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(謹以此文,向諸位科普愛好者牛年賀歲!)

2021年1月22日起,本系列文章每天將提供給科譜愛好者2種國內外科學暫時無法解釋的現象。大家知道,當古人遇到科學暫時無法解釋的現象時,常用鬼神搪塞;今人多將未解之謎推委給外星人。不過,誰要想破解這些科學未解之謎,就不要捏造鬼神和外星人,倘有真正破解者,也許會留名於國內外科學發展史中。

人們既熟悉,而又陌生的水。

從太空遙望地球,這是個美麗的藍色星球,大約70%的表面積被水覆蓋;動物植物都離不開水;人體內的水分大約佔體重的70%到75%左右,正常新生兒體內含水分量最多,約佔新生兒總體重的80%左右,水是人體新陳代謝的非常重要的參與物質之一。為此人們對水進行了透透徹徹地研究。什麼水分子是由2個氫原子和1個氧原子組成極性分子,兩個氫氧鍵的夾角104.5°啦;水的冰點、沸點、三相點、三相圖啦;各種物質的水溶性啦,都被研究得一清二楚。因此,我們對水非常熟悉。

但是,隨著科學技術的進步,我們發現對水越來越陌生!

① 首先是發現了在高溫高壓下砂子能夠溶解於水,並利用這一溶解,模擬地殼深處的溶岩反應,用砂子製作了巧奪天工的人造水晶。還利用高壓反應釜進行一些在常溫常壓下不可能發生的水熱合成反應。水在高溫高壓下還能溶解哪些常溫常壓下不溶解的物質,溶解它們需要多高溫度(其實反應所需要的高壓是反應釜中密封的液體與氣體受熱膨脹所產生的)?透過這種高溫高壓的水熱反應還能製作出哪些物質?

② 另一個意想不到的水性質變化,是水在一百多攝氏度的溫度下結冰,以及在室溫下結冰的現象。首先是去年,美國麻省理工學院的科學家小組在研究碳奈米管與水的相互作用時,往僅有幾個水分子大小的碳奈米管中,注入水,並將溫度提高,當溫度升高到比100℃還要高一些以後,讓人目瞪口呆的現象發生了,液態水居然變成了固態冰由於這種狀態下水變成冰的溫度難於確定,他們把試驗中的105℃預設為最低溫度,當他們繼續提高溫度,結果發現在高達151℃的高溫下水仍然可以結冰。再接下來,在麻省理工學院發現105℃下水結成的冰後不久,中國、俄羅斯、美國三個國家的化學家組成的研究團隊就於在《Physical Review Letters》(物理評論快報)上發表研究成果表示,他們研究多種氫水合物的特性時,發現任何一種氫水合物中都由一個氫分子與三個水分子構成氫水合物分子團,這類氫水合物分子團在室溫和氣體壓力相對較低的環境下,會以冰的狀態存在。注意這又出現了室溫下的冰!

你看到這裡,還認為對水熟悉嗎?水,還有多少我們未知的秘密?

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