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凝固点为-40℃的纯净水与五边形的冰晶——水的奇异性质有此一说

已有 10517 次阅读 2012-4-20 17:57 |个人分类:科技观察|系统分类:科研笔记| 水资源, 纯净水, 特异性, 五边形

  《水资源研究》2008年9月第29卷第3期《水的特异性质研究进展》一文在“水的相变研究的新发现”部分介绍了几个奇怪的发现:
  1 纯净水的凝固点为-40℃
  作为常识,人们都知道,水的冰点是0℃,但有趣的是,纯净水要在-40℃才会结冰,那么为什么普通水却会在0℃结冰呢?
最新实验结果表明,当温度降至-10℃后,矿物质、杂质才会成为结冰核心,原来在水中有一种“致冰菌”,它表面有一层特殊的
磷脂蛋白,正是它成为冰的晶核使水在0℃时开始凝固,假如没有这种肉眼看不见的微生物,冰将是另一副模样了,甚至连同地
球上的生命形态也可能大大不同于现在了。
  2 水在+20℃也可凝结成冰
  最近,韩国的几位科研人员在使用STM观察电子如何穿过一层水膜到达水膜下的电极过程中获得了一个意外的发现。在观察过程中,他们通过检测仪器显示的异常数据得知,STM带电金属尖端在水膜上下振动时遭到阻碍,之所以会这样,原因是下降中的金属尖端下方的水分子瞬间凝固,形成了对尖端的阻碍。经反复实验证实,随着STM的带电金属尖端不断下降,它与水膜下面电极的距离也就越近,两者之间形成的电场就越强,当达到大约两个水分子的距离时,在强电场作用下,水转化为固态,这一发现打破了只有降温才能把水变成固体冰”的传统观念。
  3 冰有13个相
  水和自然界的许多物质一样,都是以固体、液体、气体3种聚集态存在的,最初的理论把固态冰看作一个相,但近年来,科
学家发现水的相图之复杂,相变内容之丰富令人惊讶,在2002年绘制的水的相图中,固态冰包含了9个相(如图2)。而2006年最新研究发现,水能凝结成13种类型的结晶体,除普通冰以外其余各自的冰都有自己奇特的个性,有在-30℃才凝固的超低温冰,它的坚硬程度可和钢相媲美,能抵挡炮弹轰击,有在+180℃高温下依然不变的热冰,冷水浇上去会嗤嗤沸腾,还有的冰密度比水大,将它放入水中就会立即下沉,号称重冰。这些特殊冰的产生是由于水分子排列和致密程度不同造成的,它们不仅可以用人工方法获得,在自然界宇宙星系中也存在。
  上述文字的第二部分“水在+20℃也可凝结成冰”表达得似乎不很清楚。同一作者在该刊的小短文《五边形结构的水》中称“最近,由英、德等国科学家组成的一个国际研究小组发现,冰在纳米尺度上的平面结构为五边形,而非正常的六边形。了解冰的纳米结构尤其是冰粘附在固体表面时的纳米结构非常重要,因为这可以帮助研究人员了解冰晶如何形成。冰晶的结构在人工造云、降雨中发挥着重要作用。这项发现带来的启发是人们在寻找用于人工造云、降雨的冰核物质时,并非一定要集中在六边形外观的材料上,五边形等其他结构外观的材料也能同样适用。”
  同一作者在该刊的小短文《水是反磁性体》称:“磁场的磁力线实验说明, 铁是容易让磁力线通过的新磁性体。而水是反磁性体, 在一个优质U 型玻璃管中装上水, 如果向一头的水面施加磁力, 水就受压迫; 另一端的水面就会上升。”
  上述文章没有标注外文参考文献,我也不知真假,所以只能姑妄听之。作者所称的纯净水我也不知是否有科学的标准,只是常见到瓶装纯净水的标贴中有“32道净化乃至64道净化”一类的词语。


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1 刘全慧

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