okosan gyerekek#39
A világegyetem egyik legnagyobb csodája, hogy a víz nem fagy meg nyomás hatására, ellenben minden más molekulával; ha nem ilyen a víz, az általunk ismert formája az életnek sosem alakulhatott volna ki. Ha nem volna az egyedüli, különc vegyülete az világunknak, és úgy viselkedne, ahogyan az a többi molekula viselkedéséből várható volna, nem is lehetnénk. A víz egy igazi csoda. Nem kell itt a hablaty, hogy közel a föld magja, ne vicceljünk már, ilyen alapon nem kéne megfagyjon szerintetek a Marianna-árok fenekén a víz, ahol 14 kilométer oszlopnyomás nehezedik a legalul elhelyezkedő vízre?
A sztori ott indul, hogy egy három atomos, külön-külön gáz halmazállapotú molekula mért vesz fel cseppfolyós halmazállapotot olyan hőmérsékleten, amelyen sokkal nagyobb méretű, hasonló összetételű molekulaláncok még gáz halmazállapotúak. A válasz pedig a vizet alkotó két hidrogén és egy oxigén atom magban találjuk. Utóbbi lényegesen nagyobb mérete miatt a hidrogén elektronja több időt tölt el az oxigén körül keringve, mint a hidrogén körül így a hidrogén oldalán a szabadon maradó proton miatt inkább pozitív pólus, míg az oxigénén inkább negatív pólus alakul ki. Ez pedig több kellően közel egymás mellé kerülő H2O molekula esetén azt eredményezi, hogy egy nagyon gyenge kötés nem engedi szabadjára az egyes dihidrogén-oxidokat és cseppfolyós lesz. Ennek a kötődésnek a fagyást követően pedig egy a vonzással némileg ellentmondásosnak tűn jelentősége is lesz, azon túl, hogy rendeződni kényszerülnek a molekulák a hidrogén-kötés hatására, egy elég merev távolságot vesznek fel egymástól, aminél sokkal közelebb tudnának kerülni, ha több energiájuk lenne: elegendő a szabadon mozgáshoz, mert úgy egész közel is tudnak kerülni egymáshoz az akár ellentétes töltésű molekulák is, egyes molekulák energia különbségéből fakadóan. Másképp szólva, azt mondhatjuk, hogy egy gyorsabb molekula, még ha éppen a taszítást kiváltó pólusával is közeledve egy másik gyengébb energia szintű molekula felé, közelebb képesek kerülni egymáshoz, mielőtt eltaszítanák egymástól a másikat. Emiatt van az, hogy a víz nem az energia leadással arányosan veszít térfogatából, csak egy bizonyos pontig: 4C°-ig. Ezt követően pedig elkezd tágulni, ahogy rendeződik szép lassan hidrogén-kötés hatására egy tetraéderes, rácsos alakzatba. És a fagyás egy hirtelen térfogat növekedést indít be a víz esetében. Így tehát, ha nyomás éri a vizet, az nem megfagy, hanem éppen, hogy megolvad, és a 4C°-os, legkisebb térfogat felé kezd tendálni.