Что такое лед: ЛЕД — это… Что такое ЛЕД?

Содержание

ЛЕД — это… Что такое ЛЕД?

  • heavenly days! — {interj.}, {informal} Exclamation of amazement and disbelief with negative coloring. * /Heavenly days! Look what happened! The dog did it again on the Persian carpet!/ Compare: GOOD GRIEF! …   Dictionary of American idioms

  • Зеленко, Бронислав-Устин Устинович — доктор медицины, родился в 1847 г. и происходил из дворян Витебской губернии. Службу начал рядовым в 1 м лейб гренадерском Екатеринославском полку (1864 г.), откуда в чине подпоручика был переведен в 94 й пехотный Енисейский полк (1867 г.).… …   Большая биографическая энциклопедия

  • Зингер, Никол. Вас. — проф. ботаники Новоалександринск. инст. сельск. хоз. и лесовод. 1912 г. {Венгеров} …   Большая биографическая энциклопедия

  • БЕЙЛАГАН — (до 1989 Ждановск) город (с 1966) в Азербайджане, в 20 км от ж. д. ст. Дашбурун. 13 тыс. жителей (1991). Маслосыроделательный комбинат …   Большой Энциклопедический словарь

  • ДЭВИС (Davis) Джуди — (р. 1956) американская и австралийская киноактриса. Родилась в Австралии. Одна из самых популярных звезд 1990 х гг. Снималась в фильмах бр. Коэн ( Бартон Финк , 1991), Д. Кроненберга ( Голый завтрак , 1991) и др. Особое место в карьере Дэвис… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЧРЕЗМЕРНЫЙ СПРОС — повышенный спрос не товары и услуги, намного превышающий их предложение. Райзберг Б.А., Лозовский Л.Ш., Стародубцева Е.Б.. Современный экономический словарь. 2 е изд., испр. М.: ИНФРА М. 479 с.. 1999 …   Экономический словарь

  • Зварыкин — пис. о Феоф. Прокопоповиче (1862). {Венгеров} …   Большая биографическая энциклопедия

  • Биржа Закрытого Типа — англ. close end exchange биржа, на которой все операции ведутся только через брокерские конторы и действует запрет на участие в торгах других покупателей или продавцов. Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 …   Словарь бизнес-терминов

  • Котироваться — А. Обращаться на бирже. Б. Иметь определенную цену. Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 …   Словарь бизнес-терминов

  • Долгоруков Михаил Юрьевич — см. в статье Долгоруковы …   Биографический словарь

  • Закиров, Шамиль Зиннурович — Директор Татарского государственного академического драматического театра им. Г. Камала; родился 12 марта 1945 г. в д. Нарат Елга Чистопольского района Татарской АССР; окончил Казанский химико технологический институт в 1970 г., Ленинградский… …   Большая биографическая энциклопедия

  • Лед: обычный и необычный

    Лед – это вода, но в твёрдом состоянии, это одно из наиболее странных, соблазнительных и завораживающих веществ в природе. Он всегда полон противоречий и загадок, разгадать которые до конца пока не удалось никому. Лед на первый взгляд прозрачен, но способен сиять всеми цветами радуги. Он способен разрушить камень или утопить корабли, и в то же время умеет исчезать (таять) буквально в считанные секунды.

    Он принимает самые разнообразные и причудливые формы – от маленькой снежинки до ледников весом в миллионы тонн, которые являются одной из самых разрушительных сил природы. Известно более 15 структурных модификаций льда. Лед есть и в космосе, и на Земле. Давайте попробуем разобраться, как можно использовать лёд и что нужно знать о нём и связанных с ним физических явлениях.

    Человек перемещается по поверхности Земли или пешком, или при помощи наземного транспорта: автомобиль, автобус, трамвай, поезд и так далее. Самое удивительное, что определяющей силой, благодаря которой происходит движение в обоих случаях, является сила трения. Эта сила согласно закону Амонтона-Кулона равна произведению коэффициента трения на силу нормального давления, с которой ноги человека или колеса транспорта действуют на поверхность движения:

    В зимнее время все дороги, как правило, покрыты снегом, а иногда наблюдается и гололед, что существенно уменьшает коэффициент трения, помогающий нам в движении. В частности, коэффициент трения шин автомобиля уменьшается практически в два раза. Это приводит к значительному уменьшению устойчивости автомобиля на дороге, что может привести к заносу. Поэтому в зимнее время при движении по заснеженной или покрытой льдом дороге необходимо использовать специальную зимнюю резину, а для усиления еще и шипованную. Аналогичная ситуация происходит при движении человека пешком. Поэтому для предотвращения непредвиденных падений рекомендуется использовать обувь с

    профильной и прорезиненной подошвой, а ходить лучше по дороге, посыпанной песком, который в несколько раз увеличивает силу трения.

    С другой стороны, благодаря льду и снегу, которые имеют очень маленький коэффициент трения, существую такие виды спорта, как фигурное катание, хоккей, лыжные и конькобежные виды спорта, бобслей, сноуборд и т.д. Для того чтобы было хорошее скольжение, коньки должны иметь специальную форму и быть хорошо заточенными. Кроме того, высокое давление, которое оказывают коньки на лед, превращает поверхностный лед в воду, что существенно увеличивает скольжение. После того как коньки перестали давить на лед, образовавшаяся вода опять замерзает и превращается в лед. Чтобы увеличить скорость движения на лыжах, в зависимости от погоды и состояния снега, необходимо использовать специальные мази, увеличивающие скольжение на концах лыж и увеличивающие трение по центру для лучшего отталкивания.

    Образование льда из воды может происходить совершенно необычно, если взять пластиковую бутылку с водой, охлажденной до 00С, и с силой поставить ее на стол, то вода начнет превращаться в лед, причем это будет происходить буквально на наших глазах. Аналогичное явление будет происходить, если в сосуд с охлажденной до 00С водой бросить кусок льда. Так можно быстро превратить достаточно холодную воду в лед.

     

    Вода – единственное вещество, плотность которого в твердом состоянии меньше, чем в жидком. Молекулы воды хотя и близко расположены, но слабо связаны друг с другом, связи между ними постоянно создаются и разрушаются. При охлаждении до 0

    0С связи быстро стабилизируются, создавая гексагональную решетку – ледяной кристалл, в котором молекулы воды находятся на большем расстоянии, чем в жидком состоянии. Поэтому плотность льда меньше, чем воды. Другие вещества этим свойством не обладают, что видно из следующей таблицы:

    Вещество

    Плотность в твердом состоянии, тонн/м3

    Плотность в жидком состоянии, тонн/м3

    Вода (лед)

    0,917 (00С)

    1,000 (200С)

    Алюминий

    2,689 (200С)

    2,315 (9000

    С)

    Железо

    7,874 (200С)

    7,23 (15300С)

    Серебро

    10,50 (200С)

    9,00 (13000С)

    Золото

    19,32 (200С)

    17,00 (13000С)

    Это уникальное свойство льда позволяет ему плавать на поверхности воды, что мы и можем наблюдать весной во время ледохода на реках. Однако здесь таится и опасность: если наполнить какой-либо сосуд водой и охладить его 00С, то вода начнет превращаться в лед. Так как плотность льда меньше плотности воды, то одинаковое по массе количество льда занимает больший объем, чем вода. Учитывая, что прочностные характеристики льда достаточно высокие, лед просто может разрушить тот сосуд, в котором он находится. Важно знать, что объем льда при этом будет на

    9% больше, чем воды. Зимой существует опасность, что замерзшая в засорившихся трубах водоснабжения вода может их разорвать. Поэтому эти трубы необходимо утеплять, чтобы температура в них не опустилась до 00С.

    Именно благодаря тому, что плотность льда меньше плотности воды, она начинает замерзать сверху, а не снизу, защищая тем самым обитателей мирового океана от переохлаждения. Иначе жизнь на Земле в том виде, каком мы ее знаем, вообще могла бы не появиться. По этой же причине на поверхности воды плавают айсберги – огромные глыбы льда, представляя серьезную опасность для кораблей, потому что подводная часть айсберга намного больше видимой надводной.

    Это можно объяснить тем, что плотность воды не намного меньше плотности льда. Поэтому чтобы сила Архимеда уравновесила силу тяжести, айсберг должен почти полностью быть погружен в воду.

    Средний айсберг имеет массу m= 20 000 000 000 кг. Давайте рассчитаем массу подводной и надводной части. Для этого необходимо учесть, что если айсберг плавает, то сила Архимеда по модулю равна силе тяжести:

    ,

    ,

    где  и  – масса и объем надводной части,  и  – масса и объем подводной части,  – плотность льда,  – плотность воды,  – ускорение свободного падения. После несложных математических преобразований получаем:

    ,

    .

    Таким образом, масса и объем надводной части более чем в 11 раз меньше подводной части.

    По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачи:

    1. Рассчитайте максимальное ускорение, с каким может двигаться автомобиль по сухому асфальту и гладкому льду. Коэффициент трения скольжения шин автомобиля по сухому асфальту равен 0,5, а по гладкому льду – 0,25. Сравните полученные результаты.

    2. В воде плавает ледяной конус, высота которого 2 м, а радиус основания 1 м. Рассчитайте высоту надводной части конуса. Плотность воды 1000 кг/м3, плотность льда 917 кг/м3.

    Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы

    Что такое лёд и как он образуется?

    Прозрачный, твёрдый, играющий в солнечных лучах лёд каждую зиму сковывает наши реки и озёра, намерзает на коньках крыш длинными сосульками, превращает осенние лужи в ровные, скользкие катки для детворы.



    В морозильной камере холодильника лёд можно приготовить и в разгар жаркого лета. Он может быть похож на прозрачное стекло и на мутно-белый пластик. Практически все знают, что такое лёд и как он образуется – это всего лишь замёрзшая вода. Но что мы на самом деле знаем об этом удивительном веществе?

    Что такое лёд?

    Прежде всего, следует сказать, что утверждение, будто лёд образуется из воды, не совсем точное. Помимо водяного, существует ещё аммиачный, метановый, а также так называемый «сухой» лёд, который образуется при замораживании углекислоты. Сухим его назвали, так как при таянии он не образует луж: углекислый газ моментально испаряется в атмосферу прямо из замороженного состояния.

    Но мы будем говорить только о том льде, который образуется из воды. Его кристаллы характеризуются так называемой гексагональной сингонией, когда все молекулы воды выстраиваются в правильную объёмную решётку, причём одна молекула связана с четырьмя ближайшими. Это строение свойственно многим драгоценным камням и минералам – алмазу, кварцу, турмалину, корунду, бериллу и т.д. Кристаллическая решётка удерживает молекулы на расстоянии друг от друга, поэтому плотность льда меньше, чем плотность воды, из которой он образован. Куски льда плавают на поверхности воды, а не тонут на дне.

    Согласно исследованиям, на нашей планете сейчас имеется около 30 миллионов квадратных километров льда. Основное количество сосредоточено на полярных шапках – там толщина ледяного слоя в некоторых местах достигает 4 километров.

    Как образуется лёд?

    Получить лёд очень просто: нужно всего лишь понизить температуру воды, опустив её ниже нуля градусов. При этом в воде начинается процесс кристаллизации: её молекулы выстраиваются в упорядоченную структуру, называемую кристаллической решёткой. Этот процесс одинаково происходит в морозильной камере, в луже и в океане.

    Замерзание всегда начинается с верхнего слоя воды. Вначале в нём образуются микроскопические ледяные иголочки, которые затем смерзаются между собой, образуя своеобразную плёнку на поверхности водяной толщи. В крупных водоёмах ветер колеблет поверхность воды, образуя на ней волны, поэтому замерзание идёт дольше, чем при неподвижной воде.

    Если волнение продолжается, плёнки сбиваются в ледяные блины диаметром до 30 сантиметров, которые затем смерзаются в единый слой толщиной не меньше 10 сантиметров. На этот слой, называемый молодиком, впоследствии снизу, а иногда и сверху намерзает новый лёд, образуя достаточн прочный и толстый покров.

    Прочность льда зависит от его вида: прозрачный в полтора раза прочнее мутно-белого. Считается, что 5-сантиметровый слой льда уже может выдержать вес человека, а 10-сантимертовый – вес легковой машины. Но всё же нежелательно выходить на лёд водоёма, пока его толщина не достигнет 12-15 сантиметров.

    Свойства льда

    Самое известное и важное для нас свойство льда – способность относительно легко таять, превращаясь в воду при нулевой температуре. С точки зрения науки, он обладает и другими качествами:

    прозрачностью, способностью хорошо пропускать свет;

    бесцветностью – сам по себе лёд не имеет цвета, но может быть окрашен цветными добавками;

    твердостью, способностью сохранять свою форму без наружной оболочки;

    текучестью – но это свойство присуще ему лишь в некоторых модификациях;

    хрупкостью – кусок льда раскалывается даже при незначительном усилии;

    спайностью, т. е. способностью раскалываться по кристаллографическим линиям.

    Состав льда отличается высокой степенью чистоты, поскольку в кристаллической решётке нет места посторонним молекулам. Замерзая, вода вытесняет примеси, которые были в ней растворены. Но многие растворённые в воде вещества тормозят замерзание – так, в морской воде лёд образуется при более низкой температуре, чем обычно, соль же при замерзании вытесняется из воды, образуя мелкие солевые кристаллы. При таянии они опять растворяются в воде. По сути, процесс ежегодного замерзания воды поддерживает её самоочищение от различных примесей в течение миллионов лет подряд.

    Где лёд встречается в природе?

    На нашей планете лёд можно встретить везде, где температура окружающей среды опускается ниже нуля градусов (по Цельсию):

    – в атмосфере в виде мелких кристалликов – снега либо инея, а также более крупных гранул – града;

    – на поверхности планеты в виде ледников – многовековых скоплений, располагающихся на Северном и Южном полюсах, а также на вершинах самых высоких горных хребтов;

    – под землёй в виде вечной мерзлоты – в верхнем слое земной коры вокруг Северного полюса.

    Кроме того, согласно исследованиям астрономов, лёд, т.е. замороженную воду, обнаружили на многих планетах Солнечной системы. В незначительных количествах он имеется на Марсе и на ряде карликовых планет, а также на спутниках Юпитера и Сатурна.

    Слово ЛЕД — Что такое ЛЕД?

    Слово состоит из 3 букв: первая л, вторая е, последняя д,

    Слово лед английскими буквами(транслитом) — led

    Значения слова лед. Что такое лед?

    Лед

    Лед – дух, противостоящий водяному. Водяной, а также его друзья и подруги водяницы, омутники и омутницы, болотники и болотницы во время зимних холодов теряют свою силу и не могут прорваться из глубин озер, рек, ручьев сквозь ледяную корку…

    www.terme.ru

    Лёд

    Лед (физ. ) — твердое тело, образующееся из воды при понижении ее температуры до нуля и ниже. Переход воды в Л. есть физическое явление и совершается без изменения химического ее состава, но газы, растворенные в воде, при замерзании выделяются…

    Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — 1890-1907

    ЛЕД — м-л, H 2O. Модиф.: лед I — обыкновенный, гекс.; льды II, III, IV, V и VI устойчивы при давлении более 2000 атм; лед VII устойчив при давлении более 40 000 атм.

    Геологический словарь. — 1978

    Лед — вода в твердом состоянии. В природе лед представлен главным образом одной кристаллической разновидностью с плотностью 931 кг/куб.м. в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), снега и инея.

    glossary.ru

    Лёд подземный

    Лёд подземный, лёд в земной коре любого происхождения и формы залегания. По времени образования различают современный и лёд ископаемый, по происхождению — первичный (сингенетический), вторичный (эпигенетический) и погребённый.

    БСЭ. — 1969—1978

    ЛЕД ПОДЗЕМНЫЙ — все виды льда, встречающиеся в толщах мерзлых г. п. (и грунтов). По классификации Шуйского (1955), Л. п. разделяется по генетическим признакам на 3 основных типа: конституционный, повторно-жильный и погребенный.

    Геологический словарь. — 1978

    ВОДА, ЛЕД И ПАР

    ВОДА, ЛЕД И ПАР соответственно жидкое, твердое и газообразное состояния химического соединения молекулярной формулы Н2О. Историческая справка. Идея древних философов о том, что все в природе образуют четыре элемента (стихии): земля, воздух…

    Энциклопедия Кольера

    ВОДА, ЛЕД И ПАР, соответственно жидкое, твердое и газообразное состояния химического соединения молекулярной формулы Н₂О. Историческая справка. Идея древних философов о том, что все в природе образуют четыре элемента (стихии): земля, воздух…

    Энциклопедия Кругосвет

    Голубой лёд

    ГОЛУБОЙ ЛЕД, СССР, Ленфильм, 1969, цв., 71 мин. Спортивная драма. После поражения на чемпионате Европы фигуристы Берестовы приходят к выводу о необходимости нового стиля парного катания.

    Энциклопедия кино. — 2010

    ГОЛУБОЙ ЛЕД. 1969, 71 мин., цв., ш/ф, 2то. жанр: мелодрама. реж. Виктор Соколов, сц. Юрий Нагибин, Цезарь Солодарь, опер. Александр Чечулин, худ. Александр Компанеец, Александр Блэк, комп. Яков Вайсбурд, зв.

    Ленфильм. Аннотированный каталог фильмов (1918-2003)

    «Голубой лёд» — художественный фильм 1969 года производства киностудии Ленфильм. Фигуристы Берестовы терпят поражение на чемпионате Европы. Необходимо менять программу. Елена бросает партнера, не выдержав новых изнурительных тренировок.

    ru.wikipedia.org

    Морской лёд

    Морской лед — любая форма льда, образовавшаяся в море в результате замерзания морской воды. Характерными свойствами морского льда являются соленость и пористость, которые определяют его плотность (от 0.85 до 0.93-0.94 г/см куб.).

    glossary.ru

    МОРСКОЙ лед — любая форма льда, образовавшаяся в море в результате замерзания морской воды. Характерные свойства — соленость и пористость, которые определяют его плотность (от 0,85 до 0,93-0,94 г/с м&sup3)…

    Большой энциклопедический словарь

    Морско́й лёд — лёд, образовавшийся в море (океане) при замерзании воды. Так как морская вода солёная, замерзание воды с солёностью, равной средней солёности Мирового океана происходит при температуре около −1,8 °C.

    ru.wikipedia.org

    Мёртвый лёд

    Мертвый лед — части ледника, утратившие связь с областью питания и прекратившие движение. Обычно мертвый лед расположены ниже конца активного ледникового языка и часто не имеют четкой границы с ним.

    glossary.ru

    Мёртвый лёд — это остатки ледников, прекративших своё движение, или находщиеся в стадии активной деградации (дегляциации). Мёртвые льды почти всегда встречаются у нижних краёв ледниковых языков и нередко не имеют с последними ни чёткой границы…

    ru.wikipedia.org

    Мёртвый лёд, остатки ледника, прекратившего своё движение. Встречаются ниже конца активного ледникового языка и часто не имеют чёткой границы с последним.

    БСЭ. — 1969—1978

    ПОДЗЕМНЫЙ ЛЕД

    ПОДЗЕМНЫЙ лед — лед в земной коре. По времени образования различают современный и ископаемый, по происхождению — первичный, возникающий в процессе промерзания рыхлых отложений (обычно лед-цемент)…

    Большой энциклопедический словарь

    ПОДЗЕМНЫЙ ЛЁД — лёд в земной коре. По времени образования различают современный и ископаемый, по происхождению — первичный, возникающий в процессе промерзания рыхлых отложений (обычно лёд-цемент)…

    Словарь естествознания

    Русский язык

    Лёд/.

    Морфемно-орфографический словарь. — 2002

    Примеры употребления слова лед

    Во время локаута приезжал в Донецк, где выходил на лед в составе местного «Донбасса».

    В перерыве представители «Ред Уингз» объявили, что Фильппула на лед уже не вернется.

    По данным специалистов, растение вмёрзло в лед 400 лет назад, передает Русская служба BBC.

    На месте, где еще недавно был вековой лед, исследователи и обнаружили замороженный мох.

    В каждой следующей встрече Влэшику делали заморозку, чтобы он мог выйти на лед.

    Мне не доверяли в «Кэпиталз», и я практически не выходил на лед в решающих моментах.

    После этого у Савара случился рецидив в январе 2011 года, и больше он на лед не возвращался.


    1. ледянка
    2. ледяной
    3. ледяшка
    4. лед
    5. леерный
    6. леер
    7. леечка

    Светодиод, LED, LED-лампы

    Интерес к светодиодам в последнее время заметно вырос. В СМИ появилось много информации об их замечательных эксплуатационных характеристиках и удивительной экономичности. Что же представляют собой данные конструкции? И так ли они хороши, как описывают их поставщики и производители?

    Как устроен светодиод?

    Эти приборы относятся к современному поколению осветительной техники. Они представляют собой полупроводники, принцип действия которых основан на непосредственном преобразовании электрического тока в световое излучение. Конструкция LED-лампы (по-английски светодиод звучит как light emitting diode) собирается из:

    • полупроводникового кристалла, размещенного на подложке,
    • корпуса с несколькими контактными выводами,
    • оптической системы.

    Поскольку в данном светотехническом устройстве нет ни стеклянных колб, ни нитей накаливания, ему не страшна ударная и вибрационная нагрузка. Но это далеко не единственное достоинство светодиодных конструкций.

    В чем преимущества использования светодиодов?

    Среди основных достоинств LED-приборов можно назвать:

    • Экологическую безопасность (ввиду отсутствия в светодиодных элементах фосфора, свинца и ртути).
    • Быстродействие (максимальная яркость с первых секунд).
    • Долговечность (производители заявляют о 30-50 тыс. часов службы).
    • Оптимальная цветопередача.
    • Отсутствие «мигания» света во время работы.
    • Устойчивость к перепадам напряжения.
    • Приближенное к дневному мягкое освещение.
    Можно ли сэкономить на светодиодном освещении?
    Данная технология отличается особыми показателями энергоэкономичности. Современное светодиодное освещение не только позволяет избежать потерь энергии при включении, но и обеспечивает минимальное энергопотребление в течение всего срока службы приборов.

    Качественная светодиодная лампочка мощностью в 7 Вт сопоставима по световой отдаче с лампой накаливания в 60 Вт. Соответственно, энергии она потребляет меньше в 8-9 раз. При условии ежедневного использования в течение 8 ч такая лампа прослужит вам около 15 лет! (Во всяком случае, так заявляют производители светодиодов). И все это время вы будете экономить на электроэнергии.

    Есть ли у светодиодов недостатки?

    Таковые тоже имеются. Первый – это цена. Стоят светодиодные лампы недешево. Но если учесть, сколько лет они прослужат и какую дадут экономию, то сумма не покажется такой уж большой. Поэтому высокая стоимость – недостаток относительный. Что интересно, со временем LED-лампы не перегорают, а просто теряют мощность освещения, тускнеют. К их минусам также относят небольшой световой поток, идущий от одного осветительного элемента, и повышенные требования, предъявляемые к питающему источнику.

    Где целесообразно применение LED-ламп?

    Этот тип осветительных конструкций сегодня применяется почти везде, где требуется светотехника. С их помощью организуется архитектурно-художественная подсветка зданий, устанавливается световая реклама, реализуются интересные дизайнерские решения. Все чаще светодиоды используются на транспорте, для освещения подъездов, световых указателей, освещения автодорог и улиц. При освещении внтурненних помещений и офисов так же довольно часто применяют светильники на основе LED.

    Будущее, скорее всего, за LED-освещением, которое на сегодняшний день позволяет достигать максимальных показателей экономичности.

    Структура льда и воды отличие. Что такое лед, свойства льда

    Сегодня мы будем говорить про свойства снега и льда. Стоит уточнить, что лед образуются не только из воды. Кроме водяного льда бывает аммиачный и метановый. Не так давно ученые изобрели сухой лед. Свойства его уникальны, их рассмотрим чуть позже. Он образуется при замораживании углекислоты. Свое название сухой лёд получил благодаря тому, что при таянии он не оставляет луж. Находящийся в его составе углекислый газ тут же испаряется в воздух из замороженного состояния.

    Определение льда

    Прежде всего, подробнее рассмотрим лед, который получают из воды. Внутри него правильная кристаллическая решетка. Лед — это распространенный природный минерал, получаемый во время замерзания воды. Одна молекула этой жидкости связывается с четырьмя ближайшими. Ученые заметили, что такое внутреннее строение присуще различным драгоценным камням и даже минералам. Например, такое строение имеет алмаз, турмалин, кварц, корунд, берилл и другие. Молекулы удерживаются на расстоянии кристаллической решеткой. Эти свойства воды и льда говорят о том, что плотность такого льда будет меньше плотности воды, благодаря которой он образовался. Поэтому лед плавает на поверхности воды и не тонет в ней.

    Миллионы квадратных километров льда

    А вы знаете, сколько льда на нашей планете? Согласно последним исследованиям ученых, на планете Земля имеется примерно 30 миллионов квадратных километров замороженной воды. Как вы уже догадались, основная масса этого природного минерала находится на полярных шапках. В некоторых местах толщина ледяного покрова достигает 4 км.

    Как получить лед

    Сделать лед совсем несложно. Этот процесс не составит большого труда, как и не требует особых навыков. Для этого необходима низкая температура воды. Это единственное неизменное условие процесса образования льда. Вода замерзнет тогда, когда ваш термометр покажет температуру ниже 0 градусов по Цельсию. В воде начинается процесс кристаллизации благодаря низким температурам. Молекулы ее строятся в интересную упорядоченную структуру. Этот процесс называют образованием кристаллической решетки. Он одинаков и в океане, и в луже, и даже в морозильной камере.

    Исследования процесса замерзания

    Проводя исследование на тему замерзания воды, ученые пришли к выводу, что кристаллическая решетка выстраивается в верхних слоях воды. На поверхности начинают образовываться микроскопические ледяные палочки. Чуть позже между собой они смерзаются. Благодаря этому образуется тончайшая пленка на поверхности воды. Крупные водоемы замерзают намного дольше по сравнению с неподвижной водой. Это связано с тем, что ветер колышет и колеблет поверхность озера, пруда или реки.

    Ледяные блины

    Ученые провели ещё одно наблюдение. Если при низкой температуре продолжается волнение, то тончайшие пленки собираются в блины диаметром около 30 см. Далее они смерзаются в один слой, толщина которого не меньше 10 см. На ледяные блины сверху и снизу намерзает новый слой льда. Так образуется толстый и прочный ледяной покров. Его прочность зависит от видов: самый прозрачный лед будет в несколько раз прочнее белого льда. Экологи заметили, что 5-сантиметровый лёд выдерживает вес взрослого человека. Слой в 10 см способен выдержать легковую машину, но следует помнить, что выходить на лед в осеннее и весеннее время очень опасно.

    Свойства снега и льда

    Физики и химики долгое время изучали свойства льда и воды. Самое известное, а также важное свойство льда для человека — это его способность легко таять уже при нулевой температуре. Но для науки важны и другие физические свойства льда:

    • лед обладает прозрачностью, поэтому он хорошо пропускает солнечный свет;
    • бесцветность — лед не имеет цвета, но его с легкостью можно покрасить при помощи цветных добавок;
    • твердость — ледяные массы прекрасно сохраняют форму без каких-либо наружных оболочек;
    • текучесть — это частное свойство льда, присущее минералу только в некоторых случаях;
    • хрупкость — кусок льда можно с легкостью расколоть, не прикладывая больших усилий;
    • спайность — лед с легкостью раскалывается в тех местах, где он сросся по кристаллографической линии.

    Лед: свойства вытеснения и чистоты

    По своему составу у льда высокая степень чистоты, так как кристаллическая решетка не оставляет свободного места различным посторонним молекулам. Когда вода замерзает, то она вытесняет различные примеси, которые в ней когда-то растворились. Таким же образом можно получить очищенную воду в домашних условиях.

    Но некоторые вещества способны затормаживать процесс замерзания воды. Например, соль в морской воде. Лёд в море образуется только при очень низких температурах. Удивительно, но процесс замерзания воды каждый год способен поддерживать самоочищение от разных примесей в течение многих миллионов лет подряд.

    Секреты сухого льда

    Особенности этого льда в том, что в своём составе он имеет углерод. Такой лед образуется только при температуре -78 градусов, но тает он уже при -50 градусах. Сухой лед, свойства которого позволяют пропустить стадию жидкостей, при нагревании сразу образуется пар. Сухой лед, как и его собрат — водяной, не имеет запаха.

    А вы знаете, где применяют сухой лед? Благодаря его свойствам, этот минерал используют при транспортировке продуктов питания и медикаментов на дальние расстояния. А гранулы этого льда способны потушить воспламенение бензина. Ещё, когда сухой лед тает, он образует густой туман, поэтому его применяют на съемочных площадках для создания спецэффектов. Помимо всего перечисленного, сухой лед можно брать с собой в поход и в лес. Ведь когда он тает, то отпугивает комаров, различных вредителей и грызунов.

    Что касается свойств снега, то эту удивительную красоту мы можем наблюдать каждую зиму. Ведь каждая снежинка имеет форму шестигранника — это неизменно. Но помимо шестиугольной формы, снежинки могут выглядеть по-разному. На формирование каждой из них влияет влажность воздуха, атмосферное давление и другие природные факторы.

    Свойства воды, снега, льда удивительны. Важно знать ещё несколько свойств воды. Например, она способна принимать форму сосуда, в который ее наливают. При замерзании вода расширяется, а также у нее есть память. Она способна запоминать окружающую энергетику, а при замерзании она «сбрасывает» информацию, которую в себя впитала.

    Мы рассмотрели природный минерал — лед: свойства и его качества. Продолжайте изучать науку, это очень важно и полезно!

    Из 14 известных на сегодняшний день форм твердой воды в природе мы встречаем только одну — лед. Остальные образуются в экстремальных условиях и для наблюдений вне специальных лабораторий недоступны. Самое интригующее свойство льда — это удивительное многообразие внешних проявлений. При одной и той же кристаллической структуре он может выглядеть совершенно по-разному, принимая форму прозрачных градин и сосулек, хлопьев пушистого снега, плотной блестящей корки фирна на снежном поле или же гигантских ледниковых масс.

    В небольшом японском городе Кага, расположенном на западном берегу острова Хонсю, есть необычный музей. Снега и льда. Основал его Укихиро Накайя — первый человек, который научился выращивать в лаборатории искусственные снежинки, такие же красивые, как и те, что падают с неба. В этом музее посетителей со всех сторон окружают правильные шестиугольники, потому что именно такая — гексагональная — симметрия свойственна кристаллам обычного льда (кстати, греческое слово kristallos, собственно, и означает «лед»). Она определяет многие уникальные его свойства и заставляет снежинки, при всем бесконечном их разнообразии, расти в форме звездочек с шестью, реже — тремя или двенадцатью лучами, но никогда — с четырьмя или пятью.

    Молекулы в ажуре

    Разгадка структуры твердой воды кроется в строении ее молекулы. Н2О можно упрощенно представить себе в виде тетраэдра (пирамиды с треугольным основанием). В центре находится кислород, в двух вершинах — по водороду, точнее — протону, электроны которых задействованы в образовании ковалентной связи с кислородом. Две оставшиеся вершины занимают пары валентных электронов кислорода, которые не участвуют в образовании внутримолекулярных связей, отчего их называют неподеленными.

    При взаимодействии протона одной молекулы с парой неподеленных электронов кислорода другой молекулы возникает водородная связь, менее сильная, чем связь внутримолекулярная, но достаточно могущественная, чтобы удерживать рядом соседние молекулы. Каждая молекула может одновременно образовывать четыре водородные связи с другими молекулами под строго определенными углами, которые не позволяют при замерзании создавать плотную структуру. Этот невидимый каркас из водородных связей располагает молекулы в виде ажурной сетки с полыми каналами. Стоит лед нагреть, как кружево рушится: молекулы воды начинают проваливаться в пустоты сетки, приводя к более плотной структуре жидкости, — вот почему вода тяжелее льда.

    Лед, который образуется при атмосферном давлении и плавится при 0°С, — самое привычное, но все еще не до конца понятное вещество. Многое в его структуре и свойствах выглядит необычно. В узлах кристаллической решетки льда атомы кислорода выстроены упорядоченно, образуя правильные шестиугольники, а вот атомы водорода занимают самые разные положения вдоль связей. Такое поведение атомов вообще-то нетипично — как правило, в твердом веществе все подчиняются одному закону: либо все атомы расположены упорядоченно, и тогда это — кристалл, либо случайно, и тогда это — аморфное вещество.

    Лед трудно расплавить, как бы ни странно это звучало. Не будь водородных связей, сцепляющих молекулы воды, он плавился бы при –90°С. При этом, замерзая, вода не уменьшается в объеме, как это происходит с большинством известных веществ, а увеличивается — за счет образования ажурной структуры льда.

    К «странностям» льда относят и генерацию электромагнитного излучения его растущими кристаллами. Давно известно, что большинство растворенных в воде примесей не передается льду, когда он начинает расти, проще говоря, вымораживается. Поэтому даже на самой грязной луже пленка льда чистая и прозрачная. Примеси скапливаются на границе твердой и жидкой сред, в виде двух слоев электрических зарядов разного знака, которые вызывают значительную разность потенциалов. Заряженный слой примесей перемещается вместе с нижней границей молодого льда и излучает электромагнитные волны. Благодаря этому процесс кристаллизации можно наблюдать в деталях. Так, кристалл, растущий в длину в виде иголки, излучает иначе, чем покрывающийся боковыми отростками, а излучение растущих зерен отличается от того, что возникает, когда кристаллы трескаются. По форме, последовательности, частоте и амплитуде импульсов излучения можно определить, с какой скоростью замерзает лед и какая при этом получается ледовая структура.

    Неправильный лед

    В твердом состоянии вода насчитывает, по последним данным, 14 структурных модификаций. Есть среди них кристаллические (их большинство), есть аморфные, но все они отличаются друг от друга взаимным расположением молекул воды и свойствами. Правда, все, кроме привычного нам льда, образуются в условиях экзотических — при очень низких температурах и высоких давлениях, когда углы водородных связей в молекуле воды изменяются и образуются системы, отличные от гексагональной. Например, при температуре ниже –110°С водяные пары выпадают на металлической пластине в виде октаэдров и кубиков размером в несколько нанометров — это так называемый кубический лед. Если температура чуть выше –110°, а концентрация пара очень мала, на пластине формируется слой исключительно плотного аморфного льда.

    Две последние модификации льда — XIII и XIV — открыли ученые из Оксфорда совсем недавно, в 2006 году. Предсказание 40-летней давности о том, что должны существовать кристаллы льда с моноклинной и ромбической решетками, было трудно подтвердить: вязкость воды при температуре –160°С очень велика, и собраться вместе молекулам сверхчистой переохлажденной воды в таком количестве, чтобы образовался зародыш кристалла, трудно. Помог катализатор — соляная кислота, которая повысила подвижность молекул воды при низких температурах. В земной природе подобные модификации льда образовываться не могут, но их можно поискать на замерзших спутниках других планет.

    Комиссия решила так

    Снежинка — это монокристалл льда, вариация на тему гексагонального кристалла, но выросшего быстро, в неравновесных условиях. Над тайной их красоты и бесконечного разнообразия не одно столетие бьются самые пытливые умы. Астроном Иоганн Кеплер в 1611 году написал целый трактат «О шестиугольных снежинках». В 1665 году Роберт Гук в огромном томе зарисовок всего, что он увидел с помощью микроскопа, опубликовал множество рисунков снежинок самой разной формы. Первую удачную фотографию снежинки под микроскопом сделал в 1885 году американский фермер Уилсон Бентли. С тех пор он уже не мог остановиться. До конца жизни, сорок с лишним лет, Бентли фотографировал их. Более пяти тысяч кристаллов, и ни одного одинакового.

    Самые знаменитые последователи дела Бентли — это уже упомянутый Укихиро Накайя и американский физик Кеннет Либбрехт . Накайя впервые предположил, что величина и форма снежинок зависят от температуры воздуха и содержания в нем влаги, и блистательно подтвердил эту гипотезу экспериментально, выращивая в лаборатории кристаллы льда разной формы. А Либбрехт у себя в и вовсе стал выращивать снежинки на заказ — заранее заданной формы.

    Жизнь снежинки начинается с того, что в облаке водяного пара при понижении температуры образуются кристаллические зародыши льда. Центром кристаллизации могут быть пылинки, любые твердые частицы или даже ионы, но в любом случае эти льдинки размером меньше десятой доли миллиметра уже имеют гексагональную кристаллическую решетку.

    Водяной пар, конденсируясь на поверхности этих зародышей, образует сначала крошечную гексагональную призму, из шести углов которой начинают расти совершенно одинаковые ледяные иголочки — боковые отростки. Одинаковые просто потому, что температура и влажность вокруг зародыша тоже одинаковые. На них в свою очередь вырастают, как на дереве, боковые отростки — веточки. Подобные кристаллы так и называют дендритами, то есть похожими на дерево.

    Передвигаясь вверх и вниз в облаке, снежинка попадает в условия с разной температурой и концентрацией водяного пара. Ее форма меняется, до последнего подчиняясь законам гексагональной симметрии. Так снежинки становятся разными. Хотя теоретически в одном облаке на одной высоте они могут «зародиться» одинаковыми. Но путь до земли у каждой свой, довольно долгий — в среднем снежинка падает со скоростью 0,9 км в час. А значит, у каждой — своя история и своя окончательная форма. Образующий снежинку лед прозрачен, но когда их много, солнечный свет, отражаясь и рассеиваясь на многочисленных гранях, создает у нас впечатление белой непрозрачной массы — мы называем ее снегом.

    Чтобы не путаться с многообразием снежинок, Международная комиссия по снегу и льду приняла в 1951 году довольно простую классификацию кристаллов льда: пластинки, звездчатые кристаллы, столбцы или колонны, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечниками и неправильные формы. И еще три вида обледенелых осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.

    Тем же законам подчиняется и рост инея, изморози и узоров на стеклах. Эти явления, как и снежинки, образуются при конденсации, молекула за молекулой — на земле, траве, деревьях. Узоры на окне появляются в мороз, когда на поверхности стекла конденсируется влага теплого комнатного воздуха. А вот градины получаются при застывании капель воды или когда в насыщенных водяным паром облаках лед плотными слоями намерзает на зародыши снежинок. На градины могут намерзать другие, уже сформировавшиеся снежинки, сплавляясь с ними, благодаря чему градины принимают самые причудливые формы.

    Нам на Земле довольно и одной твердой модификации воды — обычного льда. Он буквально пронизывает все области обитания или пребывания человека. Собираясь в огромных количествах, снег и лед образуют особые структуры с принципиально иными, нежели у отдельных кристаллов или снежинок, свойствами. Горные ледники , ледяные покровы акваторий, вечная мерзлота, да и просто сезонный снежный покров существенно влияют на климат больших регионов и планеты в целом: даже те, кто никогда не видел снега, чувствуют на себе дыхание его масс, скопившихся на полюсах Земли, например, в виде многолетних колебаний уровня Мирового океана. А лед имеет столь большое значение для облика нашей планеты и комфортного обитания на ней живых существ, что ученые отвели для него особую среду — криосферу, которая простирает свои владения высоко в атмосферу и глубоко в земную кору.

    Ольга Максименко, кандидат химических наук

    Вода — вещество привычное и необычное. Почти 3/4 поверхности нашей планеты занято океанами и морями. Твёрдой водой — снегом и льдом — покрыто 20% суши. От воды зависит климат планеты. Геофизики утверждают, что Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода. У неё очень большая теплоёмкость. Нагреваясь, она поглощает тепло; остывая, отдаёт его. Земная вода и поглощает, и возвращает очень много тепла и тем самым «выравнивает» климат. А от космического холода предохраняет Землю те молекулы воды, которые рассеяны в атмосфере — в облаках и в виде паров.

    Вода – самое загадочное вещество в природе после ДНК, обладающее уникальными свойствами, которые не только ещё полностью не объяснены, но далеко не все известны. Чем дольше ее изучают, тем больше находят новых аномалий и загадок в ней. Большинство из этих аномалий, обеспечивающих возможность жизни на Земле, объясняются наличием между молекулами воды водородных связей, которые много сильнее вандерваальсовских сил притяжения между молекулами других веществ, но на порядок величины слабее ионных и ковалентных связей между атомами в молекулах. Такие же водородные связи также присутствуют и в молекуле ДНК.

    Молекула воды (H 2 16 O) состоит из двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (16 O). Оказывается, что едва ли не все многообразие свойств воды и необычность их проявления определяется, в конечном счете, физической природой этих атомов, способом их объединения в молекулу и группировкой образовавшихся молекул.

    Рис. Строение молекулы воды . Геометрическая схема (а), плоская модель (б) и пространственная электронная структура (в) мономера h3O. Два из четырех электронов внешней оболочки атома кислорода участвуют в создании ковалентных связей с атомами водорода, а два других образуют сильно вытянутые электронные орбиты, плоскость которых перпендикулярна плоскости Н-О-Н.

    Молекула воды H 2 O построена в виде треугольника: угол между двумя связками кислород — водород 104 градуса. Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислорода, электрические заряды в ней рассредоточиваются. Молекула воды полярная, что является причиной особого взаимодействия между разными её молекулами. Атомы водорода в молекуле H 2 O, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул. Такая химическая связь называется водородной. Она объединяет молекулы H 2 O в своеобразные ассоциаты пространственного строения; плоскость, в которой расположены водородные связи, перпендикулярны плоскости атомов той же молекулы H 2 O. Взаимодействием между молекулами воды и объясняются в первую очередь незакономерно высокие температуры её плавления и кипения. Нужно подвести дополнительную энергию, чтобы расшатать, а затем разрушить водородные связи. И энергия эта очень значительна. Вот почему так велика теплоёмкость воды.

    В молекуле воды имеются две полярные ковалентные связи Н–О. Они образованы за счёт перекрывания двух одноэлектронных р — облаков атома кислорода и одноэлектронных S — облаков двух атомов водорода.

    В соответствии с электронным строением атомов водорода и кислорода молекула воды располагает четырьмя электронными парами. Две из них участвуют в образовании ковалентных связей с двумя атомами водорода, т.е. являются связывающими. Две другие электронные пары являются свободными — не связывающими. Они образуют электронное облако. Облако неоднородно – в нем можно различить отдельные сгущения и разрежения.

    В молекуле воды имеются четыре полюс зарядов: два — положительные и два — отрицательные. Положительные заряды сосредоточены у атомов водорода, так как кислород электроотрицательнее водорода. Два отрицательных полюса приходятся на две не связывающие электронные пары кислорода.

    У кислородного ядра создается избыток электронной плотности. Внутренняя электронная пара кислорода равномерно обрамляет ядро: схематически она представлена окружностью с центром -ядром O 2- . Четыре внешних электрона группируются в две электронные пары, тяготеющие к ядру, но частично не скомпенсированные. Схематически суммарные электронные орбитали этих пар показаны в виде эллипсов, вытянутых от общего центра – ядра O 2- . Каждый из оставшихся двух электронов кислорода образует пару с одним электроном водорода. Эти пары также тяготеют к кислородному ядру. Поэтому водородные ядра – протоны – оказываются несколько оголенными, и здесь наблюдается недостаток электронной плотности.

    Таким образом, в молекуле воды различают четыре полюса зарядов: два отрицательных (избыток электронной плотности в области кислородного ядра) и два положительных (недостаток электронной плотности у двух водородных ядер). Для большей наглядности можно представить, что полюса занимают вершины деформированного тетраэдра, в центре которого находится ядро кислорода.

    Рис. Строение молекулы воды: а – угол между связями O-H; б – расположение полюсов заряда; в – внешний вид электронного облака молекулы воды.

    Почти шарообразная молекула воды имеет заметно выраженную полярность, так как электрические заряды в ней расположены асимметрично. Каждая молекула воды является миниатюрным диполем с высоким дипольным моментом – 1,87 дебая. Дебай – внесистемная единица электрического дипольного 3,33564·10 30 Кл·м. Под воздействием диполей воды в 80 раз ослабевают межатомные или межмолекулярные силы на поверхности погруженного в нее вещества. Иначе говоря, вода имеет высокую диэлектрическую проницаемость, самую высокую из всех известных нам соединений.

    Во многом благодаря этому, вода проявляет себя как универсальный растворитель. Ее растворяющему действию в той или иной мере подвластны и твердые тела, и жидкости, и газы.

    Удельная теплоемкость воды наибольшая среди всех веществ. Кроме того, она в 2 раза выше, чем у льда, в то время как у большинства простых веществ (например, металлов) в процессе плавления теплоемкость практически не изменяется, а у веществ из многоатомных молекул она, как правило, уменьшается при плавлении.

    Подобное представление о строении молекулы позволяет объяснить многие свойства воды, в частности структуру льда. В кристаллической решётке льда каждая из молекул окружена четырьмя другими. В плоскостном изображении это можно представить так:

    Связь между молекулами осуществляется посредством атома водорода. Положительно заряженный атом водорода одной молекулы воды притягивается к отрицательно заряженному атому кислорода другой молекулы воды. Такая связь получила название водородной (её обозначают точками). По прочности водородная связь примерно в 15 — 20 раз слабее ковалентной связи. Поэтому водородная связь легко разрывается, что наблюдается, например, при испарении воды.

    Рис. слева — Водородные связи между молекулами воды

    Структура жидкой воды напоминает структуру льда. В жидкой воде молекулы также связаны друг с другом посредством водородных связей, однако структура воды менее «жёсткая», чем у льда. Вследствие теплового движения молекул в воде одни водородные связи разрываются, другие образуются.

    Рис. Кристаллическая решётка льда. Молекулы воды H 2 O (чёрные шарики) в её узлах расположены так, что каждая имеет четырёх „соседок».

    Полярность молекул воды, наличие в них частично нескомпенсированных электрических зарядов порождает склонность к группировке молекул в укрупненные «сообщества» – ассоциаты. Оказывается, полностью соответствует формуле Н2O лишь вода, находящаяся в парообразном состоянии. Это показали результаты определения молекулярной массы водяного пара. В температурном интервале от 0 до 100°С концентрация отдельных (мономерных молекул) жидкой воды не превышает 1%. Все остальные молекулы воды объединены в ассоциаты различной степени сложности, и их состав описывается общей формулой (H 2 O)x.

    Непосредственной причиной образования ассоциатов являются водородные связи между молекулами воды. Они возникают между ядрами водорода одних молекул и электронными «сгущениями» у ядер кислорода других молекул воды. Правда, эти связи в десятки раз слабее, чем «стандартные» внутримолекулярные химические связи, и достаточно обычных движений молекул, чтобы разрушить их. Но под влиянием тепловых колебаний так же легко возникают и новые связи этого типа. Возникновение и распад ассоциатов можно выразить схемой:

    x·H 2 O↔ (H 2 O) x

    Поскольку электронные орбитали в каждой молекуле воды образуют тетраэдрическую структуру, водородные связи могут упорядочить расположение молекул воды в виде тетраэдрических координированных ассоциатов.

    Большинство исследователей объясняют аномально высокую теплоемкость жидкой воды тем, что при плавлении льда его кристаллическая структура разрушается не сразу. В жидкой воде сохраняются водородные связи между молекулами. В ней остаются как бы обломки льда — ассоциаты из большого или меньшего числа молекул воды. Однако в отличие от льда каждый ассоциат существует недолго. Постоянно происходит разрушение одних и образование других ассоциатов. При каждом значении температуры в воде устанавливается свое динамическое равновесие в этом процессе. А при нагревании воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей в ассоциатах. При этом на разрыв каждой связи расходуется 0,26-0,5 эВ. Этим и объясняется аномально высокая теплоемкость воды по сравнению с расплавами других веществ, не образующих водородных связей. При нагревании таких расплавов энергия расходуется только на сообщение тепловых движений их атомам или молекулам. Водородные связи между молекулами воды полностью разрываются только при переходе воды в пар. На правильность такой точки зрения указывает и то обстоятельство, что удельная теплоемкость водяного пара при 100°С практически совпадает с удельной теплоемкостью льда при 0°С.

    Рисунок ниже:

    Элементарным структурным элементом ассоциата является кластер: Рис. Отдельный гипотетический кластер воды. Отдельные кластеры образуют ассоциаты молекул воды (H 2 O) x: Рис. Кластеры из молекул воды образуют ассоциаты.

    Существует и другая точка зрения на природу аномально высокой теплоемкости воды. Профессор Г. Н. Зацепина заметила, что молярная теплоемкость воды, составляющая 18 кал/(мольград), точно равна теоретической молярной теплоемкости твердого тела с трехатомными кристаллами. А в соответствии с законом Дюлонга и Пти атомные теплоемкости всех химически простых (одноатомных) кристаллических тел при достаточно высокой температуре одинаковы и равны 6 калДмоль o град). А для трехатомных, в граммоле которых содержится 3 N а узлов кристаллической решетки, — в 3 раза больше. (Здесь N а — число Авогадро).

    Отсюда следует, что вода является как бы кристаллическим телом, состоящим из трехатомных молекул Н 2 0. Это соответствует распространенному представлению о воде как смеси кристаллоподобных ассоциатов с небольшой примесью свободных молекул H 2 O воды между ними, число которых растет с повышением температуры. С этой точки зрения вызывает удивление не высокая теплоемкость жидкой воды, а низкая твердого льда. Уменьшение удельной теплоемкости воды при замерзании объясняется отсутствием поперечных тепловых колебаний атомов в жесткой кристаллической решетке льда, где у каждого протона, обуславливающего водородную связь, остается только одна степень свободы для тепловых колебаний вместо трех.

    Но за счет чего и как могут происходить столь большие изменения теплоемкости воды без соответствующих изменений давления? Чтобы ответить на этот вопрос, познакомимся с гипотезой кандидата геолого-минералогических наук Ю. А. Колясникова о структуре воды.

    Он указывает, что еще первооткрыватели водородных связей Дж. Бернал и Р. Фаулер в 1932 г. сравнивали структуру жидкой воды с кристаллической структурой кварца, а те ассоциаты, о которых говорилось выше, — это в основном тетрамеры 4Н 2 0, в которых четыре молекулы воды соединены в компактный тетраэдр с двенадцатью внутренними водородными связями. В результате образуется четырёхгранная пирамида — тетраэдр.

    При этом, водородные связи в этих тетрамерах могут образовывать как право- так и левовинтовую последовательности, подобно тому, как кристаллы широко распространённого кварца (Si0 2), тоже имеющие тетраэдрическую структуру, бывают право- и лево-вращательной кристаллической форм. Поскольку каждый такой тетрамер воды имеет еще и четыре незадействованные внешние водородные связи (как у одной молекулы воды), то тетрамеры могут соединяться этими внешними связями в своего рода полимерные цепочки, наподобие молекулы ДНК. А поскольку внешних связей всего четыре, а внутренних — в 3 раза больше, то это позволяет тяжелым и прочным тетрамерам в жидкой воде изгибать, поворачивать и даже надламывать эти ослабленные тепловыми колебаниями внешние водородные связи. Это и обуславливает текучесть воды.

    Такую структуру вода, по мнению Колясникова, имеет только в жидком состоянии и, возможно, частично в парообразном. А вот во льду, кристаллическая структура, которого хорошо изучена, тетрагидроли соединены между собой негибкими равнопрочными прямыми водородными связями в ажурный каркас с большими пустотами в нем, что делает плотность льда меньше плотности воды.

    Рис. Кристаллическая структура льда: молекулы воды соединены в правильные шестиугольники

    Когда же лед тает, часть водородных связей в нем ослабевает и изгибается, что ведет к перестройке структуры в вышеописанные тетрамеры и делает жидкую воду более плотной, чем лед. При 4°С наступает состояние, когда все водородные связи между тетрамерами максимально изогнуты, чем и обуславливается максимум плотности воды при этой температуре. Дальше связям гнуться некуда.

    При температуре выше 4°С начинается разрывание отдельных связей между тетрамерами, и при 36-37°С оказывается разорвана половина внешних водородных связей. Это и определяет минимум на кривой зависимости удельной теплоемкости воды от температуры. При температуре же 70°С разорваны уже почти все межтетрамерные связи, и наряду со свободными тетрамерами в воде остаются только короткие обрывки «полимерных» цепочек из них. Наконец при кипении воды происходит окончательный разрыв теперь уже одиночных тетрамеров на отдельные молекулы Н 2 0. И то обстоятельство, что удельная теплота испарения воды ровно в 3 раза больше суммы удельных теплот плавления льда и последующего нагрева воды до 100°С, является подтверждением предположения Колясникова о том. что число внутренних связей в тетрамере в 3 раза больше числа внешних.

    Такая тетраэдрально-винтовая структура воды может быть обусловлена ее древней реологической связью с кварцем и другими кремнекислородными минералами, преобладающими в земной коре, из недр которой когда-то появилась вода на Земле. Как маленький кристаллик соли заставляет окружающий его раствор кристаллизоваться в подобные ему кристаллы, а не в другие, так кварц заставил молекулы воды выстраиваться в тетраэдрические структуры, которые, энергетически наиболее выгодны. А в нашу эпоху в земной атмосфере водяные пары, конденсируясь в капли, образуют такую структуру потому, что в атмосфере всегда присутствуют мельчайшие капельки аэрозольной воды, уже имеющей эту структуру. Они и являются центрами конденсации водяных паров в атмосфере. Ниже приведены возможные цепочечные силикатные структуры на основе тетраэдра, которые могут быть составлены и из тетраэдров воды.

    Рис. Элементарный правильный кремне-кислородный тетраэдр SiO 4 4- .

    Рис. Элементарные кремнекислородные единицы-ортогруппы SiO 4 4- в структуре Mg-пироксена энстатите (а) и диортогруппы Si 2 O 7 6- в Са-пироксеноиде волластоните (б).

    Рис. Простейшие типы островных кремнекислородных анионных группировок: а-SiO 4 , б-Si 2 O 7 , в-Si 3 O 9 , г-Si 4 О 12 , д-Si 6 O 18 .

    Рис. ниже — Важнейшие типы кремнекислородных цепочечных анионных группировок (по Белову): а-метагерманатная, б — пироксеновая, в — батиситовая, г-волластонитовая, д-власовитовая, е-мелилитовая, ж-родонитовая, з-пироксмангитовая, и-метафосфатная, к-фторобериллатная, л — барилитовая.

    Рис. ниже — Конденсация пироксеновых кремнекислородных анионов в сотовые двухрядные амфиболовые (а), трехрядные амфиболоподобные (б), слоистые тальковые и близкие им анионы (в).

    Рис. ниже — Важнейшие типы ленточных кремнекислородных группировок (по Белову): а — силлиманитовая, амфиболовая, ксонотлитовая; б-эпидидимитовая; в-ортоклазовая; г-нарсарсукитовая; д-фенакитовая призматическая; е-эвклазовая инкрустированная.

    Рис. справа — Фрагмент (элементарный пакет) слоистой кристаллической структуры мусковита KAl 2 (AlSi 3 O 10 XOH) 2 , иллюстрирующий переслаивание алюмокремне-кислородных сеток с полиэдрическими слоями крупных катионов алюминия и калия, напоминает цепочку ДНК.

    Возможны и другие модели водной структуры. Тетраэдрически связанные молекулы воды образуют своеобразные цепочки довольно стабильного состава. Исследователи раскрывают все более тонкие и сложные механизмы «внутренней организации» водной массы. Кроме льдоподобной структуры, жидкой воды и мономерных молекул, описан и третий элемент структуры – нететраэдрической.

    Определенная часть молекул воды ассоциирована не в трехмерные каркасы, а в линейные кольцевые объединения. Кольца, группируясь, образуют еще более сложные комплексы ассоциатов.

    Таким образом, вода теоретически может образовывать цепочки, наподобие молекулы ДНК, о чём будет сказано ниже. В этой гипотезе интересно еще и то, что из нее следует равновероятность существования право — и левовинтовой воды. Но биологами давно подмечено, что в биологических тканях и структурах наблюдаются только либо лево -, либо правовинтовые образования. Пример тому — белковые молекулы, построенные только из лево-винтовых аминокислот и закрученные только по левовинтовой спирали. А вот сахара в живой природе — все только правовинтовые. Никто пока не смог объяснить, почему в живой природе обнаруживается такое предпочтение к левому в одних случаях и к правому — в других. Ведь в неживой природе с равной вероятностью встречаются как право-, так и левовинтовые молекулы.

    Более ста лет назад знаменитый французский естествоиспытатель Луи Пастер обнаружил, что органические соединения в составе растений и животных оптически асимметричны — они вращают плоскость поляризации падающего на них света. Все аминокислоты, входящие в состав животных и растений, вращают плоскость поляризации влево, а все сахара — вправо. Если мы синтезируем такие же по химическому составу соединения, то в каждом из них будет равное количество лево- и правовращающих молекул.

    Как известно, все живые организмы состоят из белков, а они, в свою очередь, — из аминокислот. Соединяясь друг с другом в разнообразной последовательности, аминокислоты образуют длинные пептидные цепи, которые самопроизвольно «закручиваются» в сложные белковые молекулы. Подобно многим другим органическим соединениям, аминокислоты обладают хиральной симметрией (от греч. хирос — рука), то есть могут существовать в двух зеркально симметричных формах, называемых «энантиомеры». Такие молекулы похожи одна на другую, как левая и правая рука, поэтому их называют D- и L-молекулами (от лат. dexter, laevus — правый и левый).

    Теперь представим себе, что среда с левыми и правыми молекулами перешла в состояние только с левыми или только с правыми молекулами. Такую среду специалисты называют хирально (от греческого слова «хейра» — рука) упорядоченной. Самовоспроизведение живого (биопоэз — по определению Д. Бернала) могло возникнуть и поддерживаться только в такой среде.

    Рис. Зеркальная симметрия в природе

    Другое название молекул-энантиомеров — «правовращающие» и «левовращающие» — происходит от их способности вращать плоскость поляризации света в различных направлениях. Если линейно поляризованный свет пропустить через раствор таких молекул, происходит поворот плоскости его поляризации: по часовой стрелке, если молекулы в растворе правые, и против — если левые. А в смеси одинаковых количеств D-и L-форм (она называется «рацемат») свет сохранит первоначальную линейную поляризацию. Это оптическое свойство хиральных молекул впервые было обнаружено Луи Пастером в 1848 году.

    Любопытно, что почти все природные белки состоят только из левых аминокислот. Этот факт тем более удивляет, что при синтезе аминокислот в лабораторных условиях образуется примерно одинаковое число правых и левых молекул. Оказывается, этой особенностью обладают не только аминокислоты, но и многие другие важные для живых систем вещества, причем каждое имеет строго определенный знак зеркальной симметрии во всей биосфере. Например, сахара, входящие в состав многих нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот ДНК и РНК, представлены в организме исключительно правыми D-молекулами. Хотя физические и химические свойства «зеркальных антиподов» совпадают, их физиологическая активность в организмах различна: L-caxaра не усваиваются, L-фенилаланин в отличие от безвредных его D-молекул вызывает психические заболевания и т. д.

    Согласно современным представлениям о происхождении жизни на Земле, выбор органическими молекулами определенного типа зеркальной симметрии послужил главной предпосылкой их выживания и последующего самовоспроизводства. Однако вопрос, как и почему произошел эволюционный отбор того или иного зеркального антипода, — до сих пор остается одной из самых больших загадок науки.

    Советский ученый Л. Л. Морозов доказал, что переход к хиральной упорядоченности мог произойти не эволюционно, а только при каком-то определённом резком фазовом изменении. Академик В. И. Гольданский назвал этот переход, благодаря которому зародилась жизнь на Земле хиральной катастрофой.

    Как же возникли условия для фазовой катастрофы, вызвавшей хиральный переход?

    Наиболее важным было то, что органические соединения плавились при 800-1000 0С в земной коре, а верхние остывали до температуры космоса, то есть абсолютного нуля. Перепад температуры достигал 1000 °С. В таких условиях органические молекулы плавились под действием высокой температуры и даже полностью разрушались, а верх оставался холодным, так как органические молекулы замораживались. Газы и пары воды, которые просачивались из земной коры, меняли химический состав органических соединений. Газы несли с собой тепло, из-за чего граница плавления органического слоя смещалась вверх и вниз, создавая градиент.

    При очень низких давлениях атмосферы вода была на земной поверхности лишь в виде пара и льда. Когда же давление достигало так называемой тройной точки воды (0,006 атмосферы), вода впервые смогла находиться в виде жидкости.

    Конечно, лишь экспериментально можно доказать, что именно вызвало хиральный переход: земные или космические причины. Но так или иначе в какой-то момент хирально упорядоченные молекулы (а именно — левовращающие аминокислоты и правовращающие сахара) оказались более устойчивыми и начался неостановимый рост их количества — хиральный переход.

    Летопись планеты повествует и о том, что тогда на Земле не было ни гор, ни впадин. Полурасплавленная гранитная кора представляла собой поверхность столь же ровную, как уровень современного океана. Однако в пределах этой равнины все же были понижения из-за неравномерного распределения масс внутри Земли. Эти понижения сыграли чрезвычайно важную роль.

    Дело в том, что плоскодонные впадины поперечником в сотни и даже тысячи километров и глубиной не более ста метров, вероятно, и стали колыбелью жизни. Ведь в них стекала вода, собиравшаяся на поверхности планеты. Вода разбавляла хиральные органические соединения в пепловом слое. Постепенно менялся химический состав соединения, стабилизировалась температура. Переход от неживого к живому, начавшийся в безводных условиях, продолжался уже в водной среде.

    Таков ли сюжет зарождения жизни? Вероятнее всего, что да. В геологическом разрезе Исуа (Западная Гренландия), возраст которого 3,8 миллиарда лет, найдены бензино- и нефтеподобные соединения с изотопным соотношением С12/С13, свойственным углероду фотосинтетического происхождения.

    Если биологическая природа углеродистых соединений из разреза Исуа подтвердится, то получится, что весь период зарождения жизни на Земле — от возникновения хиральной органики до появления клетки, способной к фотосинтезу и размножению,- был пройден лишь за сто миллионов лет. И в этом процессе огромную роль сыграли молекулы воды и ДНК.

    Самое удивительное в структуре воды заключается в том, что молекулы воды при низких отрицательных температурах и высоких давлениях внутри нанотрубок могут кристаллизоваться в форме двойной спирали, напоминающую ДНК. Это было доказано компьютерными экспериментами американских учёных под руководством Сяо Чэн Цзэна в Университете штата Небраска (США).

    ДНК представляет собой двойную цепочку, скрученную в спираль. Каждая нить состоит из «кирпичиков» — из последовательно соединенных нуклеотидов. Каждый нуклеотид ДНК содержит одно из четырёх азотистых оснований — гуанин (G), аденин (A) (пурины), тимин (T) и цитозин (C) (пиримидины), связанное с дезоксирибозой, к последней, в свою очередь, присоединена фосфатная группа. Между собой соседние нуклеотиды соединены в цепи фосфодиэфирной связью, образованной 3″-гидроксильной (3″-ОН) и 5″-фосфатной группами (5″-РО3). Это свойство обуславливает наличие полярности в ДНК, т.е. противоположной направленности, а именно 5″- и 3″-концов: 5″-концу одной нити соответствует 3″-конец второй нити. Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК). Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК за счёт копирования последовательности ДНК в последовательность РНК, синтезируемой в процессе транскрипции и принимают участие в важнейшем процессе жизни – передачи и копирования информации (трансляции).

    Первичная структура ДНК — это линейная последовательность нуклеотидов ДНК в цепи. Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК записывают в виде буквенной формулы ДНК: например — AGTCATGCCAG, запись ведется с 5″- на 3″-конец цепи ДНК.

    Вторичная структура ДНК образуется за счет взаимодействий нуклеотидов (в большей степени азотистых оснований) между собой, водородных связей. Классический пример вторичной структуры ДНК — двойная спираль ДНК. Двойная спираль ДНК — самая распространенная в природе форма ДНК, состоящая из двух полинуклеотидных цепей ДНК. Построение каждой новой цепи ДНК осуществляется по принципу комплементарности, т.е. каждому азотистому основанию одной цепи ДНК соответствует строго определенное основание другой цепи: в комплемнтарной паре напротив A стоит T, а напротив G располагается C и т.д.

    Чтобы вода сформировала спираль, наподобие, в моделируемом эксперименте она «помещалась» в нанотрубки под высоким давлением, варьирующимися в разных опытах от 10 до 40000 атмосфер. После этого задавали температуру, которая имела значение -23°C. Запас по сравнению с температурой замерзания воды делался в связи с тем, что с повышением давления температура плавления водяного льда понижается. Диаметр нанотрубок составлял от 1,35 до 1,90 нм.

    Рис. Общий вид структуры воды (изображение New Scientist)

    Молекулы воды связываются между собой посредством водородных связей, расстояние между атомами кислорода и водорода равно 96 пм, а между двумя водородами — 150 пм. В твёрдом состоянии атом кислорода участвует в образовании двух водородных связей с соседними молекулами воды. При этом отдельные молекулы H 2 O соприкасаются друг с другом разноимёнными полюсами. Таким образом, образуются слои, в которых каждая молекула связана с тремя молекулами своего слоя и одной из соседнего. В результате, кристаллическая структура льда состоит из шестигранных «трубок» соединенных между собой, как пчелиные соты.

    Рис. Внутренняя стенка структуры воды (изображение New Scientist)

    Учёные ожидали увидеть, что вода во всех случаях образует тонкую трубчатую структуру. Однако, модель показала, что при диаметре трубки в 1,35 нм и давлении в 40000 атмосфер водородные связи искривились, приведя к образованию спирали с двойной стенкой. Внутренняя стенка этой структуры является скрученной в четверо спиралью, а внешняя состоит из четырёх двойных спиралей, похожих на структуру молекулы ДНК.

    Последний факт накладывает отпечаток не только на эволюцию наших представлений о воде, но и эволюцию ранней жизни и самой молекулы ДНК. Если предположить, что в эпоху зарождения жизни криолитные глинистые породы имели форму нанотрубок, возникает вопрос — не могла ли вода, сорбированная в них служить структурной основой (матрицей) для синтеза ДНК и считывания информации? Возможно, поэтому спиральная структура ДНК повторяет спиральную структуру воды в нанотрубках. Как сообщает журнал New Scientist, теперь нашим зарубежным коллегам предстоит подтвердить существование таких макромолекул воды в реальных экспериментальных условиях с использованием инфракрасной спектроскопии и спектроскопии нейтронного рассеяния.

    К.х.н. О.В. Мосин

    Понятие молекулы (и производные от него представления о молекулярном строении вещества, структуры собственно молекулы) позволяет понимать свойства веществ создающих мир. Современные, как и ранние, физико-химические исследования опираются и базируются на грандиозном открытие об атомно-молекулярном строении вещества. Молекула – единая «деталь» всех веществ, существование которой предположил ещё Демокрит. Потому именно её структура и взаимосвязь с другими молекулами (образуя определенное строение и состав) и определяет/объясняет все различия между веществами, их видом и свойствами.

    Сама молекула, будучи не самой мельчайшей составной частью вещества (коей является атом) имеет определенную структуру, свойства. Определяется структура молекулы числом вхожих в неё определенных атомов и характером связи (ковалентной) между ними. Состав этот неизменен, даже если вещество преобразуется в другое состояние(как примеру, происходит с водой – об этом пойдет речь дальше).

    Молекулярное строение вещества фиксируется формулой, которая сообщает информацию об атомах, их количестве. Кроме того, молекулы составляющие вещество/тело не статичны: и сами являются подвижными – атомы вращаются, взаимодействуя между собой (притягиваются/отталкиваются).

    Характеристики воды, её состояния

    Состав такого вещества, как вода (равно как и её химическая формула) знаком каждому. Каждую её молекулу составляют три атома: атом кислорода, обозначающийся буквой «О», и атомы водорода – латинская «Н», в количестве 2-х. Форма молекулы воды не симметрична (схожа с равнобедренным треугольником).

    Вода, как вещество, составляющие её молекулы, реагирует на внешнюю «обстановку», показатели окружающей среды — температуру, давление. Зависимо от последних вода способна изменять состояние, которых три:

    1. Наиболее привычное, естественное для воды состояние жидкое. Молекулярная структура (дигидроль) своеобразного порядка, при котором одиночные молекулы заполняют (водородными связями) пустоты.
    2. Состояние пара, при котором молекулярная структура (гидроль) представлена одиночными молекулами между которыми не образуются водородные связи.
    3. Твердое состояние (собственно лед), имеет молекулярную структуру (тригидроль) с прочными и устойчивыми водородными связями.

    Помимо данных различий, естественно, разнятся и способы «перехода» вещества из одного состояния (жидкого) в другие. Эти переходы и трансформируют вещество, и провоцируют передачу энергии (выделение/поглощение). Среди них есть процессы прямые – преобразование жидкой воды в пар (испарение), в лед (замерзание) и обратные – в жидкость из пара (конденсация), из льда (таяние). Также и состояния воды — парообразное и лед — могут трансформироваться друг в друга: возгонка – лед в пар, сублимация – обратный процесс.

    Специфичность льда как состояния воды

    Широко известно, что лед замерзает (трансформируется из воды) при пересечении температурой в сторону уменьшения границы в ноль градусов. Хотя, в этом всем понятном явлении, есть свои нюансы. К примеру, состояние льда неоднозначно, различны его виды, модификации. Отличаются они первоочередно условиями, при которых возникают – температурой, давлением. Таких модификаций насчитывается аж пятнадцать.

    Лед в разных своих видах имеет различное молекулярное строение (молекулы же неотличимы от молекул воды). Природный и естественный лед, в научной терминологии обозначающийся как лед Ih — вещество с кристаллической структурой. То есть, каждая молекула с четырьмя окружающими её «соседками» (расстояние между всеми равное) создают геометрическую фигуру тетраэдр. Другие фазы льда обладают более сложной структурой, к примеру высокоупорядоченная структура тригонального, кубического или моноклинного льда.

    Основные отличия льда от воды на молекулярном уровне

    Первое и напрямую не относящееся к молекулярному строению воды и льда различие между ними – показатель плотности вещества. Кристаллическая структура, присущая льду, образовываясь, способствует одновременному уменьшению плотности (с показателя почти в 1000 кг/м³ до 916,7 кг/м³). А это стимулирует увеличение объема на 10%.


    Основное же отличие в молекулярном строении этих агрегатных состояний воды (жидкого и твердого) в количестве, виде и силе водородных связей между молекулами . Во льду же (твердом состоянии) ими объединены пять молекул, а собственно связи водородные прочнее.

    Сами молекулы веществ воды и льда, как упоминалось ранее, одинаковы. Но в молекулах льда атом кислорода (для создания кристаллической «решетки» вещества) образовывает водородные связи (две) с молекулами-«соседками».

    Отличает вещество воды в разных её состояниях (агрегатных) не только структура расположения молекул (молекулярное строение), но и движение их, сила взаимосвязи/притяжения между ними. Молекулы воды в жидком состоянии достаточно слабо притягиваются, обеспечивая текучесть воды. В твердом же льду наиболее сильно притяжение молекул, потому и мала их двигательная активность (она обеспечивает постоянство формы льда).

    И здесь уже можно перейти ко второй категории. Под словом «лед» мы привыкли понимать твердое фазовое состояние воды. Но помимо нее замораживанию подвергаются и другие вещества. Таким образом, лед можно различать по химическому составу исходного вещества, например, углекислый, аммиачный, метановый лед и другие.

    В-третьих, различают кристаллические решетки (модификации) водяного льда, образование которых обусловлено термодинамическим фактором. Вот о них-то мы и поговорим немного в этой заметке.

    В статье Лед мы с вами остановились на том, как происходит перестройка структуры воды с изменением ее агрегатных состояний, и затронули кристаллическое строение обыкновенного льда. Благодаря внутреннему устройству самой молекулы воды и водородным связям, соединяющим все молекулы в упорядоченную систему, образуется гексагональная (шестиугольная) кристаллическая решетка льда. Ближайшие друг к другу молекулы (одна центральная и четыре угловых) расположены в форме трехгранной пирамиды, или тетраэдра, который лежит в основе гексагональной кристаллической модификации (илл.1 ).

    Кстати , расстояние между мельчайшими частицами вещества измеряются в нанометрах (нм) или ангстремах (по имени шведского физика XIX века Андерса Йонаса Ангстрема; обозначается символом Å). 1 Å = 0,1 нм = 10−10 м.

    Такое шестиугольное строение обыкновенного льда распространяется на весь его объем. Наглядно в этом можно убедиться невооруженным глазом: зимой во время снегопада поймайте снежинку на рукав одежды или на перчатку и приглядитесь к ее форме – она шестилучевая или шестиугольная. Это характерно для каждой снежинки, но при этом ни одна снежинка никогда не повторяет другую (подробнее об этом в нашей статье ). И даже крупные кристаллы льда своей внешней формой отвечают внутреннему молекулярному строению (илл.2 ).

    Мы уже говорили, что переход вещества, в частности воды, из одного состояния в другое осуществляется при наличии определенных условий. Привычный лед образуется при температуре от 0°C и ниже и при давлении в 1 атмосферу (нормальное значение). Следовательно, для появления иных модификаций льда требуется изменение этих значений, и в большинстве случаев наличие низких температур и высокого давления, при которых происходит изменение угла водородных связей и реконструкция всей кристаллической решетки.

    Каждая модификация льда относится к определенной сингонии – группе кристаллов, в которых элементарные ячейки обладают одной и той же симметрией и системой координат (оси XYZ). Всего же различают семь сингоний. Характеристики каждой из них представлены на иллюстрациях 3-4 . А чуть ниже дано изображение основных форм кристаллов (илл.5 )

    Все модификации льда, отличающиеся от обыкновенного, были получены в лабораторных условиях. О первых полиморфных структурах льда стало известно в начале XX века стараниями ученых Густава Таммана (Gustav Heinrich Tammann) и Перси Бриджмена (Percy Williams Bridgman) . Диаграмма модификаций, составленная Бриджменом, периодически дополнялась. Новые модификации выявляли из полученных ранее. Последние изменения в диаграмму были внесены уже в наше время. На данный момент получено шестнадцать кристаллических типов льда. Каждый тип имеет свое наименование и обозначается римской цифрой.

    Мы не будем вникать глубоко в физические характеристики каждого молекулярного типа водяного льда, чтобы не утомлять вас, уважаемые читатели, научными подробностями, отметим только основные параметры.

    Обыкновенный лед носит наименование лед Ih (приставка «h» означает гексагональную сингонию). На иллюстрации 7 представлена его кристаллическая структура, состоящая из шестиугольных связок (гексамеров), которые отличаются по форме – одна в виде шезлонга (англ. chair-form ), другая в виде ладьи (boat-form ). Эти гексамеры формируют трехмерную секцию – два «шезлонга» находятся по горизонтали вверху и внизу, а три «ладьи» занимают вертикальное положение.

    На пространственной схеме показан порядок в расположении водородных связей льда Ih , но в действительности связи выстраиваются случайным образом. Впрочем, ученые не исключают, что водородные связи на поверхности гексагонального льда более упорядочены, чем внутри структуры.

    Элементарная ячейка гексагонального льда (т.е. минимальный объем кристалла, повторное воспроизведение которого в трех измерениях, образует всю кристаллическую решетку в целом) включает в себя 4 молекулы воды. Размеры ячейки составляют 4,51 Å по сторонам a,b и 7.35 Å по стороне с (сторона, или ось с на схемах имеет вертикальное направление). Углы между сторонами, как видно из иллюстрации 4: α=β = 90°, γ = 120° . Расстояние между соседними молекулами равно 2.76 Å .

    Гексагональные ледяные кристаллы образуют шестиугольные пластины и столбики; верхняя и нижняя грани в них являются базовыми плоскостями, а шесть одинаковых боковых граней называются призматическими (илл.10 ).

    Минимальное количество молекул воды, необходимое для начала ее кристаллизации – около 275 (±25) . В значительной степени образование льда происходит на поверхности водной массы, граничащей с воздухом, нежели внутри нее. Кристаллы крупнозернистого льда Ih медленно формируются в направлении оси с, например, в стоячей воде они растут вертикально вниз от кристаллических пластинок, или в условиях, где рост в сторону затруднен. Мелкозернистый лед, образующийся в неспокойной воде или при быстром ее замерзании, имеет ускоренный рост, направленный от призматических граней. Температура окружающей воды определяет степень разветвленности кристаллической решетки льда.

    Частицы растворенных в воде веществ, за исключением атомов гелия и водорода, чьи размеры позволяют им поместиться в полостях структуры, при нормальном атмосферном давлении исключаются из кристаллической решетки, вытесняясь на поверхность кристалла или, как в случае с аморфной разновидностью (об этом дальше в статье) образуя слои между микрокристаллами. Последовательные циклы замораживания-оттаивания воды могут быть использованы для очистки ее от примесей, например, газов (дегазация).

    Наряду со льдом Ih существует также лед Ic (кубическая сингония ), правда, в природе образование этой разновидности льда изредка возможно только в верхних слоях атмосферы. Искусственно лед Ic получают путем моментального замораживания воды, для чего конденсируют пар на охлажденной от минус 80 до минус 110°С металлической поверхности при нормальном атмосферном давлении. В результате опыта на поверхность выпадают кристаллики кубической формы или в виде октаэдров. Создать кубический лед первой модификации из обычного гексагонального, понижая его температуру, не получится, а вот переход из кубического в гексагональный возможен при нагревании льда Ic выше минус 80°С .

    В молекулярной структуре льда Ic угол водородных связей такой же, как и у обычного льда Ih – 109.5° . А вот шестигранное кольцо, образуемое молекулами, в решетке льда Ic присутствует только в форме шезлонга.

    Плотность льда Ic равна 0.92 г/см³ при давлении в 1 атм. Элементарная ячейка в кубическом кристалле имеет 8 молекул и размеры: a=b=c = 6.35 Å, а ее углы α=β=γ = 90°.

    На заметку. Уважаемые читатели, в данной статье мы неоднократно будем сталкиваться с показателями температуры и давления для того или иного типа льда. И если температурные значения, выраженные в градусах по Цельсию, всем понятны, то восприятие значений давления, возможно, для кого-то будет затруднено. В физике используются различные единицы для его измерения, но мы в нашей статье будем обозначать его в атмосферах (атм), округляя значения. Нормальное атмосферное давление составляет 1 атм, что равняется 760 мм ртутного столба, или чуть более 1 бара, или 0.1 МПа (мегапаскаль).

    Как вы поняли, в частности, из примера со льдом Ic , существование кристаллических модификаций льда возможно в условиях термодинамического равновесия, т.е. при нарушении баланса температуры и давления, определяющего наличие какого-либо кристаллического вида льда, этот вид исчезает, переходя в иную модификацию. Диапазон этих термодинамических значений различается, для каждого вида он свой. Рассмотрим другие типы льда, не строго в номенклатурном порядке, а в связи с этими структурными переходами.

    Лед II относится к тригональной сингонии. Он может образоваться из гексагонального типа при давлении около 3 000 атм и температуре около минус 75°С, или из другой модификации (лед V ), путем резкого снижения давления при температуре минус 35°С. Существование II типа льда возможно в условиях минус 170°С и давлении от 1 до 50 000 атм (или 5 гигапаскалей (ГПа)). По оценкам ученых, лед такой модификации, вероятно, может входить в состав ледяных спутников дальних планет Солнечной системы. Нормальное атмосферное давление и температура выше минус 113°C создают условия для перехода этого типа льда в обычный гексагональный лед.

    На иллюстрации 13 показана кристаллическая решетка льда II . Видна характерная особенность структуры – своего рода, полые шестиугольные каналы, образуемые молекулярными связками. Элементарная ячейка (область, выделенная на иллюстрации ромбом) состоит из двух связок, которые смещены относительно друг друга, условно говоря, «по высоте». В результате образуется ромбоэдрическая система решетки. Размеры ячейки a=b=c = 7.78 Å; α=β=γ = 113.1°. В ячейке 12 молекул. Угол связей между молекулами (О–О–О) варьируется от 80 до 120°.

    При нагреве II модификации можно получить лед III , и наоборот, охлаждение льда III превращает его в лед II . Также лед III образуется, когда температуру воды постепенно понижают до минус 23°С, увеличивая давление до 3 000 атм.
    Как видно на фазовой диаграмме (илл. 6 ), термодинамические условия для стабильного состояния льда III , а также другой модификации – льда V , невелики.

    Льды III и V имеют четыре тройные точки с окружающими модификациями (термодинамические значения, при которых возможно существование разных состояний вещества). Тем не менее, льды II , III и V модификаций могут существовать в условиях нормального атмосферного давления и температуры минус 170°С, а нагревание их до минус 150°С приводит к образованию льда Ic .

    По сравнению с другими модификациями высокого давления, известными в настоящее время, лед III облает наименьшей плотностью – при давлении 3 500 атм. она равна 1.16 г/см³.
    Лед III является тетрагональной разновидностью кристаллизованной воды, но сама структура решетки льда III имеет нарушения. Если обычно каждую молекулу окружают 4 соседние, то в данном случае этот показатель будет иметь значение 3.2, и кроме того поблизости могут находиться ещё 2 или 3 молекулы, которые не имеют водородных связей.
    В пространственном построении молекулы образуют правосторонние спирали.
    Габариты элементарной ячейки с 12 молекулами при минус 23°С и около 2800 атм: a=b = 6,66, c = 6,93 Å; α=β=γ = 90°. Угол водородных связей в диапазоне от 87 до 141°.

    На иллюстрации 15 условно представлена пространственная схема молекулярного строения льда III . Молекулы (точки голубого цвета), распложенные ближе к зрителю, показаны крупнее, а водородные связи (линии красного цвета) соответственно толще.

    А теперь, как говорится, по горячим следам, давайте сразу «перескочим» идущие после льда III в номенклатурном порядке кристаллические модификации, и скажем несколько слов о льде IX .
    Этот вид льда, по сути, измененный лед III , подвергнутый быстрому глубокому охлаждению от минус 65 до минус 108°С во избежание трансформирования его в лед II . Лед IX сохраняет устойчивость при температуре ниже 133°С и давлении от 2 000 до 4 000 атм. Его плотность и структура идентична III виду, но в отличие от льда III в структуре льда IX имеется порядок в расположении протонов.
    Нагревание льда IX не возвращает его к исходной III модификации, а превращает в лед II . Размеры ячейки: a=b = 6,69, c = 6,71 Å при температуре минус 108°С и 2800 атм.

    Кстати , роман писателя-фантаста Курта Воннегута (Kurt Vonnegut) 1963 г. «Колыбель для кошки» строится вокруг вещества, именуемого лед-девять, который описывается как искусственно полученный материал, представляющий большую опасность для жизни, так как вода при контакте с ним кристаллизуется, превращаясь в лед-девять. Попадание даже небольшого количества этого вещества в природную акваторию, выходящую к мировому океану, грозит замерзанием всей воды на планете, что в свою очередь означает гибель всего живого. В конце концов, так все и происходит.

    Лед IV представляет собой метастабильное (слабоустойчивое) тригональное образование кристаллической решетки. Его существование возможно в фазовом пространстве льдов III , V и VI модификаций. Получить лед IV можно из аморфного льда высокой плотности, медленно нагревая его, начиная от минус 130°С при постоянном давлении 8 000 атм.
    Размер элементарной ромбоэдрической ячейки составляет 7.60 Å, углы α=β=γ = 70.1°. Ячейка включает в себя 16 молекул; водородные связи между молекулами асимметричные. При давлении 1 атм и температуре минус 163°С плотность льда IV равна 1.27 г/см³. Угол связей О–О–О: 88–128°.

    Аналогично IV типу льда образуется и лед XII – путем нагревания высокоплотной аморфной модификации (об этом ниже) от минус 196 до минус 90°С при том же давлении 8 000 атм, но уже с более высокой скоростью.
    Лед XII также метастабилен в фазовой области V и VI кристаллических типов. Является разновидностью тетрагональной сингонии.
    Элементарная ячейка содержит 12 молекул, которые, благодаря водородным связям с углами 84–135°, располагаются в кристаллической решетке, образуя двойную правостороннюю спираль. Ячейка имеет размеры: a=b = 8.27, c = 4.02 Å; углы α=β=γ = 90º. Плотность льда XII составляет 1.30 г/см³ при нормальном атмосферном давлении и температуре минус 146°С. Углы водородных связей: 67–132°.

    Из открытых на сегодняшний день модификаций водяного льда самую сложную кристаллическую структуру имеет лед V . 28 молекул составляют его элементарную ячейку; водородные связи пролегают через зазоры в других молекулярных соединениях, а некоторые молекулы образуют связи только с определенными соединениями. Угол водородных связей между соседними молекулами сильно различается – от 86 до 132°, поэтому в кристаллической решетке льда V имеется сильное напряжение и огромный запас энергии.
    Параметры ячейки при условиях нормального атмосферного давления и температуры минус 175°С: a= 9.22, b= 7.54, c= 10.35 Å; α=β = 90°, γ = 109,2 °.
    Лед V – это моноклинная разновидность, образуемая охлаждением воды до минус 20°С при давлении около 5 000 атм. Плотность кристаллической решетки с учетом давления 3 500 атм составляет 1.24 г/см³.
    Пространственная схема кристаллической решетки льда V типа показана на иллюстрации 18 . Серым контуром выделена область элементарной ячейки кристалла.

    Упорядоченное расположение протонов в структуре льда V делает его другой разновидностью, именуемой льдом XIII . Данную моноклинную модификацию можно получить в результате охлаждения воды ниже минус 143°С с добавлением соляной кислоты (HCl) для облегчения фазового перехода, создавая давление 5 000 атм. Обратимый переход от XIII типа к V типу возможен в диапазоне температур от минус 193°С до минус 153°С.
    Размеры элементарной ячейки льда XIII слегка отличаются от V модификации: а= 9,24, b= 7,47, c= 10.30 Å; α=β = 90°, γ= 109,7 ° (при 1 атм, минус 193°С). Количество молекул в ячейке то же – 28. Угол водородных связей: 82–135°.

    В следующей части нашей статьи мы продолжим обзор модификаций водяного льда.

    До встречи на страницах нашего блога!

    Вы так же можете ознакомиться с другими статьями:

    Ледяные композиции в виде елочек

    Ледяное оформление Крещенских купаний

    Новогодние ледяные композиции

    Ледяной джостик SonyPlaystation

    Работа с людьми на льдах

    Ледяной бар Chivas Regal

    Ледяное оформление банкетов

    Ледяная стена в Манчестере

    Ледяная мебель Хонгтао Жоу

    Посуда изо льда

    Ледяной замок в Миннесоте

    Ледяной дом Майкрософт

    Замерзшие пузыри

    Ледяной клык в долине Вейл

    Белые медведи катаются по льду

    Щенок и кубик льда

    Ледяной городок в Красногорске

    Ледяная скульптура — Ангел

    Фигурное катание на тонком льду

    Ледяные тени

    Ледяные пластинки

    Чайка, попавшая в лед

    Модные вещи во льду

    Космический лед. Часть вторая: кометы.

    Что такое LED-дисплей? многие задаются данным вопросом.

    Облик современных городов стремительно меняется. Новые технологии не только позволяют красиво осветить улицы разноцветными огнями, но и эффектно подать рекламную информацию. В настоящее время одним из самых мощных средств наружной рекламы является светодиодный экран или как его еще называют — LED-экраны. Если объяснить совсем просто, то это панель больших или средних размеров, поверхность которой плотно усеяна группами светодиодов или пикселями. Управляет длительностью свечения и яркостью каждого светодиода электронный блок управления. Таким образом на поверхности светодиодных дисплеев можно отображать не только статичные картинки, но и рекламные видеоролики, и даже фильмы.


    В нашей компании «Future Vision» мы можем предложить 2 большие группы светодиодных экранов: уличные (outdoor) и внутренние (indoor), предназначенные исключительно для установки в помещениях. Рассмотрим каждую группу этих электронных устройств подробнее.

    1. Уличные или наружные видеоэкраны


    Самым главным отличительным признаком LED-дисплеев этого типа является наличие защитных корпусов, которые предохраняют светодиодное панно от дождя, снега и повышенной влажности во время тумана. Эти корпуса также минимизируют перепады температуры.

    Основной технологией изготовления уличных светодиодных экранов является DIP. В данном случае каждый пиксель представлен группой отдельных светодиодов. В классической и часто используемой цветовой схеме RGB один DIP-пиксель включает в себя наличие светодиодов красного, зеленого и соответственно синего цветов. К достоинствам DIP-технологии можно отнести большую яркость свечения, а к минусам — небольшую разрешающую способность и значительное потребление электрической электроэнергии. Последний недостаток обусловлен еще и размерами светодиодных дисплеев, собранных по DIP-технологии — каждая сторона у распространенных моделей может быть больше 10 метров.


    2. LED-экраны, предназначенные для установки в помещениях


    Если сравнивать внутренние или «indoor» светодиодные дисплеи с их уличными аналогами, то в плане четкости и экономии электроэнергии они безусловно лидируют. Уступают лишь по яркости свечения и размерам. Эти устройства не пригодны для монтажа на открытом воздухе, разве что временный монтаж, причем исключительно в хорошую погоду. Для их изготовления используется другая, более новая технология SMD. В данном случае светодиоды одного пикселя собираются под одним корпусом. На панели экрана отдельным элементом выступает уже не светодиод, а целый пиксель. Эти устройства практически всегда имеются в концертных залах, больших помещениях для проведения съездов и конференций, салонах телестудий, в аэропортах и железнодорожных вокзалах.

     

    Сборка LED-экранов такого типа производится с использованием модулей, центры которых разнесены друг от друга на расстояние 4-5 мм. За счет этого устройства формируют картинку довольно высокого качества, позволяющую транслировать даже художественные фильмы.

    Кто мы | ДВС

    Узнать больше о ICE

    Операции по принудительному исполнению и удалению

    Управление ERO поддерживает иммиграционное законодательство США на территории, внутри и за пределами наших границ. Работа ERO имеет решающее значение для обеспечения соблюдения иммиграционного законодательства в отношении тех, кто представляет опасность для нашей национальной безопасности, угрожает общественной безопасности или иным образом подрывает целостность нашей иммиграционной системы.

    Операции

    ERO нацелены на угрозы общественной безопасности, такие как осужденные преступники без документов и члены банд, а также лица, которые иным образом нарушили иммиграционные законы нашей страны, включая тех, кто незаконно повторно въехал в страну после удаления, и иммиграционных беглецов по приказу федерального правительства. иммиграционные судьи.Офицеры ERO по депортации, прикомандированные к Интерполу, также помогают в выявлении и задержании иностранных беглецов или в делах о скрывающемся аресте и высылке (FAR), которые разыскиваются за преступления, совершенные за границей и которые сейчас находятся на свободе в США

    ERO управляет всеми аспектами иммиграционного правоприменения, включая идентификацию и арест, транспортировку внутри страны, задержание, управление залогом и контролируемое освобождение, включая альтернативы задержанию. Кроме того, ERO удаляет лиц без документов, которым было приказано удалить из U.С. в более чем 170 стран мира.

    Подробнее о ERO

    Расследования национальной безопасности

    Служба расследований национальной безопасности (HSI) является основным следственным компонентом DHS и отвечает за расследование, подрыв и ликвидацию транснациональных преступных организаций (TCO) и террористических сетей, которые угрожают или стремятся использовать таможенное и иммиграционное законодательство США. Его штат состоит из более чем 10 400 сотрудников, в том числе специальных агентов, криминалистов, вспомогательного персонала миссий и сотрудников по контрактам, работающих в более чем 250 офисах в Соединенных Штатах и ​​более чем в 80 офисах по всему миру.

    HSI имеет широкие юридические полномочия для проведения федеральных уголовных расследований незаконного трансграничного перемещения людей, товаров, денег, технологий и другой контрабанды на территории Соединенных Штатов. HSI использует эти органы для расследования широкого спектра транснациональных преступлений, включая терроризм; угрозы национальной безопасности; контрабанда наркотиков; деятельность транснациональных банд; эксплуатация детей; контрабанда и торговля людьми; незаконный экспорт контролируемых технологий и оружия; отмывание денег; финансовое мошенничество и мошенничество; преступления на рабочем месте и при приеме на работу; киберпреступность; кража интеллектуальной собственности и торговое мошенничество; мошенничество с идентификацией и выгодами; нарушения прав человека и военные преступления.

    В сотрудничестве со своими стратегическими партнерами в США и за рубежом специальные агенты HSI собирают доказательства для выявления и возбуждения уголовных дел против ТШО, террористических сетей и пособников, а также других криминальных элементов, угрожающих Соединенным Штатам. HSI работает с прокурорами для предъявления обвинений и ареста нарушителей, исполнения ордеров на уголовный розыск, изъятия денег и активов, полученных преступным путем, и принятия других мер, направленных на подрыв и ликвидацию преступных организаций, действующих по всему миру.Эти усилия защищают национальную, пограничную и экономическую безопасность США, а также обеспечивают безопасность населения и наших сообществ.

    Подробнее о HSI

    Менеджмент и администрация

    Дирекция M&A вносит важный вклад в миссию ICE, предоставляя жизненно важную инфраструктуру, необходимую для успешной работы ICE. M&A определяет и отслеживает показатели деятельности агентства и возглавляет динамичную программу человеческого капитала, которая включает в себя активные усилия по найму и приверженность равным возможностям трудоустройства.Он координирует административные и управленческие функции ICE для удовлетворения потребностей миссии ICE, помогая управлять динамичным ростом и будущим агентства.

    M&A направляет и поддерживает бюджет, расходы, бухгалтерский учет и финансы ICE, закупки, помещения, имущество, политику и программы конфиденциальности в полном соответствии с федеральными законами, постановлениями и правилами. M&A обеспечивает прочную интегрированную инфраструктуру информационных технологий, чтобы гарантировать, что мужчины и женщины ICE имеют инструменты, необходимые для достижения успеха.M&A устанавливает стратегии приобретения, обеспечивает надзор за закупочной деятельностью и контрактами, а также применяет разумные и экономически эффективные политики, стандарты и системы финансового управления. Кроме того, M&A обеспечивает сотрудничество с внутренними заинтересованными сторонами для увеличения разнообразия, гарантирует своевременное реагирование на запросы Закона о свободе информации и поддерживает потребности агентства в обучении.

    Подробнее о M&A

    Кабинет главного юрисконсульта

    OPLA — это крупнейшая юридическая программа в DHS, в которой работают более 1100 адвокатов.В соответствии с законом, OPLA выступает в качестве эксклюзивного представителя DHS в процедурах иммиграционного выдворения в Управлении иммиграционного контроля, рассматривая все дела о высылке, включая дела против преступников без документов, террористов и нарушителей прав человека.

    OPLA также предоставляет полный спектр юридических услуг всем программам и офисам ICE. OPLA предоставляет юридические консультации и разумные рекомендации персоналу ICE по вопросам таможенных, уголовных и иммиграционных правоохранительных органов, Закона о свободе информации и Закона о конфиденциальности, этики, юридической ответственности в соответствии с Федеральным законом о деликтных исках и ряда вопросов административного права. например, договорное, налоговое и трудовое право.OPLA представляет агентство перед Советом по защите заслуг, Комиссией по равным возможностям при трудоустройстве и Советом по апелляциям по контрактам. Адвокаты OPLA оказывают существенную поддержку Министерству юстиции в судебном преследовании дел ICE и в защите властей ICE в федеральном суде.

    Подробнее о OPLA

    Управление профессиональной ответственности

    OPR отвечает за соблюдение профессиональных стандартов агентства за счет междисциплинарного подхода к безопасности, инспекциям и расследованиям.OPR поддерживает организационную целостность путем бдительного управления программами безопасности ICE, проведения независимых проверок программ и операций ICE и беспристрастного расследования заявлений о серьезных неправомерных действиях сотрудников и подрядчиков, а также внутренних и внешних угроз персоналу и объектам ICE.

    Подробнее о OPR

    полевых офисов ICE | ДВС

    Связь со штаб-квартирой

    Служба иммиграционной и таможенной службы США (ICE) по удалению (ERO) стремится к прозрачному процессу и разрешению ваших проблем при первой же возможности.По этой причине проблемы или вопросы, касающиеся практики, политики и / или программ ERO, следует сначала направлять местному представителю на местах.

    Прежде чем обращаться в штаб-квартиру по номеру , вы должны сначала попытаться разрешить свой запрос или проблему на полевом уровне , что можно сделать с помощью контактной формы ERO. Если вам потребуется дополнительная помощь после обращения в поле, вы можете связаться с ERO по электронной почте [email protected] или позвонив в ICE по линии задержания и сообщений и информации (1-888-351-4024).

    Примечание. Если вы решите общаться с нами через контактную форму ERO, имейте в виду, что отправка конфиденциальной личной информации таким способом небезопасна. Если вы хотите отправить конфиденциальную личную информацию в ERO безопасным способом, отправьте запрос по почте США.

    Контактные телефоны

    ERO стремится к прозрачному процессу и к как можно более быстрому разрешению ваших проблем. По этой причине проблемы или вопросы, касающиеся практики, политики и / или программ ICE, следует сначала направлять местному представителю на местах.

    Найдите соответствующий полевой офис из списка из 24 полевых представителей.

    Примечание. Если вы решите общаться с ICE через контактную форму ERO, имейте в виду, что отправка конфиденциальной личной информации таким способом небезопасна. Если вы хотите отправить конфиденциальную личную информацию в ICE безопасным способом, отправьте запрос в ICE по почте США.

    ПРИМЕЧАНИЕ. Для того, чтобы ERO мог поделиться какой-либо информацией о другом человеке, вы ДОЛЖНЫ предоставить подписанный отказ от конфиденциальности или G-28, если вы являетесь законным представителем иностранца.

    История ДВС | ДВС


    Несмотря на относительно молодой возраст Управления иммиграционной и таможенной службы США, его функциональная история, включающая широкие роли, обязанности и федеральные законы, которые в настоящее время выполняются и соблюдаются мужчинами и женщинами ICE, предшествует современному рождению агентства более чем на 200 лет.

    В этом информативном видео описываются условия, которые привели к появлению законодательства, разрешающего взимание импортных налогов и таможенных сборов, впервые задуманного отцом-основателем Александром Гамильтоном, первым министром финансов страны.В нем прослеживается замечательное развитие страны на протяжении 19 и 20 веков, включая важную роль иммиграции и развивающиеся законы и постановления, которые регулировали ее в период быстрого роста и расширения.

    В марте 2003 года Закон о внутренней безопасности привел в действие то, что стало самой крупной реорганизацией правительства с момента создания Министерства обороны. Одним из агентств в новом Министерстве внутренней безопасности было Бюро иммиграции и таможенного контроля, ныне известное как U.S. Иммиграционная и таможенная служба, или ICE.

    Конгресс

    предоставил ICE уникальное сочетание гражданских и уголовных властей для лучшей защиты национальной и общественной безопасности в ответ на трагические события 11 сентября. Используя эти полномочия, основная миссия ICE заключается в обеспечении внутренней и общественной безопасности посредством уголовного и гражданского исполнения федеральных законов, регулирующих пограничный контроль, таможню, торговлю и иммиграцию.

    В настоящее время

    ICE насчитывает более 20 000 сотрудников правоохранительных органов и службы поддержки в более чем 400 офисах в США и по всему миру.Годовой бюджет агентства составляет около 8 миллиардов долларов, в основном он выделяется на три операционных управления — Службу расследований национальной безопасности (HSI), Правоприменение и депортацию (ERO) и Офис главного юрисконсульта (OPLA). Четвертая дирекция — Управление и администрация — поддерживает три операционных подразделения для продвижения миссии ICE.

    Прерывание — Фонд по борьбе с алкоголем и наркотиками

    Чего мне ожидать?

    Симптомы

    Пока ваше тело привыкает функционировать без препарата, вы можете испытывать ряд симптомов, от незначительных до серьезных.Вообще говоря, абстиненция ощущается как противоположность наркотика. Например, при отказе от депрессанта, такого как алкоголь, вы можете чувствовать беспокойство и возбуждение или испытывать тремор.

    Эти симптомы различаются у разных людей и лекарств. Найдите симптомы отмены конкретных лекарств.

    Тяга

    Тяга к наркотику возникает из-за того, что мозг усвоил, что самый простой и быстрый способ почувствовать себя хорошо — это употребить наркотик. Это становится способом решения проблем и избегания плохих чувств.

    Тяга приходит и уходит. Иногда они могут быть слабыми, а иногда очень сильными. Сдерживание тяги очень важно в долгосрочной перспективе, потому что вы все еще можете время от времени ощущать ее через много лет после прекращения употребления. Чтобы научиться справляться с тягой, необходимы методы отвлечения и расслабления, такие как чтение, просмотр фильма, медитация или упражнения. Это может помочь напомнить себе, что ваш мозг со временем усвоил этот образ мышления, и вы можете повторно тренировать его, чтобы следовать новому образцу мышления.

    Иногда для лечения абстинентного синдрома можно использовать лекарства. Это называется фармакотерапией.

    Время

    Абстиненция обычно длится от нескольких дней до нескольких недель, но некоторые симптомы, такие как тяга, могут сохраняться намного дольше. Точная продолжительность зависит от таких факторов, как:

    • тип наркотика
    • как долго вы его принимали
    • если вы принимали другие лекарства
    • ваше общее состояние здоровья
    • настройки, в которых вы решили отказаться.

    Безопасен ли вывод средств?

    Вам может потребоваться медицинское наблюдение для безопасного вывода. Всегда сначала обсуждайте абстинентный синдром со своим врачом или со службой лечения алкогольной и другой наркозависимости, но это особенно важно при отказе от алкоголя, ГОМК, бензодиазепинеза или кетамина.

    Куда я могу пойти?

    При выводе вам нужны безопасные и благоприятные условия. Поговорите со своим врачом, практикующим врачом или в службе по борьбе с наркотиками и алкоголем, чтобы узнать, какие условия лучше всего подходят для вас.Вероятно, будет рекомендовано одно из следующего:

    Отказ от лечения на дому

    Обычно предоставляется группой, в которую входят ваш врач, медсестра и лицо, оказывающее поддержку, например, друг или член семьи. Если ваш вывод, вероятно, не будет сложным, это может быть хорошим выбором.

    Передозировка — Фонд алкоголя и наркотиков

    Если вы не можете разбудить кого-то и считаете, что он получил передозировку, немедленно вызовите скорую помощь, набрав тройной ноль (000) .

    Что такое передозировка?

    Передозировка происходит, когда токсичное количество лекарства или комбинации лекарств вызывает тяжелую побочную реакцию.Это может произойти из-за того, что принимается слишком много или одновременно принимаются разные лекарства. Комбинирование препаратов увеличивает вероятность передозировки. 1

    Почему люди передозируют?

    Передозировка может быть случайной или преднамеренной. Умышленная передозировка происходит, когда человек намеренно принимает наркотики, чтобы навредить себе. Случайная передозировка может произойти по многим причинам.

    • Принятое лекарство отличалось от ожидаемого. С запрещенными наркотиками невозможно узнать, что в них на самом деле и насколько они сильны. 1 По мере появления новых психоактивных веществ («синтетических наркотиков»), которые добавляются ко многим запрещенным наркотикам, более вероятно, что вы не будете знать, что принимаете. Например, есть сообщения о добавлении NBOM в таблетки экстази. 3
    • Алкоголь и другие наркотики влияют на память, мышление и суждения. Когда вы пьяны или находитесь «под кайфом», вы обычно не думаете о риске передозировки. 1 И легко забыть, что и сколько вы приняли.Это также означает, что легко принять решение принимать больше или смешивать лекарства, не задумываясь о возможных рисках.
    • Решение принять наркотик было принято на основании чьей-либо реакции на него.

    Наркотики влияют на всех по-разному в зависимости от:

    • размера, веса и состояния здоровья
    • мужчины или женщины
    • ранее принимали лекарство
    • количества и времени приема других наркотиков примерно в то же время
    • силы наркотика.

    Признаки и симптомы передозировки

    Депрессанты

    Депрессанты, включая героин, кодеин, оксикодон, бензодиазепины и алкоголь, замедляют передачу сообщений между мозгом и телом.

    Некоторые признаки передозировки депрессантами:

    • рвота
    • отсутствие реакции, но бодрствование
    • обмякшее тело
    • бледное и / или липкое лицо
    • синеватые ногти и / или губы
    • поверхностное или прерывистое дыхание совсем не дышит
    • медленный или прерывистый пульс (сердцебиение)
    • удушающие звуки или булькающие звуки
    • потеря сознания
    • смерть. 3

    Стимуляторы

    Стимуляторы, включая амфетамины (например, лед и кокаин), ускоряют передачу сообщений между мозгом и телом.

    Некоторые признаки передозировки стимуляторов:

    • возбуждение
    • паранойя
    • сильная боль в животе
    • затрудненное дыхание
    • судороги
    • боль в груди
    • сердечный приступ
    • инсульт
    • кома смерть. 4

    Парацетамол

    Парацетамол — наиболее частая форма передозировки, приводящая к госпитализации.

    Признаки передозировки парацетамолом включают:

    • пожелтение кожи и белков глаз (желтуха)
    • потеря координации
    • низкий уровень сахара в крови (гипогликемия), который может вызвать потливость, дрожь и раздражительность
    • повреждение печени
    • смерть. 5,6

    Эти эффекты обычно не ощущаются сразу. Тем не менее, важно получить помощь сразу после приема таблеток, так как к тому времени, когда эти эффекты ощущаются, обычно происходит серьезное повреждение организма.

    Передозировка и повреждение органов

    Несмертельные передозировки могут вызвать необратимое повреждение органов. Печень и почки — это два органа, подверженных очень высокому риску. Передозировка также может вызвать повреждение мозга, если кто-то перестанет дышать или если его дыхание ограничивает доступ кислорода к мозгу. 7

    Лечение передозировки

    Если кто-то выглядит так, как будто он в беде и его нельзя разбудить после употребления алкоголя или наркотиков, очень важно, чтобы он быстро получил медицинскую помощь. Быстрый ответ может спасти им жизнь.

    • Вызовите скорую помощь, набрав тройной ноль (000). Офицеры скорой помощи не обязаны привлекать полицию, если они не чувствуют опасности.
    • Оставайтесь с человеком, пока не приедет скорая помощь.Узнайте, знает ли кто-нибудь на месте проведения СЛР, если человек перестанет дышать.
    • Обеспечьте, чтобы человеку было достаточно воздуха, удерживая толпу и открывая окна или выводя их на улицу. Ослабьте тесную одежду.
    • Если человек без сознания или хочет лечь, переведите его в положение восстановления: осторожно переверните его на бок и слегка запрокиньте голову назад. Это останавливает их удушье при рвоте и позволяет легко дышать.
    • Предоставьте сотрудникам скорой помощи как можно больше информации, например, сколько препарата было применено, сколько времени назад и какие уже были заболевания.Если они приняли лекарство, которое было в пакете, передайте его сотрудникам скорой помощи.
    • Если вы не можете получить от кого-то ответ, не думайте, что он спит. Не все передозировки происходят быстро, и иногда смерть человека может занять несколько часов. Если вы сделаете что-нибудь раньше, это может спасти жизнь.

    Налоксон

    Налоксон (также известный как Наркан®) обращает действие героина и других опиоидов, особенно в случае передозировки. Медицинские работники могут вводить налоксон в виде инъекций.Друзья и семья также могут купить наксолон прямо в аптеке или по рецепту, который субсидируется.

    Лед (кристаллический метамфетамин) | healthdirect

    На этой странице

    Что такое лед?

    Лед (кристаллический метамфетамин) — это метамфетамин, входящий в семейство наркотиков амфетаминов. Это вызывает сильную зависимость и связано с хроническими проблемами физического и психического здоровья.

    Лед — это стимулирующий препарат, что означает, что он ускоряет передачу сообщений в мозг и из него.Он чище и мощнее, чем другие виды метамфетамина, например, спид.

    Он представляет собой маленькие кристаллы, похожие на лед, или порошок от белого до коричневатого цвета, похожий на кристаллы, с сильным запахом и горьким вкусом. Его можно вводить инъекционно, курить, вдыхать или глотать.

    Он также известен как метамфетамин, шабу, кристалл, стекло, осколок и р.

    Каковы последствия употребления льда?

    Ice вызывает сильный порыв, который заставляет людей чувствовать себя уверенно и энергично.У них может быть повышенное половое влечение, зуд и расчесывание, расширенные зрачки, учащенное сердцебиение, сухость во рту, скрежетание зубами или чрезмерное потоотделение. Эффект может длиться до 12 часов.

    После приема льда в течение нескольких дней может быть трудно уснуть. Люди, которые опускаются, могут испытывать трудности со сном, головные боли, паранойю или галлюцинации или чувствовать себя очень раздражительными и подавленными.

    Лед может по-разному влиять на людей в зависимости от:

    • сколько берут
    • насколько он силен
    • их размер, рост и вес
    • привыкли ли брать
    • , принимают ли они одновременно другие лекарства

    Что может пойти не так со льдом?

    Люди, употребляющие лед, могут страдать от паранойи, галлюцинаций, потери памяти и проблем со сном.Частые высокие дозы могут вызвать «ледяной психоз» с параноидальным бредом, галлюцинациями и странным, агрессивным или агрессивным поведением. Это может длиться несколько дней.

    Люди, которые принимают большое количество или сильную дозу, подвержены риску передозировки. К признакам передозировки относятся:

    • учащенное сердцебиение
    • проблемы с дыханием
    • подходит
    • неконтролируемые подергивания
    • очень взволнован и сбит с толку
    • внезапная сильная головная боль

    Передозировка может привести к остановке сердца, потере сознания или смерти.Если вы подозреваете, что у кого-то была передозировка льдом, позвоните по номеру «Тройное зеро» (000) и попросите скорую помощь. Сотрудникам «скорой помощи» не нужно вызывать полицию.

    Может ли лед вызвать долгосрочные проблемы?

    У людей, которые постоянно используют лед, могут развиться физические проблемы, включая сильную потерю веса, плохой сон, проблемы с зубами, обычные простуды, проблемы с концентрацией внимания, жесткие мышцы, проблемы с сердцем, проблемы с почками, депрессию или инсульт.

    Люди, которые регулярно пользуются льдом, могут выглядеть намного старше, чем следовало бы.Они могут находить повседневные занятия менее приятными, у них быстрая смена настроения, они впадают в депрессию и подвержены стрессу. Они также подвержены социальным, рабочим и финансовым проблемам. Посмотрите, каковы последствия приема наркотиков?

    Нюхание льда может вызвать кровотечение из носа, проблемы с носовыми пазухами и повреждение носа. Совместное использование игл увеличивает риск столбняка, инфекций, повреждения вен, гепатита B, гепатита C и ВИЧ.

    Что делать, если я употребляю другие наркотики или алкоголь вместе со льдом?

    Использование льда вместе с наркотиками, такими как скорость или экстази, увеличивает риск инсульта.Использование его с алкоголем, каннабисом или бензодиазепинами увеличивает риск передозировки.

    Могу ли я стать зависимым от льда?

    Людям быстро требуются большие дозы льда для достижения того же эффекта, что вызывает сильное привыкание к льду. Некоторые потребители чувствуют, что им нужен наркотик, чтобы пережить день.

    Отказ от приема пищи может быть трудным и может привести к появлению тяги, повышенному аппетиту, спутанности сознания, раздражительности, болям и болям, истощению, проблемам со сном, тревоге, депрессии и паранойе.

    Ресурсы и поддержка

    Информацию о льду можно найти на веб-сайте Фонда борьбы с алкоголем и наркотиками или позвонив в DrugInfo по телефону 1300 85 85 84.

    Вы можете получить помощь на веб-сайте Справки по наркотикам или позвонив на Национальную горячую линию по алкоголю и другим наркотикам по телефону 1800 250 015. Вы также можете позвонить по телефону Lifeline 13 11 14.

    Если вы или кто-то из ваших знакомых сталкиваетесь с трудностями при решении проблем, связанных с употреблением наркотиков, попробуйте программу проверки симптомов от healthdirect и узнайте, когда следует обращаться за профессиональной помощью.

    Программа проверки симптомов направит вас к следующим соответствующим шагам в области здравоохранения, будь то уход за собой, разговор с медицинским работником, обращение в больницу или звонок по системе Triple Zero (000).

    Лед (МДМА) — канал улучшения здоровья

    Что такое лед?

    Лед — препарат, стимулирующий мозг и нервную систему. Это разновидность амфетамина, который имеет кристаллический вид. Он также известен как кристаллический метамфетамин, кристаллический метамфетамин, стекло, осколки и слойка.

    По сравнению с другими формами амфетаминов (такими как спид или базовый), лед является самой сильной формой метамфетамина.

    Лед производится из ряда базовых продуктов, включая обычные фармацевтические препараты и бытовую химию. Из-за своего незаконного статуса лед изготавливается неконтролируемым образом и может содержать неизвестные или вредные ингредиенты.

    Лед обычно бывает в виде мелких кристаллов. Другие формы представляют собой белый или коричневый порошок с сильным запахом и горьким вкусом.

    Как используется лед?

    Лед обычно коптят или вводят в инъекцию, и эффект ощущается почти сразу.В зависимости от того, как он используется, обычно начинаются эффекты:

    • курил (сразу)
    • впрыскивал (от 15 до 30 секунд)
    • фыркнул (от 3 до 5 минут)
    • проглотил (от 15 до 20 минут)

    Хотя воздействие льда обычно длятся до 12 часов, проблемы со сном могут возникнуть в течение нескольких дней после использования.

    Лед вызывает сильную зависимость и может вызвать у некоторых людей «ледяной психоз», который может привести к непредсказуемому и агрессивному поведению.

    Как лед влияет на тело

    Безопасного уровня использования льда не существует.Любое употребление наркотиков опасно, а эффекты могут варьироваться от человека к человеку и зависят от таких факторов, как:

    • Количество и сила дозы.
    • Физическое состояние и душевное состояние.
    • Реакция на препарат (например, впервые употребляющий препарат может испытывать другие эффекты, чем тот, кто принимал его раньше).
    • Смешивали ли он с другими лекарствами.

    Кратковременные эффекты льда

    Лед действует быстро и производит такие эффекты, как:

    • расширенные зрачки и сухость во рту
    • чрезмерное потоотделение
    • чувство удовольствия и уверенности
    • скрежетание зубами
    • повышение энергии
    • увеличение половое влечение (либидо)
    • зуд и расчесывание
    • учащенное сердцебиение и дыхание
    • снижение аппетита
    • кровотечение из носа и повреждение носового прохода (от фырканья).

    Введение льда и совместное использование игл увеличивает ваш риск:

    «Спускаться» со льда

    «Спускаться» со льда может занять несколько дней, и последствия включают:

    • трудности со сном
    • истощение
    • чувство подавленности или низкая
    • раздражительность
    • возбуждение
    • паранойя, галлюцинации и спутанность сознания.

    Использование других наркотиков (таких как бензодиазепины, каннабис и опиоиды), чтобы справиться со льдом, может привести к циклу зависимости, когда кто-то становится зависимым от всех наркотиков, которые он употребляет.

    Симптомы передозировки льдом

    Передозировка льдом может возникнуть, если вы:

    • принимаете большую порцию льда
    • используете большое количество льда
    • смешиваете лед с другими лекарствами, включая лекарства, отпускаемые без рецепта, алкоголь, героин.

    Передозировка наркотиков требует неотложной медицинской помощи. Вы все еще можете подвергаться опасности, даже если присутствуют не все симптомы передозировки.

    Симптомы передозировки льдом могут включать:

    • учащенное сердцебиение и боль в груди
    • затрудненное дыхание
    • припадки или неконтролируемые подергивания
    • возбуждение и спутанность сознания
    • сильная головная боль
    • обморок или потеря сознания.

    Передозировка льдом может привести к инсульту, сердечному приступу и смерти. Быстрые действия могут спасти чью-то жизнь.

    Если вы подозреваете передозировку льдом, немедленно вызовите скорую помощь (000).

    Неотложная помощь при передозировке льдом

    Экстренные меры реагирования при подозрении на передозировку наркотиками:

    • Всегда набирайте тройной ноль (000) для службы скорой помощи (сотрудники скорой помощи не должны привлекать полицию).
    • Оставайтесь с человеком, пока не приедет скорая помощь.
    • Положите человека на бок в восстановительном положении — он может подавиться собственной рвотой.
    • Если человека начинает рвать, убедитесь, что он все еще может дышать — держите дыхательные пути чистыми.
    • Сообщите сотрудникам скорой помощи как можно больше информации (в том числе, какие лекарства они принимали и в каком количестве).
    • Если препарат попал в пачке, передайте его сотрудникам скорой помощи.

    Долгосрочное воздействие льда

    Длительное использование льда может вызвать такие симптомы, как:

    • затруднение дыхания
    • проблемы с концентрацией внимания
    • сухость во рту и проблемы с зубами
    • обычные вирусные инфекции — простуда или грипп
    • беспокойный сон
    • жесткие мышцы
    • потеря веса.

    Долгосрочное употребление может увеличить риск:

    • депрессии и тревоги
    • наркотической зависимости
    • финансовых, рабочих проблем и проблем в отношениях
    • проблем с сердцем и почками
    • ледяного психоза — паранойи, галлюцинаций и непредсказуемого или агрессивного поведения
    • ход.

    Если вы попали в зависимость от льда, вам может потребоваться больше, чтобы получить тот же эффект. Вам также может понадобиться лед, чтобы справляться с повседневными делами, такими как работа, учеба или общение.

    Отказ от льда

    Если вы долгое время употребляли лед, то отказаться от него может быть непросто. Вашему телу и разуму нужно будет приспособиться к работе без препарата.

    Если вы решите прекратить или сократить употребление льда, у вас могут возникнуть неприятные симптомы отмены. Обычно они возникают вначале и проходят через неделю. Большинство симптомов отмены исчезают через 4 недели.

    Симптомы отмены льда включают:

    • боли
    • спутанность сознания и раздражительность
    • депрессия и беспокойство
    • истощение
    • повышенный аппетит
    • сильная тяга ко льду
    • паранойя без сна и ночная паранойя
    • .

    Тяга ко льду

    Выздоровление ото льда возможно, однако тяга может возникнуть. Обычно они длятся до 3 месяцев. Другие симптомы употребления льда могут сохраняться более 12 месяцев.

    Рецидив (возвращение к употреблению) является обычным явлением, и может потребоваться некоторое время, чтобы снова почувствовать себя «нормально».

    Если у вас есть какие-либо опасения по поводу своего здоровья, обратитесь к своему терапевту (врачу), в общественный центр здоровья или в службу поддержки лекарств.

    Лечение злоупотребления льдом

    Варианты лечения при употреблении наркотиков включают:

    • детоксикацию
    • индивидуальное консультирование
    • групповую терапию.

    Поддержка сверстников или общение с людьми в аналогичных ситуациях также может быть полезным.

    Виктория имеет несколько услуг по лечению и поддержке людей с ледяной зависимостью. Это может быть место проживания (например, контролируемое пребывание в больнице) или сообщество, пользующееся местными услугами, такими как больницы, врачи общей практики и общественные медицинские службы).

    Некоторые службы поддержки наркозависимости предлагают дневную терапевтическую реабилитацию, чтобы вы могли работать над наркотиками, не выходя из дома. Это включает в себя структурированные дневные программы, проводимые в течение определенного периода с использованием таких подходов, как:

    . Если вас беспокоит использование льда и вам нужна помощь в снятии и восстановлении, позвоните на горячую линию 1800 ICE ADVICE (1800 423 238).Семьи и близкие тоже могут получить поддержку.

    Лед и закон

    Лед — запрещенный наркотик. Штрафы применяются в соответствии с федеральными законами и законами штата для всех, кто:

    • Использует или хранит его в своем владении.
    • Поставляет или продает его другому лицу (в том числе без его согласия — например, добавление напитков)
    • Приводы, находящиеся под его влиянием.
    • Продает или владеет трубками для льда (применяется в некоторых штатах и ​​территориях, включая Викторию).

    Куда обратиться за помощью

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *