在現(xiàn)實(shí)的世界,假如冰的密度比水大,這么這個(gè)世界將會(huì)怎樣樣?最簡(jiǎn)單的答案應(yīng)當(dāng)就是冰下沉,然后海平面上升,最后吞沒(méi)無(wú)數(shù)的低海拔地區(qū)吧。雖然不說(shuō)每到夏季,世界較高維度的海洋不斷地有冰下沉,之后下沉以后的冰又因未能溶化而導(dǎo)致月球越來(lái)越冷了,單單就南北極的冰川全部墜入海底就足以令好多現(xiàn)今所能存在的東西消失了。
浮在水面上的冰川
可見(jiàn)冰的密度要是比水大,這么這本來(lái)的世界將會(huì)與現(xiàn)今的有多大的不同啊,而這個(gè)不同,其實(shí)直接所造成的就是月球未能蘊(yùn)育生命吧。
按常理來(lái)說(shuō),冰的密度要比水大,這是多么理所其實(shí)的事啊,雖然幾乎所有的東西遇冷的時(shí)侯就會(huì)收縮,之后密度會(huì)變大,而且水為何會(huì)有結(jié)冰以后容積反倒會(huì)比沒(méi)結(jié)冰之前的密度更小呢?這反其道而行的現(xiàn)象究竟是不是由于被特地安排的呢?
水
雖然要說(shuō)水結(jié)冰以后的密度反倒會(huì)比結(jié)冰前的小是被特地安排的話,那只不過(guò)是由于我們對(duì)水還不夠了解而已,由于就科學(xué)的層面上來(lái)說(shuō),存在即合理,既然水結(jié)冰以后的密度要比結(jié)冰之前的低,那這必然是要有一個(gè)合理的解釋的。這么這個(gè)合理的解釋是哪些呢?雖然也就是水結(jié)冰的時(shí)侯水份子的排列方法的問(wèn)題。
冰
要了解水份子結(jié)冰以后的排列方法,我們可以先去了解水,它究竟是個(gè)哪些樣的東西。
一個(gè)水份子是由兩個(gè)氫原子跟一個(gè)氧原子組成的,通常的思維中,在不了解水份子結(jié)構(gòu)的前提下,假如要對(duì)水份子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行推測(cè),想必會(huì)有99%的人會(huì)覺(jué)得水份子的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是平衡的,即是絕大部份的人會(huì)覺(jué)得水份子的結(jié)果是一個(gè)氧原子在水份子的中間,而兩個(gè)氫原子則對(duì)稱地處在氧原子的兩側(cè),由于只有這樣的結(jié)構(gòu)的水份子,那能夠達(dá)到一種力的平衡,可事實(shí)是你們都猜錯(cuò)的。水份子的結(jié)構(gòu)真的像是被特地安排的一樣,一個(gè)水分子中的兩個(gè)氫原子沒(méi)有對(duì)稱地分布在氧原子的兩側(cè),而是以一個(gè)V形的形式側(cè)向于氧原子的一邊,因而給水側(cè)出了一個(gè)極性來(lái)。
水份子
若水分子中的兩個(gè)氫原子規(guī)矩地像氣體,或則二氧化碳等分子一樣,有一個(gè)完美的對(duì)稱結(jié)構(gòu),這么水也就不會(huì)像如今這樣成為一種極性的物質(zhì)了。
這么水的極性究竟是如何回事呢?顯然這也正是由于水分子中的兩個(gè)氫原子不按常理出牌而引起的。在一個(gè)水分子中,氧原子吸納了兩個(gè)氫原子的電子導(dǎo)致兩個(gè)氫原子喪失了電子而裸漏出來(lái)并呈現(xiàn)出正電性,而氧原子則由于吸附多了兩個(gè)電子而呈現(xiàn)出負(fù)電,剛好,兩個(gè)氫原子又神奇地同側(cè)向了一邊,這也就促使在一個(gè)水分子中的正電性與負(fù)電性難以由于對(duì)稱抵消,因而也就促使一個(gè)水分子中,一端呈現(xiàn)了正電,而另一端而呈現(xiàn)了負(fù)電了。
水底的電負(fù)性
正負(fù)電可以相互吸引,而由水份子所組成的水,雖然也就是由于一個(gè)水份子呈現(xiàn)出負(fù)電的氧原子端吸引著另一個(gè)水分子中的正電的氫原子端,而其呈現(xiàn)出正電的兩個(gè)原子端又去吸引著其他水分子中的氧原子,這樣一個(gè)吸著一個(gè)也就成了我們所說(shuō)的電負(fù)性了。
強(qiáng)悍的電負(fù)性力賦于了水能以三種狀態(tài)同時(shí)存在于自然界之中
雖然也正是由于電負(fù)性的存在,水才可以成為自然界中惟一一種能以三種化學(xué)狀態(tài)存在的物質(zhì),也即是氣態(tài),液態(tài)與固態(tài)。
水的氣態(tài)是由于水份子早已完全甩掉了絡(luò)合物的禁錮而致使每一個(gè)水份子得以自由的一種狀態(tài)冰和水的密度誰(shuí)大,在這些狀態(tài)中,因?yàn)樗葑又g的距離遠(yuǎn),所以官能團(tuán)早已未能發(fā)揮作用,也就是沒(méi)法再將水份子聯(lián)接上去的一種結(jié)果。
水的液態(tài)是水份子在構(gòu)象的禁錮作用下能夠進(jìn)行自由聯(lián)通的一種狀態(tài)。這些狀態(tài)是由于水底的熱量容許水份子擁有足夠的能量在水體系中到處“走動(dòng)”,但是這能使它們到處走動(dòng)的熱量并不足以讓它們掙開(kāi)官能團(tuán)的一種結(jié)果。
水的固態(tài),雖然也就是冰,在水還是液態(tài)的時(shí)侯,水份子可以自由走動(dòng),而這自由走動(dòng)的能量是來(lái)始于外界給水提供的熱量,也即是體溫,可當(dāng)這水的氣溫不足,就是說(shuō)當(dāng)水的氣溫高于零度以后,水份子早已沒(méi)有了足夠的能量來(lái)對(duì)構(gòu)象作出有效的掙扎而得以自由走動(dòng),這個(gè)時(shí)侯的水份子的狀態(tài)將由電負(fù)性的力來(lái)主導(dǎo)。
官能團(tuán)的力將一個(gè)一個(gè)的水份子給拉伸排列上去,而在水份子沒(méi)有由于電負(fù)性的力來(lái)將它們拉伸排列的時(shí)侯,水份子是可以最大限度地去填充水體系內(nèi)部的分子與分子間的縫隙的,可當(dāng)官能團(tuán)的這個(gè)力將水份子一個(gè)連著一個(gè)的時(shí)侯,水體系內(nèi)的水份子縫隙就變大了,而變大了的水份子縫隙所直接造成的就是水從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)以后的容積減小了10%左右。
可想而知,冰的密度比水小是有道理的,但是覺(jué)得水份子的內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)而言,水結(jié)冰后的密度真的只能大于結(jié)冰前的,而這結(jié)冰前后的密度早已不能用簡(jiǎn)單的熱脹冷縮的原理來(lái)解釋了。雖然熱脹冷縮只是說(shuō)明物質(zhì)的分子間的距離還有由于水溫問(wèn)題而繼續(xù)縮小的可能,而且水不一樣冰和水的密度誰(shuí)大,在正常體溫下的水,其水份子之間的距離就早已由于電負(fù)性的撕扯而靠得比較近了,由于氣溫再增加,水也不會(huì)再收縮多少了(4℃時(shí)的水的收縮達(dá)最大的程度,這時(shí)侯的水的密度最高)。
水
為此說(shuō),水與其他物質(zhì)不同的神奇之處就在于它不按常理出牌地將一個(gè)水分子中的兩個(gè)氫原子統(tǒng)一歪向了一邊,促使水份子的極性得以彰顯,因而也就促使官能團(tuán)得以顯著的存在,并將水份子一個(gè)接一個(gè)的拉到一起,否則,沒(méi)有構(gòu)象的存在的話,明天的水,在0℃之下肯定仍然是跟氧氣或則是其他的二氧化碳那樣是氣態(tài)的。
假如0℃之下的水仍然是氣態(tài)的,那世界將怎樣談?wù)撋钠鹪矗克哉f(shuō)啊,我們要謝謝上天,謝謝他特意將一個(gè)水分子中的兩個(gè)官能團(tuán)給撥到了同一邊,讓它們可以形成絡(luò)合物。