ быстро заморозить химический процесс, чтобы моментальные моменты процесса можно было выделить и заморозить во времени, что позволило рассмотреть их поближе.
Они использовали пять молекул «тяжелой воды» — воды, полученной из изотопа водорода дейтерия — и затем охладили молекулы почти до абсолютного нуля (-273,15 градусов по Цельсию или -459,67 градусов по Фаренгейту).
Когда они сделали это, все замедлилось, и внезапно изображения движущихся протонов стали намного четче.
«По сути, мы обнаружили своего рода Розеттский камень, который раскрывает структурную информацию, закодированную в цвете», — сказал Джонсон. «Мы смогли выявить последовательность согласованных деформаций, как кадры в кино».
Новое понимание даст ключевое представление о проводимости воды — явлении, которое поддерживает нашу жизнь и имеет решающее значение для многих химических реакций на Земле.
Но это также может помочь объяснить другие загадки, такие как давние споры о том, является ли поверхность воды более или менее кислой, чем остальная часть ее объема. Этот новый метод визуализации может ответить на этот вопрос раз и навсегда.