জল একটি অস্বাভাবিক পদার্থ যা বিস্তারিত অধ্যয়নের দাবি রাখে। সোভিয়েত শিক্ষাবিদ I. V. Petryanov এই আশ্চর্যজনক পদার্থ সম্পর্কে একটি বই লিখেছেন, বিশ্বের সবচেয়ে অস্বাভাবিক পদার্থ। পানির ভৌত বৈশিষ্ট্যে কোন অসামঞ্জস্যতা বিশেষ আগ্রহের বিষয়? একসাথে আমরা এই প্রশ্নের উত্তর খুঁজব।
আকর্ষণীয় তথ্য
আমরা খুব কমই "জল" শব্দের অর্থ সম্পর্কে চিন্তা করি। আমাদের গ্রহে, মোট এলাকার 70% এর বেশি নদী এবং হ্রদ, সমুদ্র এবং মহাসাগর, আইসবার্গ, হিমবাহ, জলাভূমি, পাহাড়ের চূড়ায় তুষার, পাশাপাশি পারমাফ্রস্ট দ্বারা দখল করা হয়েছে। এত বিপুল পরিমাণ জল থাকা সত্ত্বেও, মাত্র 1% পানযোগ্য৷
জৈবিক তাৎপর্য
মানুষের শরীরের ৭০-৮০% জল। এই পদার্থটি সমস্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াগুলির প্রবাহ নিশ্চিত করে, বিশেষত, এটির জন্য ধন্যবাদ, এটি থেকে টক্সিনগুলি সরানো হয়, কোষগুলি পুনরুদ্ধার করা হয়। জীবন্ত কোষে পানির প্রধান কাজগঠনগত এবং শক্তি, মানবদেহে এর পরিমাণগত বিষয়বস্তু হ্রাসের সাথে, এটি "সঙ্কুচিত" হয়।
H2O ছাড়া কাজ করতে পারে এমন কোনো জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে এমন কোনো ব্যবস্থা নেই। জলের অসামঞ্জস্যতা সত্ত্বেও, এটি তাপের পরিমাণ, ভর, তাপমাত্রা, উচ্চতা নির্ধারণের জন্য একটি মানক৷
মৌলিক ধারণা
H2O - হাইড্রোজেন অক্সাইড, যার মধ্যে রয়েছে 11.19% হাইড্রোজেন, ভর দ্বারা 88.81% অক্সিজেন। এটি একটি বর্ণহীন তরল যার গন্ধ বা স্বাদ নেই। জল শিল্প প্রক্রিয়ার একটি অপরিহার্য উপাদান৷
প্রথমবারের মতো এই পদার্থটি 18 শতকের শেষে জি. ক্যাভেন্ডিশ দ্বারা সংশ্লেষিত হয়েছিল। বিজ্ঞানী একটি বৈদ্যুতিক চাপ দিয়ে অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনের মিশ্রণে বিস্ফোরণ ঘটান। জি. গ্যালিলিও 1612 সালে প্রথম বরফ ও পানির ঘনত্বের পার্থক্য বিশ্লেষণ করেন।
1830 সালে, ফরাসি বিজ্ঞানী পি. ডুলং এবং ডি. আরাগো দ্বারা একটি বাষ্পীয় ইঞ্জিন তৈরি করা হয়েছিল। এই আবিষ্কারটি সম্পৃক্ততা বাষ্প চাপ এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক অধ্যয়ন করা সম্ভব করেছে। 1910 সালে, আমেরিকান বিজ্ঞানী P. Bridgman এবং German G. Tamman উচ্চ চাপে বরফের বহুরূপী পরিবর্তন আবিষ্কার করেন।
1932 সালে, আমেরিকান বিজ্ঞানী জি. ইউরে এবং ই. ওয়াশবার্ন ভারী জল আবিষ্কার করেন। সরঞ্জাম এবং গবেষণা পদ্ধতির উন্নতির কারণে এই পদার্থের ভৌত বৈশিষ্ট্যের অসামঞ্জস্য আবিষ্কৃত হয়েছে৷
ভৌত বৈশিষ্ট্যের কিছু দ্বন্দ্ব
বিশুদ্ধ পানি একটি স্বচ্ছ, বর্ণহীন তরল। থেকে তরলে রূপান্তরিত হলে এর ঘনত্বকঠিন পদার্থ বৃদ্ধি পায়, এটি জলের বৈশিষ্ট্যগুলিতে একটি অসঙ্গতি প্রকাশ করে। এটিকে 0 থেকে 40 ডিগ্রি পর্যন্ত গরম করলে ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। উচ্চ তাপ ক্ষমতা জল একটি অসঙ্গতি হিসাবে উল্লেখ করা উচিত. স্ফটিকের তাপমাত্রা 0 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং স্ফুটনাঙ্ক হল 100 ডিগ্রি।
এই অজৈব যৌগের অণুর একটি কৌণিক গঠন রয়েছে। এর নিউক্লিয়াস একটি সমদ্বিবাহু ত্রিভুজ গঠন করে যার গোড়ায় দুটি প্রোটন এবং শীর্ষে একটি অক্সিজেন পরমাণু রয়েছে।
ঘনত্বের অসঙ্গতি
বিজ্ঞানীরা H2O-এর প্রায় চল্লিশটি বৈশিষ্ট্য সনাক্ত করতে সক্ষম হয়েছেন। জলের অসঙ্গতিগুলি ঘনিষ্ঠ বিবেচনা এবং অধ্যয়নের যোগ্য। বিজ্ঞানীরা প্রতিটি কারণের কারণ ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করছেন, এটি একটি বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যা দিতে।
জলের ঘনত্বের অসামঞ্জস্যতা এই যে এই পদার্থটির সর্বাধিক ঘনত্বের মান +3, 98°C থেকে শুরু হয়। পরবর্তী কুলিংয়ের সাথে, তরল থেকে কঠিন অবস্থায় স্থানান্তরিত হলে, ঘনত্ব হ্রাস লক্ষ্য করা যায়।
অন্যান্য যৌগগুলির জন্য, তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে তরল পদার্থের ঘনত্ব হ্রাস পায়, যেহেতু তাপমাত্রা বৃদ্ধি অণুর গতিশক্তি বৃদ্ধিতে অবদান রাখে (তাদের চলাচলের গতি বৃদ্ধি পায়), যা পদার্থের ক্রমবর্ধমান ভঙ্গুরতার দিকে পরিচালিত করে।
জলের এই ধরনের অসামঞ্জস্যতা বিবেচনা করে, এটি লক্ষ করা উচিত যে এটি ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে বেগ বৃদ্ধির প্রবণতাও রাখে, তবে ঘনত্ব শুধুমাত্র উচ্চ তাপমাত্রায় হ্রাস পায়।
বরফের ঘনত্ব কমানোর পর তা পানির পৃষ্ঠে থাকবে।এই ঘটনাটি এই সত্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে যে স্ফটিকের অণুগুলির একটি নিয়মিত গঠন রয়েছে, যার একটি স্থানিক পর্যায়ক্রমিকতা রয়েছে৷
যদি সাধারণ যৌগগুলির অণুগুলি শক্তভাবে স্ফটিকগুলিতে প্যাক করা থাকে, তবে পদার্থটি গলে যাওয়ার পরে, নিয়মিততা অদৃশ্য হয়ে যায়। অনুরূপ ঘটনাটি তখনই পরিলক্ষিত হয় যখন অণুগুলি যথেষ্ট দূরত্বে অবস্থিত। ধাতু গলে যাওয়ার সময় ঘনত্বের হ্রাস একটি নগণ্য মান, অনুমান করা হয় 2-4%। পানির ঘনত্ব বরফের থেকে ১০ শতাংশ বেশি। সুতরাং, এটি জলের অসঙ্গতির প্রকাশ। রসায়ন এই ঘটনাটিকে একটি ডাইপোল গঠন, সেইসাথে একটি সমযোজী মেরু বন্ধন দিয়ে ব্যাখ্যা করে৷
সংকোচনযোগ্যতার অসঙ্গতি
আসুন জলের বৈশিষ্ট্যগুলি নিয়ে কথা বলা চালিয়ে যাওয়া যাক। এটি অস্বাভাবিক তাপমাত্রা আচরণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এর সংকোচনযোগ্যতা, অর্থাৎ, চাপ বৃদ্ধির সাথে সাথে আয়তনের হ্রাস, জলের ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলির একটি অসঙ্গতির উদাহরণ হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। এখানে কি নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য উল্লেখ করা উচিত? অন্যান্য তরল চাপে সংকুচিত করা অনেক সহজ, এবং জল শুধুমাত্র উচ্চ তাপমাত্রায় এই ধরনের বৈশিষ্ট্য গ্রহণ করে।
তাপ ক্ষমতার তাপমাত্রা আচরণ
এই অসঙ্গতি পানির জন্য সবচেয়ে শক্তিশালী। তাপ ক্ষমতা আপনাকে বলে যে তাপমাত্রা 1 ডিগ্রি বাড়ানোর জন্য কত তাপ প্রয়োজন। অনেক পদার্থের জন্য, গলে যাওয়ার পরে, তরলের তাপ ক্ষমতা 10 শতাংশের বেশি বৃদ্ধি পায় না। এবং বরফ গলে জলের জন্য, এই শারীরিক পরিমাণ দ্বিগুণ হয়। পদার্থের কোনটিই নয়তাপ ক্ষমতার তেমন কোন বৃদ্ধি রেকর্ড করা হয়নি।
বরফের মধ্যে, গরম করার জন্য যে শক্তি সরবরাহ করা হয় তা বেশিরভাগই অণুগুলির গতিশীলতার গতি বাড়ানোর জন্য ব্যয় হয় (গতিশক্তি)। গলে যাওয়ার পরে তাপ ক্ষমতার একটি উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি নির্দেশ করে যে অন্যান্য শক্তি-নিবিড় প্রক্রিয়াগুলি জলে ঘটে, যার জন্য তাপ ইনপুট প্রয়োজন। তারা তাপ ক্ষমতা বৃদ্ধির কারণ। এই ঘটনাটি সম্পূর্ণ তাপমাত্রা সীমার জন্য সাধারণ যেখানে জলের একত্রিত হওয়ার তরল অবস্থা রয়েছে৷
যদি এটি বাষ্পে পরিণত হয়, অসঙ্গতি অদৃশ্য হয়ে যায়। বর্তমানে, অনেক বিজ্ঞানী সুপার কুলড জলের বৈশিষ্ট্য বিশ্লেষণে নিযুক্ত আছেন। এটি 0°C এর স্ফটিক বিন্দুর নিচে তরল থাকার ক্ষমতার মধ্যে রয়েছে।
পাতলা কৈশিকগুলির পাশাপাশি একটি অ-মেরু মাঝারি আকারে ক্ষুদ্র ফোঁটাগুলির মতো জলকে অতি শীতল করা বেশ সম্ভব৷ এমন পরিস্থিতিতে ঘনত্বের বৈষম্যের সাথে কী পরিলক্ষিত হয় তা নিয়ে একটি স্বাভাবিক প্রশ্ন উঠেছে। যখন জল সুপার কুল হয়ে যায়, জলের ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়, তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে সাথে এটি বরফের ঘনত্বের দিকে ঝুঁকে পড়ে৷
আদর্শের কারণ
যখন জিজ্ঞাসা করা হয়: "জলের অসামঞ্জস্যগুলির নাম দিন এবং তাদের কারণগুলি বর্ণনা করুন", তাদের কাঠামোর পুনর্গঠনের সাথে যুক্ত করা প্রয়োজন৷ যে কোনো পদার্থের গঠনে কণার বিন্যাস নির্ধারিত হয় এতে থাকা কণার (পরমাণু, আয়ন, অণু) পারস্পরিক বিন্যাসের বৈশিষ্ট্য দ্বারা। হাইড্রোজেন বাহিনী জলের অণুর মধ্যে কাজ করে, যা এই তরলকে ফুটন্ত এবং গলনাঙ্কের মধ্যে নির্ভরতা থেকে সরিয়ে দেয়,সমষ্টির তরল অবস্থায় থাকা অন্যান্য পদার্থের বৈশিষ্ট্য।
ইলেক্ট্রন ঘনত্ব বন্টনের বিশেষত্বের কারণে এগুলি প্রদত্ত অজৈব যৌগের অণুর মধ্যে উপস্থিত হয়। হাইড্রোজেন পরমাণুর একটি নির্দিষ্ট ইতিবাচক চার্জ থাকে, যখন অক্সিজেন পরমাণুর একটি নেতিবাচক চার্জ থাকে। ফলস্বরূপ, জলের অণু একটি নিয়মিত টেট্রাহেড্রনের আকার ধারণ করে। একটি অনুরূপ কাঠামো 109.5° একটি বন্ধন কোণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। সবচেয়ে অনুকূল ব্যবস্থা হল একই লাইনে অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন স্থাপন করা, যার চার্জ আলাদা, তাই, হাইড্রোজেন বন্ধন একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক প্রকৃতির দ্বারা চিহ্নিত করা হয়৷
সুতরাং, জলের অস্বাভাবিক (অসামান্য) বৈশিষ্ট্যগুলি এর অণুর বিশেষ বৈদ্যুতিন কাঠামোর পরিণতি৷
জলের স্মৃতি
একটি মতামত রয়েছে যে জলের একটি স্মৃতি রয়েছে, শক্তি জমা করতে এবং স্থানান্তর করতে পারে, ভার্চুয়াল তথ্য দিয়ে শরীরকে খাওয়ানো হয়। দীর্ঘদিন ধরে, জাপানি বিজ্ঞানী মাসারু ইমোটো এই সমস্যাটি মোকাবেলা করেছিলেন। ডাঃ ইমোটো তার গবেষণার ফলাফল মেসেজেস ফ্রম ওয়াটার বইয়ে প্রকাশ করেছেন। বিজ্ঞানীরা পরীক্ষা চালিয়েছিলেন যেখানে তিনি প্রথমে 5 ডিগ্রিতে এক ফোঁটা জল হিমায়িত করেছিলেন এবং তারপরে একটি মাইক্রোস্কোপের নীচে স্ফটিকগুলির গঠন বিশ্লেষণ করেছিলেন। ফলাফল রেকর্ড করার জন্য, তিনি একটি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করেছিলেন যাতে একটি ক্যামেরা তৈরি করা হয়েছিল৷
পরীক্ষার অংশ হিসাবে, মাসাউ ইমোটো বিভিন্ন উপায়ে জলকে প্রভাবিত করেছিল, তারপরে এটি পুনরায় হিমায়িত করেছিল এবং ছবি তুলেছিল। তিনি বরফের স্ফটিক এবং সঙ্গীতের আকৃতির মধ্যে সম্পর্ক পেতে সক্ষম হন,যা জল শুনত। আশ্চর্যজনকভাবে, বিজ্ঞানী শাস্ত্রীয় এবং লোক সঙ্গীত ব্যবহার করে সবচেয়ে সুরেলা স্নোফ্লেক রেকর্ড করেছেন৷
মাসাউ-এর মতে আধুনিক সঙ্গীতের ব্যবহার জলকে "দূষিত" করে, তাই তারা অনিয়মিত আকৃতির স্ফটিক স্থির ছিল। একটি আকর্ষণীয় তথ্য হল স্ফটিকের আকার এবং মানুষের শক্তির মধ্যে সম্পর্কের একটি জাপানি বিজ্ঞানীর দ্বারা শনাক্ত করা৷
জল হল সবচেয়ে আশ্চর্যজনক পদার্থ যা আমাদের গ্রহে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায়। আধুনিক ব্যক্তির ক্রিয়াকলাপের যে কোনও ক্ষেত্র কল্পনা করা কঠিন যেখানে তিনি সক্রিয় অংশ নেবেন না। এই পদার্থের বহুমুখিতা জলের টেট্রাহেড্রাল কাঠামোর কারণে সৃষ্ট অসামঞ্জস্য দ্বারা নির্ধারিত হয়৷
