Все мы много раз слышали об уникальных свойствах воды. Если бы "жидкость без цвета и запаха" не обладала особыми качествами, жизнь на Земле в ее нынешнем виде была бы невозможна. То же самое можно сказать о твердой форме воды - льде. Теперь ученые выяснили еще один его секрет: в только что опубликованном исследовании специалисты, наконец, определили, сколько именно молекул нужно для того, чтобы получить кристаллик льда.
Перечислять удивительные свойства воды можно очень долго. Она обладает самой высокой удельной теплоемкостью среди жидкостей и твердых тел, плотность ее кристаллической формы - то есть льда - меньше, чем плотность воды в жидком состоянии, способность к адгезии ("прилипанию"), высокое поверхностное натяжение - все это и многое другое позволяет существовать на Земле жизни как таковой.
Своей уникальностью вода обязана водородным связям, точнее их количеству. С их помощью одна молекула H 2 O может "связаться" с четырьмя другими молекулами. Такие "контакты" ощутимо менее прочны, чем ковалентные связи (разновидность "обычных" связей, которые удерживают вместе, например, атомы водорода и кислорода в молекуле воды), и разорвать каждую водородную связь по отдельности достаточно просто. Но в воде таких взаимодействий очень много, и вместе они заметно ограничивают свободу молекул H 2 O, не давая им слишком уж легко отрываться от "товарищей", скажем, при нагревании. Каждая из водородных связей сама по себе существует ничтожную долю секунды - они постоянно разрушаются и возникают вновь. Но при этом в любой момент большая часть молекул воды оказывается вовлечена во взаимодействие с "соседями".
Водородные связи несут ответственность и за необычное поведение воды при кристаллизации, то есть при образовании льда. Плавающие по поверхности океана айсберги, корка льда в пресных водоемах - все эти явления нас не удивляют, потому что мы привыкли к ним с рождения. Но если бы основной на Земле была не вода, а какая-нибудь другая жидкость, то ни катков, ни подледной рыбалки не существовало бы вовсе. Плотность практически всех веществ при переходе из жидкого состояния в твердое увеличивается, потому что молекулы теснее "прижимаются" друг к другу, а значит, на единицу объема их становится больше.
Иначе обстоят дела с водой. До температуры в 4 градуса Цельсия плотность H 2 O дисциплинированно растет, но при переходе этой границы скачкообразно падает на 8 процентов. Объем замерзшей воды, соответственно, увеличивается. С этой особенностью хорошо знакомы жители домов с давно не ремонтировавшимися трубами или те, кто забывал в морозилке слабоалкогольные напитки.
Причина аномального изменения плотности воды при переходе из жидкого состояния в твердое кроется все в тех же водородных связях. Кристаллическая решетка льда напоминает пчелиные соты, в шести углах которых располагаются молекулы воды. Они соединены между собой водородными связями, а их длина превышает длину "обычной" ковалентной связи. В итоге между молекулами затвердевшей H 2 O оказывается больше пустого пространства, чем было между ними в жидком состоянии, когда частицы свободно перемещались и могли подходить друг к другу совсем близко. Наглядное сопоставление укладок молекул жидкой и твердой фаз воды приведено, например, .
Исключительные свойства и особая важность воды для обитателей Земли обеспечили ей постоянное внимание ученых. Не будет большим преувеличением сказать, что соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода - наиболее тщательно исследованное вещество на планете. И тем не менее специалисты, выбравшие H 2 O предметом своего интереса, без работы не останутся. Например, они всегда могут заняться изучением того, как же, собственно, жидкая вода превращается в твердый лед. Процесс кристаллизации, приводящий к столь драматическим изменениям всех свойств, происходит очень быстро, и многие его детали до сих пор остаются неизвестными. После выхода последнего номера журнала Science одной загадкой стало меньше: теперь ученые точно знают, сколько молекул воды нужно положить в стакан, чтобы на холоде его содержимое превратилось в привычный лед.
Слово "привычный" в предыдущем предложении употреблено не из стилистических соображений. Оно подчеркивает, что речь идет о кристаллическом льде - том самом, с похожей на соты гексагональной решеткой. Хотя привычным такой лед является разве что на Земле - в бесконечном межзвездном пространстве преобладает совсем другая форма льда, которую на третьей планете от Солнца получают в основном в лабораториях. Этот лед называется аморфным, и никакой регулярной структуры у него нет.
Аморфный лед можно получить, если очень быстро (в течение миллисекунд или даже быстрее) и очень сильно (ниже 120 кельвинов - минус 153,15 градуса Цельсия) охладить жидкую воду. В таких экстремальных условиях молекулы H 2 O не успевают сорганизоваться в упорядоченную структуру, и вода превращается в вязкую жидкость, плотность которой чуть больше плотности льда. Если температура остается низкой, то вода может пребывать в форме аморфного льда очень долго, но при потеплении она переходит в более привычное состояние кристаллического льда.
Аморфным и гексагональным кристаллическим льдом разновидности твердой формы воды не ограничиваются - всего на сегодня ученым известно более 15 ее видов . Самый распространенный на Земле лед носит название лед I h , но в верхних слоях атмосферы можно отыскать и лед I с, кристаллическая решетка которого напоминает решетку алмаза . Другие модификации льда могут быть тригональными, моноклинными, кубическими, ромбическими и псевдоромбическими.
Но в некоторых случаях фазового перехода между этими двумя состояниями не произойдет: если молекул воды будет слишком мало, то вместо того, чтобы формировать строго организованную решетку, они "предпочтут" остаться в менее упорядоченном виде. "В любом молекулярном кластере взаимодействия на поверхности конкурируют со взаимодействиями внутри кластера, - объяснил "Ленте.ру" один из авторов новой работы, сотрудник института физической химии при Гёттингенском университете Томас Цойх (Thomas Zeuch). - Для кластеров меньшего размера энергетически более выгодным оказывается максимально оптимизировать структуру поверхности кластера, нежели формировать кристаллическую "сердцевину". Поэтому такие кластеры остаются аморфными".
Законы геометрии диктуют: по мере роста размеров кластера доля молекул, оказывающихся на поверхности, уменьшается. В какой-то момент энергетическая выгода от формирования кристаллической решетки перевешивает достоинства оптимального расположения молекул на поверхности кластера, и происходит фазовый переход. Но когда именно наступает этот самый момент, ученые не знали.
Группе исследователей, работавших под руководством профессора Удо Бака (Udo Buck) из института динамики и самоорганизации в Гёттингене, удалось дать ответ . Специалисты показали, что минимальное число молекул, которые могут образовать кристаллик льда, составляет 275 плюс-минус 25 штук.
В своем исследовании ученые использовали метод инфракрасной спектроскопии, модернизированный так, чтобы на выходе можно было отличать спектры, которые дают водяные кластеры, различающиеся по размеру всего на несколько молекул. Созданная авторами методика дает максимальное разрешение для кластеров, включающих от 100 до 1000 молекул - а именно в этом интервале, как считалось, и лежит "пороговое" число, после которого начинается кристаллизация.
Ученые получали аморфный лед, пропуская водяной пар, смешанный с гелием, сквозь очень тоненькое отверстие в вакуумную камеру. Пытаясь протиснуться в крошечную дырочку, молекулы воды и гелия непрерывно сталкивались друг с другом и в этой давке теряли значительную часть своей кинетической энергии. В итоге в вакуумную камеру попадали уже "успокоившиеся" молекулы, легко формирующие кластеры.
Изменяя количество молекул воды и сравнивая итоговые спектры, исследователи смогли засечь момент перехода от аморфной к кристаллической форме льда (спектры этих двух форм имеют очень характерные отличия). Полученная учеными динамика хорошо согласовывалась с теоретическими моделями, которые предсказывают, что после прохождения "точки Х" формирование кристаллической решетки начинается в середине кластера и распространяется к его краям. Признаком того, что кристаллизация неизбежна (опять же, согласно теоретическим изысканиям), является формирование кольца из шести соединенных водородными связями молекул - именно это и происходит, когда общее число молекул в кластере становится равным 275-ти. Дальнейшее увеличение числа молекул ведет к постепенному разрастанию решетки, и на стадии 475 штук спектр ледяного кластера уже полностью неотличим от спектра, который дает обычный кристаллический лед.
"Механизм фазового перехода из аморфного состояния в кристаллическое на микроуровне в деталях до сих пор не изучен, - поясняет Цойх. - Мы можем сравнивать наши экспериментальные данные только с теоретическими предсказаниями - и в данном случае согласование оказалось замечательно хорошим. Теперь, отталкиваясь от нынешних результатов, мы вместе с химиками-теоретиками сможем продолжить изучение фазового перехода и, в частности, попытаемся выяснить, насколько быстро он происходит".
Работа Бака и коллег попадает в категорию "чисто фундаментальных", хотя кое-какие практические перспективы у нее тоже есть. Авторы не исключают, что в будущем созданная ими технология изучения водяных кластеров, позволяющая видеть различия при добавлении нескольких молекул, может оказаться востребованной и в прикладных областях. "В своей статье мы описали все ключевые компоненты технологии, так что в принципе ее вполне можно приспособить для изучения кластеров из других нейтральных молекул. Впрочем, основные принципы устройства лазера были понятны еще в 1917 году, а первый лазер был создан только в 1960-е", - предостерегает от излишнего оптимизма Цойх.
Кристалл – это химический наркотик, относящийся к группе метамфетаминов. Его еще называют Голубой лед, Первитин, СК, Синий лед или Кристалиус. Препарат употребляет более 12,8 миллионов человек (согласно статистике ООН за ноябрь 2017 года). Востребован наркоманами из-за невысокой цены, сильного психостимулирующего эффекта. Зависимость начинает вырабатываться уже после первого употребления наркоты.
Новое вещество с формулой C10H15N было синтезировано токийским ученым Акира Огата в 1919 году. Его давали камикадзе – от кристаллов те становились бесстрашными, с готовностью шли на самоубийства.
В 1930-е годы препарат начал производиться немецкой фармацевтической фирмой Temmler Werke (нарко-соли получили название «Первитин»). Синтетическое средство включали в «боевой рацион» солдат Вермахта, «лекарство» позволяло им бодрствовать сутками. После II мировой войны Кристаллы использовали в армии США (его давали солдатам до 1960-х годов).
О том, что Первитин – наркотик, вызывающий страшные последствия, заговорили в 60-х годах. Была доказана связь между употреблением «голубого лекарства», многочисленными самоубийствами и болезнями американских ветеранов войны. В 1975 году Кристаллы официально причислили к наркотическим средствам 1 категории (особо опасные): их нельзя производить, хранить и употреблять, в противном случае наркомана ждет уголовное наказание.
80% всех Кристаллов производят на крупных подпольных фабриках Мексики и США. Остальная часть наркотика делается с веществами, полученными «кустарно» – СК можно приготовить в домашних условиях из компонентов, приобретенных в аптеке или магазинах химтоваров.
Эфедрон – основной ингредиент наркотического Кристалла. Его выделяют из лекарств вроде Теофедрина, Бронхолитина, Бронхотона, Инсановина. Остальные химические вещества для наркоты делают из красного фосфора, лития, растворенного в жидком аммиаке, или фенилметилдикетона с метиламином.
Для усиления эффекта в рецепт Кристаллов добавляют другие наркотики – муку (кокаин), «скорость», гашиш, «ром 05» и пр. Еще Эфедрон соединяют с химикатами: аккумуляторной кислотой, сантехническими растворителями, антифризом. Так можно сделать «бешеную смесь», от которой наркоман испытывает мощнейший приход с галлюцинациями (но вероятность отравления превышает 90 %).
Наименование наркотическое вещество получило благодаря внешнему виду – оно выглядит, как куски льда. Белые кристаллы отличаются от синих только цветом, действие у них идентичное.
Расцветка препарата зависит от примесей в составе. Из-за фосфора получается розовая или красная кристаллическая соль. Если наркотик делали на аммиаке, он будет желтый. При каталитическом восстановлении с использованием тионилхлорида получаются белые или голубые кристаллы.
При повышенной концентрации сернистой кислоты гранулы наркотика станут синего цвета. Если при изготовлении добавляют пищевые красители (вроде кристальной мяты), получаются зеленые, оранжевые, фиолетовые, черные кристаллы.
Первый раз кристаллики курят – так в кровь попадает небольшая концентрация препарата (по сравнению с другими видами употребления), и наркоманам ошибочно кажется, что вред минимален. Раскуривают наркотик с помощью специальных приспособлений (стеклянных трубок или пластиковой бутылки с фольгой).
Из Первитина делают нюхательные порошки (кристаллы толкут в пыль, потом вдыхают). Такое использование наркоты вызывает язвы на слизистой носоглотки, поэтому практикуется редко.
После развития зависимости наркоманы употребляют Лед наподобие героина – растворяют наркотические кристаллы, вводят шприцом внутривенно. Так средство быстрее действует, а приход длится дольше, чем при курении, вдыхании препарата.
Кристалл действует на наркомана сильнее, чем другие наркотики (в два раза мощнее героина, в десятки раз превышает эффект кокаина). Препарат вызывает:
Наступает через 5–6 минут после инъекционного введения или через 2 минуты после укола. Сначала по телу пробегает холодок. Мышцы расслабляются, возникает легкость. Человек испытывает чувство радости. Длится стадия 7–15 минут.
Проходит сонливость, человек под наркотиком много разговаривает, двигается, ему хочется бегать, танцевать. Наркоманы почти всегда хотят заниматься сексом под Кристаллами. Теряется чувство самосохранения, снижается болевой порог. Дружелюбие и счастье сменяется агрессивностью. Длится такое действие от 5 до 12 часов.
На третьей стадии человек впадает в ступор, не реагирует на слова. Хотя ломки на этом этапе не наступает, наркоман, стремясь снова взбодриться, принимает новую дозу Кристалла, запускает метамфетаминовый марафон. Если не примет наркотическое средство, проспит от 15 до 28 часов. После пробуждения возникают симптомы абстиненции.
Вредность наркотика Кристалл в том, что он вызывает искусственную стимуляцию головного мозга. Без дозы нарушается регуляция центральной нервной системой всех внутренних органов, а под дозой происходит перевозбуждение – чрезмерное высвобождение нейромедиаторов, отчего наркоман становится неуправляемым.
Повышенная эмоциональность толкает на преступления (изнасилования, грабеж, избиения, убийства). Снижение болевого порога и отсутствие чувства страха повышает риск несчастных случаев. Под дозой наркоманы запросто прыгают с высоты, лезут на проезжую часть, водят машины на предельной скорости.
Метамфетамин действует дольше, чем другие вещества (эффект длится до 12 часов). В это время наркоману не хочется есть, спать, он не испытывает усталости. Наркотик действует как допинг – человек бегает быстрее, чувствует себя сильнее, умнее. Распознать принявшего Кристалл можно по следующим симптомам:
Галлюцинации появляются у наркоманов со стажем или при употреблении большой дозы Кристалла. Чаще возникают тактильные глюки: кажется, что трогает кто-то невидимый, что под кожей бегают муравьи.
Цена «кайфа» от Кристаллов – мгновенно формирующаяся зависимость. С первой дозы наркотика возникает психологическое привыкание, выражающееся в стремлении простимулировать свою активность, избавиться от сонливости, улучшить настроение, почувствовать себя крутым. Примерно через неделю регулярного употребления препарата без дозы возникает психическая ломка – ухудшается настроение (вплоть до депрессивного состояния), возникает чувство безысходности, обостряются фобии.
Физическая зависимость от кристаллических наркотиков возникает через 3–4 недели постоянного употребления. Без новой дозы наркомана мутит, рвет, мучают мигрень, бессонница, судороги, боли в животе. Все это проходит после принятия наркоты, что и побуждает постоянно колоть, нюхать Кристалл.
Первые месяцы наркоманы начинают с 5–20 мг Кристалла. Из-за быстрой адаптивности организма возникает потребность увеличивать дозы. Уже через полгода человек вводит себе более 120 мг наркотика, что небезопасно. У 30% людей такая концентрация вызывает передозировку. 150 мг провоцируют отравление у 65% наркозависимых. 200 мг вызывают смерть у 96%.
При передозировке Кристаллом у наркомана резко повышаются температура тела (до 41,5°C) и артериальное давление. Отмечаются разные формы тахикардии, аритмии. Начинаются психоз, припадки, похожие на эпилептические. Нередко развивается острая дыхательная недостаточность, отказывают почки, печень.
Чтобы убедиться в разрушительном действии Кристалла или другого метамфетамина, стоит взглянуть на внешность наркоманов. По состоянию кожи, волос, зубов видно, что это глубоко больные люди.
От Кристалла снижается иммунитет, возникает сосудистая дистония, отказывают почки, печень, сердце . Наркотик вызывает необратимые патологии ЦНС. Формируются деменция, шизофрения. Ученые доказали, что синтетический препарат провоцирует онкологию – у наркоманов часто диагностируется рак головного мозга, органов дыхания (при курении и вдыхании наркотического вещества), простаты у мужчин и яичников у женщин.
Самостоятельно избавиться от зависимости к Кристаллу невозможно из-за долгой (более 40 суток) ломки. Самолечение опасно – в период абстиненции сильно повышается давление, возникает гипертермия, грозящая остановкой сердца, инсультом.
При передозировке Кристаллом вызывают скорую помощь, отвозят наркомана в токсикологическое отделение. Там проводят детоксикацию, ставят холиноблокаторы. После вывода из критического состояния пациента рекомендуется положить в наркологическую клинику. Там для купирования абстиненции дают средства, снижающие артериальное давление, нормализующие работу головного мозга, печени, почек. Обязательно оказывается психо-неврологическая помощь, предотвращающая расстройства нервной системы (хроническая бессонница, психозы, депрессии).
Когда абстиненция будет побеждена, зависимому рекомендуется в течение 3–7 месяцев ходить на психотерапевтические сеансы. Они нужны для выработки мотивации к отказу от наркотиков, а также для решения проблем, спровоцировавших наркоманию.
Вы нашли ответ на свой вопрос?
ледяные кристаллы
Альтернативные описанияАтмосферное явление
Вид атмосферных осадков
Зимний художник, рисующий одной краской
Изморозь
Кристалический конденсат воздушной влаги
Погодное явление
Седина на дереве
Синий, синий, ложившийся на провода (песенное)
Слой ледяных кристаллов на охлаждаемой поверхности
Тонкий слой ледяных кристаллов, образующийся благодаря испарениям на охлаждающейся поверхности
Тонкий снежный слой на охлаждающейся поверхности
Ледяные кристаллы, образующиеся из водяных паров воздуха
. «окоченевшая» роса
Марка российского холодильника
Тонкий снежный слой, образующийся из-за испарений
Атмосферные осадки
Синий лежебока на проводах
. «и не снег, и не лед, а серебром деревья уберет» (загадка)
Белые осадки
Изморозь на проводах
Осадки на деревьях
Покрывает деревья зимой
Зимняя одежда дерева
Снежная роса
Заснеженная влага
Зимний налет на елях
Белоснежные осадки
Кружевная изморозь
Снежные осадки
Снежный налет
Зимний налет
. «белизна» на деревьях
Зимние осадки
Окутывает деревья зимой
Застывшие испарения
Синий лежебока (песенное)
Застывший пар
Зимний наряд деревьев
Белая зимняя бахрома
Синий-синий лег на провода
. «роса» зимой
Заснеженная роса
Осадки на проводах
Зимой на деревьях
Синий лег на провода
Тонкий снежный слой
Снег на ветвях и проводах
. «и ель сквозь... зеленеет»
Синий лежебока (песен.)
Серебряное покрытие дерева
Осадки по зиме
Синие осадки на проводах (песен.)
Другое название изморози
Изморозь по сути
. «Как войдешь за порог, всюду...»
Изморозь вкраце
Изморозь после холодной ночи
. «морозный ворс»
Почти снег
Снежная бахрома
Замерзшая роса
Практически то же, что изморозь
Почти снег по утрам
Изморозь на проводах в песне
Зимняя бахрома на кустах
Замерзший пар
Зимняя роса
Зимнее покрывало кустов
. «седина» на ветвях
. «морозный пушок»
Тонкий слой льда
Тонкий слой снега
Зимняя «седина»
Зимний покров кустов
Тот, что лег на провода
Лед на ветках
Изморозь на деревьях
Зимнее серебро на деревьях
Картина Гончаровой
То, что приходиться отдирать от машины по осени
Зимняя изморозь
Замерзший пар
Атмосферное явление
Тонкий слой ледяных кристаллов, образующийся благодаря испарениям на охлаждающейся поверхности
. "И ель сквозь... зеленеет"
. "Как войдешь за порог, всюду..."
. "Морозный ворс"
. "Морозный пушок"
. "Окоченевшая" роса
. "Роса" зимой
. "Седина" на ветвях
. "Синийсиний... лег на провода"
. "и не снег, и не лед, а серебром деревья уберет" (загадка)
. "Белизна" на деревьях
Зимняя "седина"
Мерзлые испарения, сырость в воздухе, которая садится на предметы, кои холоднее воздуха, и замерзает на них пушком, что случается после отдачи сильных морозов. От дыханья иней садится на бороду, воротник. На деревьях, густой иней, куржа, опока. Иней на плодах, выпотелый туск. Пушистые инеи-к ведру. Большой иней, бугры снлга, глубоко промерзлая земля, к хлебородию. Большой иней во всю зиму, тяжелое лето для здоровья. На пророка Аггея и Даниила иней, теплые святки, и декабря. На Григория Никийского января) иней на стогах- к мокрому году. Инеистый, покрытый инеем; заинеивший; обильный инеем. Иневоатый, инеистый, но в меньшей степени. Инеелом м. по(из)ломанные тяжестью инея сучья дерев. Иневеть или индеветь, инеть, инеить?, покрываться инеем. Углы избы промерзли и заиневели, индевеют
Замёрзшая роса
Синий-синий, лег на провода
. "Синий-синий... лёг на провода"
Шейла, боевой голем из скачиваемого дополнения «Каменная пленница», значительно отличается от всех спутников мощью и умениями. В качестве оружия она использует свое каменное тело и малые кристаллы с различными эффектами, броней ей служат крупные кристаллы. Найти их можно во время прохождения игры, встречаются как и обычное оружие, или в продаже у торговцев. Кристаллы делятся по типу наносимых и отражаемых эффектов: духовные, природные, электрические, ледяные и огненные. Самыми лучшими считаются безупречные и исключительные кристаллы каждого типа. Они не только изменяют базовые показатели, но также могут влиять на атаку, защиту, телосложение, силу... Много кристаллов можно найти в тейге Кадаш, куда Шейла предложит отправиться, чтобы узнать, откуда она родом и кем раньше была, а также в продаже у Гарина из Общинных залов Орзаммара.
