20. ožujak 2019.

Neobična svojstva vode

Autor: Uredništvo STEM područja

Iako je sastavni dio našeg života, voda je vrlo neobična tvar. Prema dosadašnjim spoznajama, voda ima preko 80 neobičnih svojstava. Neka od njih znanstvenici još nisu uspjeli objasniti. U ovom ćemo se članku osvrnuti tek na tri svojstva vode.    

Vjerojatno već znate što je anomalija vode – pojava povećanja volumena vode prilikom smrzavanja, zbog čega led pluta na tekućoj vodi. Uzrok toj pojavi je pravilna organizacija vodikovih veza među molekula vode u ledu koja rezultira smanjenjem njegove gustoće u odnosu na tekuću vodu. Vodikove veze su elektrostatske interakcije, odnosno sile. Te su sile u svom združenom djelovanju toliko jake da lome staklo boca napunjenih vodom prilikom smrzavanja, pucaju vodom ispunjene plastične i željezne cijevi pri negativnim temperaturnim vrijednostima, razbijaju asfalt i lome kamen, prilikom smrzavanja vode zarobljene u pukotinama. Slobodno možemo reći, zbog anomalije voda oblikuje naš planet i život na njemu.

Zahvaljujući svojoj strukturi svaka molekula vode može ostvariti do četiri vodikove veze sa susjednim molekulama vode.
Relativna molekulska masa vode

No, to je samo početak priče o neobičnoj tvari. Vjerojatno se nikada nismo zapitali zašto smo okruženi i ispunjeni baš vodom u tekućem agregacijskom stanju. U odnosu na većinu drugih molekula, molekule vode imaju relativno malu molekulsku masu. Ona je približno jednaka masi molekula metana, amonijaka i klorovodika – tvari koje u prirodi nalazimo samo u plinovitom agregacijskom stanju! Plinovite su čak i tvari s molekulama značajno veće mase, poput sumporovodika, propana, butana ili ugljikova(IV) oksida. Kada bi voda imala svojstva poput, s obzirom na masu molekula, sličnih tvari, naš planet bi bio suho, vjerojatno nenastanjeno, nebesko tijelo, okruženo gustim slojem vodene pare.

Površinska napetost vode

Nasreću, nije tako. Zemlja je planet pun života. Mnoge vrste žive upravo u vodi. Neki kukci zbog još jednoga svojstva vode – površinske napetosti – mogu po vodi i hodati. Kukci nisu jedini s takvom sposobnošću. Zahvaljujući razumijevanju strukture vode i sila koje među njezinim česticama vladaju, znanstvenici su razvili već nekoliko generacija mikrorobota koji se mogu kretati po vodi. Istraživački je tim s Harvardskoga sveučilišta inspiraciju za razvoj minirobota HAMR pronašao u životinjskome svijetu. Tako se HAMR, poput kopnice, za održavanje na vodi koristi njezinom površinskom napetošću, a kreće se poput vodenoga kornjaša asimetričnim pokretima nogu koji podsjećaju na veslanje. Zanimljivo je da se HAMR može kretati i pod vodom u koju uranja narušavajući površinsku napetost strujom visokoga napona. Miniroboti imaju široku primjenu. Mogu se opremiti malim kamerama, uređajima za uzorkovanje i drugom opremom, a njima se koriste u vojne, istraživačke i znanstvene svrhe.

Supervodoodbojnost

Površinska napetost vode i specifična površina nekih tvari i tijela rezultiraju pojavom supervodoodbojnosti. Zbog toga svojstva kapljice vode, primjerice, ne prianjaju na list kupusnjače raštike, nego se kotrljaju niz list skupljajući čestice prašine i ostavljajući raštiku čistom i suhom. Zahvaljujući prepoznavanju toga svojstva znamo da raštiku nema smisla tretirati vodenim sredstvima za zaštitu ili prehranu bilja bez dodatka vezivnih tvari koje će umanjiti efekt supervodoodbojnosti. Već su osmišljeni načini kako supervodoodbojnost iskoristiti za dobrobit ljudi. Razvijena su sredstva s nanočesticama koja mijenjaju površinu tijela na koja se nanose. Takvim sredstvom premazana vjetrobranska stakla automobila omogućuju vožnju bez uporabe brisača tijekom kiše pri brzinama većim od 40 km/h. Ako ih nanesemo na metalne i plastične površine, smanjujemo njihovu osjetljivost na mehanička oštećenja i omogućujemo samočišćenje. Zamislite automobil koji se barem djelomično sam čisti na kiši! Zapravo, nemojte zamišljati! Nakon kiše ili pranja promotrite površine automobila i prepoznat ćete one na koje je naneseno sredstvo s efektom supervodoodbojnosti.

Priredio:

dr. sc. Roko Vladušić

Odjel za Kemiju | Prirodoslovno matematički fakultet, Split

Vezani Sadržaj

Pogledajte našu ponudu sadržaja