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वैज्ञानिकों ने पाया कि पानी पूरी तरह से नए राज्य में मौजूद हो सकता है | विज्ञान

स्कूल विज्ञान की कक्षाओं में हमें जो सबसे बुनियादी चीजें सिखाई जाती हैं उनमें से एक यह है कि पानी तीन अलग-अलग राज्यों में मौजूद हो सकता है, या तो ठोस बर्फ, तरल पानी या वाष्प गैस के रूप में। लेकिन वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने हाल ही में संकेत पाए हैं कि तरल पानी वास्तव में दो अलग-अलग राज्यों में आ सकता है।

में प्रकाशित एक प्रायोगिक पत्र में लेखन नैनोटेक्नोलॉजी के अंतर्राष्ट्रीय जर्नल शोधकर्ताओं को यह जानकर आश्चर्य हुआ कि पानी के कई भौतिक गुण ५० ℃ और ६० ℃ के बीच उनके व्यवहार को बदलते हैं। दूसरी तरल अवस्था में संभावित परिवर्तन का यह संकेत वैज्ञानिक समुदाय में एक गर्म चर्चा को जन्म दे सकता है। और, अगर पुष्टि की जाती है, तो नैनो टेक्नोलॉजी और जीव विज्ञान सहित कई क्षेत्रों के लिए इसके निहितार्थ हो सकते हैं।

द्रव्य की अवस्थाएं , जिसे चरण भी कहा जाता है, परमाणुओं और अणुओं से बनी प्रणालियों के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। मोटे तौर पर, कई अणुओं से बने एक सिस्टम को उसकी कुल ऊर्जा के आधार पर एक निश्चित संख्या में विन्यास में व्यवस्थित किया जा सकता है। उच्च तापमान (और इसलिए उच्च ऊर्जा) पर, अणुओं में अधिक संभावित विन्यास होते हैं और इसलिए अधिक अव्यवस्थित होते हैं और अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से (गैस चरण) के बारे में आगे बढ़ सकते हैं। कम तापमान पर, अणुओं में अधिक सीमित संख्या में विन्यास होते हैं और इसलिए एक अधिक क्रमबद्ध चरण (एक तरल) बनाते हैं। यदि तापमान और नीचे चला जाता है, तो वे एक बहुत ही विशिष्ट विन्यास में खुद को व्यवस्थित करते हैं, एक ठोस का निर्माण करते हैं।





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यह चित्र अपेक्षाकृत सरल अणुओं जैसे कार्बन डाइऑक्साइड या मीथेन के लिए सामान्य है, जिनकी तीन स्पष्ट, अलग-अलग अवस्थाएँ (तरल, ठोस और गैस) होती हैं। लेकिन अधिक जटिल अणुओं के लिए, बड़ी संख्या में संभावित विन्यास होते हैं और यह अधिक चरणों को जन्म देता है। इसका एक सुंदर उदाहरण लिक्विड क्रिस्टल का समृद्ध व्यवहार है, जो जटिल कार्बनिक अणुओं द्वारा बनते हैं और तरल की तरह बह सकते हैं, लेकिन फिर भी एक ठोस जैसी क्रिस्टलीय संरचना

चूंकि किसी पदार्थ का चरण इस बात से निर्धारित होता है कि उसके अणुओं को कैसे कॉन्फ़िगर किया गया है, उस पदार्थ के कई भौतिक गुण अचानक बदल जाएंगे क्योंकि यह एक राज्य से दूसरे राज्य में जाता है। हाल के पेपर में, शोधकर्ताओं ने सामान्य वायुमंडलीय परिस्थितियों (जिसका अर्थ है कि पानी एक तरल था) के तहत 0 ℃ और 100 ℃ के बीच तापमान पर पानी के कई गप्पी भौतिक गुणों को मापा। आश्चर्यजनक रूप से, उन्होंने लगभग 50 ℃ पर पानी की सतह के तनाव और इसके अपवर्तक सूचकांक (इसमें से प्रकाश कैसे यात्रा करता है) जैसे गुणों में एक किंक पाया।



यह कैसे हो सकता है? पानी के अणु की संरचना, H2O, बहुत दिलचस्प है और इसे एक प्रकार के तीर की नोक की तरह चित्रित किया जा सकता है, जिसमें दो हाइड्रोजन परमाणु शीर्ष पर ऑक्सीजन परमाणु को प्रवाहित करते हैं। अणु में इलेक्ट्रॉनों को एक असममित तरीके से वितरित किया जाता है, जिससे ऑक्सीजन पक्ष हाइड्रोजन पक्ष के सापेक्ष नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है। यह सरल संरचनात्मक विशेषता पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बॉन्डिंग के रूप में जानी जाने वाली बातचीत की ओर ले जाती है, जिसमें विपरीत चार्ज एक दूसरे को आकर्षित करते हैं।

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यह पानी के गुण देता है, जो कई मामलों में, अन्य साधारण तरल पदार्थों के लिए देखी गई प्रवृत्तियों को तोड़ देता है। उदाहरण के लिए, अधिकांश अन्य पदार्थों के विपरीत, पानी का एक निश्चित द्रव्यमान एक (तरल) की तुलना में ठोस (बर्फ) के रूप में अधिक जगह लेता है क्योंकि जिस तरह से अणु एक विशिष्ट नियमित संरचना बनाते हैं। एक अन्य उदाहरण तरल पानी का पृष्ठ तनाव है, जो अन्य गैर-ध्रुवीय, सरल, तरल पदार्थों की तुलना में लगभग दोगुना है।

पानी काफी सरल है, लेकिन बहुत सरल नहीं है। इसका मतलब यह है कि पानी के स्पष्ट अतिरिक्त चरण की व्याख्या करने की एक संभावना यह है कि यह एक लिक्विड क्रिस्टल की तरह थोड़ा सा व्यवहार करता है। अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड कम तापमान पर कुछ क्रम रखते हैं, लेकिन अंततः उच्च तापमान पर एक दूसरा, कम-आदेशित तरल चरण ले सकते हैं। यह शोधकर्ताओं द्वारा अपने डेटा में देखे गए किंक की व्याख्या कर सकता है।



भूमिगत रेलमार्ग क्या था?

यदि पुष्टि की जाती है, तो लेखकों के निष्कर्षों में कई अनुप्रयोग हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि पर्यावरण में परिवर्तन (जैसे तापमान) किसी पदार्थ के भौतिक गुणों में परिवर्तन का कारण बनता है, तो इसका संभावित रूप से संवेदन अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जा सकता है। शायद अधिक मौलिक रूप से, जैविक प्रणालियाँ ज्यादातर पानी से बनी होती हैं। जैविक अणु (जैसे प्रोटीन) एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं, यह संभावना उस विशिष्ट तरीके पर निर्भर करती है जिसमें पानी के अणु एक तरल चरण बनाने की व्यवस्था करते हैं। यह समझना कि पानी के अणु अलग-अलग तापमान पर औसतन खुद को कैसे व्यवस्थित करते हैं, इस बात पर प्रकाश डाल सकते हैं कि वे जैविक प्रणालियों में कैसे बातचीत करते हैं।

यह खोज सिद्धांतकारों और प्रयोगवादियों के लिए एक रोमांचक अवसर है, और इस बात का एक सुंदर उदाहरण है कि कैसे सबसे परिचित पदार्थ में अभी भी रहस्य छिपे हुए हैं।


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