Вітаю! Скажіть чому моя замерзла з під крана вода майже вся каламутна (на 80%), прозорого є тільки ледве ледве по краях, вона що така брудна? Від мінералки з магазину той же результат. Спасибі за відповідь! Руслан
Шановний Руслан. Таке дивне поведінка ваших кубиків льоду пояснюється особливостями процесу кристалізації води. Перетворення рідини в кристал відбувається в першу чергу на центрах кристалізації; домішках і неоднородностях - частинках пилу, бульбашках повітря, найдрібніших подряпинах на стінках посудини. Чиста вода центрів кристалізації практично позбавлена, тому вона може переохолоджуватися, і досить сильно, залишаючись рідкою, але дрібні бульбашки повітря вода завжди містить. А тим більше газована вода, насичена вуглекислим газом. Вони то і є причиною того, що лід виглядає каламутним, а не тому, що вона брудна.
Процес кристалізації відбувається так. Кожен утворюється кристалик води має шість променів. З'єднуючись, вони утворюють лід, і незабаром на поверхні води утворюється корочка льоду. Іноді лід виходить прозорим, іноді - ні. Чому? Справа в тому, що при замерзанні крапельок води дрібні бульбашки повітря прилипають до променів кристалів льоду. Чим більше утворюється кристалів льоду, тим більше бульбашок повітря - ось вам і непрозорий каламутний лід.
Якщо вода під кригою рухається і рівномірно перемішується, повітряні бульбашки не збираються разом, і утворюється прозорий лід.
У природі це відбувається коли сніг опускається на воду, температура якої близька до замерзання, він збивається при хвилюванні в гряди товщиною 0,5 м. Коли температура води опускається до точки замерзання, мокрий сніг і вода смерза ються, і утворюється каламутний, непрозорий лід.
Є навіть така гіпотеза, що в структурі льоду залишаються численні пори і проміжки, заповнені повітрям. Бульбашки повітря вмерзают в лід, і така "губка" стає значно легше води. Але навіть лід без мікроскопічних пір і тріщин має щільність 0,9168 г / см 3 при 0 ° С, а вода при тій же температурі - 0,9984 г / см 3.
Мал. Кристалічні решітки льоду. Молекули води H2O (зелені кульки) в її вузлах розташовані так, що кожна має чотирьох "сусідок".
Самі молекули води, що складаються з одного атома кисню і двох атомів водню, мають вид кульок з опуклостями. У кристалі льоду вони розташовуються так, що опуклості (відповідні атомам водню) орієнтуються строго по напрямку двох сусідніх молекул. В результаті виникає тривимірна кристалічна решітка, що складається з майже ідеальних тетраедрів. Кожна молекула в його вершинах оточена чотирма іншими, тобто має координаційне число рівне 4.
Схожі явища кристалізації льоду на домішках можна спостерігати і в природі. Багато мандрівники давно відзначали, що глибокої осені дуже чисті річки і струмки починають замерзати з дна. Крізь шар чистої води добре видно, що водорості і корчі на дні обростають пухкої крижаний шубою. У якийсь момент цей донний лід спливає, і поверхня води миттєво виявляється скутою крижаною кіркою.
До подібних повідомлень завжди ставилися досить скептично. Температура верхніх шарів води нижче, ніж глибинних, і замерзання начебто має починатися з поверхні. Однак чиста вода замерзає неохоче, і лід в першу чергу утворюється там, де є центри кристалізації - суспензія мула і тверда поверхня, - біля дна.
Кристал льоду прагне вирости як можна більш правильним - це "вигідно" з точки зору його внутрішньої енергії. А будь-які домішки спотворюють форму решітки. Тому зростаючий кристал витісняє будь-які сторонні атоми і молекули, намагаючись будувати ідеальну грати, поки це можливо. І тільки коли домішкам діватися вже нікуди, кристал льоду починає вбудовувати їх в свою структуру або залишає у вигляді капсул концентрованої рідиною. Тому морський лід прісний, а навіть найбрудніші калюжі покриваються прозорим і чистим льодом.
Водопровідна вода містить приблизно сто частин домішок на мільйон частин води (в основному це хлор, розчинений для дезінфекції, кухонна сіль, яка є скрізь, і тверді мікрочастинки). Дистиляцією в звичайних лабораторних умовах їх кількість неважко знизити раз в сто, отримавши воду з чистотою 99,9999%. Якщо ж посудину з цією водою повільно охолоджувати з одного боку, вийде лід з чистотою вже до шести дев'яток після коми. У ньому знайдеться тільки одна частинка домішки на сто мільйонів частинок води.
У мінералогічних колекціях нерідко можна бачити, наприклад, прозорі кристали корунду Al2 O3. які закінчуються рубіновим "шапочкою". Це зростаючий кристал "зібрав" з усього обсягу домішка - іони хрому Cr 3+, які перетворюють безбарвний корунд в червоний рубін.
Мал. Зліва - Видиме світло льодом практично не поглинається, але затримує весь ультрафіолет і велику частину інфрачервоного випромінювання. У цих областях спектру лід виглядає абсолютно чорним. Праворуч - Білий світло, що падає на сніг, не поглинається, а багаторазово переломлюється в крижаних кристалах і відбивається від їх граней. Тому сніг виглядає білим.
Аналогічним чином, і лід, вичавлюючи домішки зі своєї кристалічної решітки, стає прозорим. А сніг ж, який складається з мікроскопічних кристаликів льоду, непрозорий. У чому ж причина таких різних оптичних властивостей одного і того ж речовини?
Як це не дивно, причина в даному випадку одна. Лід практично не поглинає видиме світло. І якби лід не був прозорим, сніг не був би білим. Світлові промені проходять крижану пластинку наскрізь, а в шарі снігу відчувають багатократне віддзеркалення і виходять назад, не втративши жодного з компонентів спектра. Але якби ми могли бачити інфрачервоне випромінювання і ультрафіолет, сніг здавався б нам абсолютно чорним: коефіцієнт поглинання світла в цих областях спектру дуже великий.
Можна отримати прозорий лід і в морозильній камері холодильника. Але для цього вам треба попередньо прокип'ятити використовувану для приготування льоду воду при температурі 90 градусів Цельсія, щоб все повітря, що міститься у воді зник і потім швидко її охолодити.
Використовуйте наші поради з приготування талої води і будьте здорові!