Маленький ледяной кристалл на букву с. Минимальное число молекул
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.
Уникальная связь
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.
Разный 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.
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"
О. В. Мосин, И. Игнатов (Болгария)
Аннотация Значение льда в поддержании жизни на нашей планете трудно недооценить. Лёд оказывает большое влияние на условия обитания и жизнедеятельности растений и животных и на разные виды хозяйственной деятельности человека. Покрывая воду, лед из-за своей низкой плотности играет в природе роль плавучего экрана, защищающего реки и водоемы от дальнейшего замерзания и сохраняющего жизнь подводным обитателям. Использование льда в различных целях (снегозадержание, устройство ледяных переправ и изотермических складов, льдозакладка хранилищ и шахт) представляет предмет ряда разделов гидрометеорологических и инженерно-технических наук, таких как ледотехника, снеготехника, инженерное мерзлотоведение, а также деятельности специальных служб ледовой разведки, ледокольного транспорта и снегоуборочной техники. Природный лёд используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов, биологических и медицинских препаратов, для чего он специально производится и заготавливается, а талую воду, приготовленную при плавлении льда используют в народной медицине – для повышения обмена веществ и выведения шлаков из организма. Статья знакомит читателя с новыми малоизвестными свойствами и модификациями льда.
Лёд – кристаллическая форма воды, обладающая по последним данным четырнадцатью структурными модификациями. Среди них имеются и кристаллические (природный лед) и аморфные (кубический лед) и метастабильные модификации, различающиеся друг от друга взаимным расположением и физическими свойствами молекул воды, связанными водородными связями, формирующими кристаллическую решетку льда. Все они кроме привычного нам природного льда I h , кристаллизующего в гексагональной решетке, образуются в условиях экзотических - при очень низких температурах сухого льда и жидкого азота и высоких давлениях в тысячи атмосфер, когда углы водородных связей в молекуле воды изменяются и образуются кристаллические системы, отличные от гексагональной. Такие условия напоминают космические и не встречаются на Земле.
В природе лёд представлен главным образом, одной кристаллической разновидностью, кристаллизующейся в гексагональной решётке, напоминающей структуру алмаза, где каждая молекула воды окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, находящимися на одинаковых расстояниях от нее, равных 2,76 ангстрем и размещенных в вершинах правильного тетраэдра . В связи с низким координационным числом структура льда является сетчатой, что влияет на его невысокую плотность, составляющая 0,931 г/см 3 .
Самое необычное свойство льда - это удивительное многообразие внешних проявлений. При одной и той же кристаллической структуре он может выглядеть совершенно по-разному, принимая форму прозрачных градин и сосулек, хлопьев пушистого снега, плотной блестящей корки льда или гигантских ледниковых масс. Лёд встречается в природе в виде материкового, плавающего и подземного льда, а также в виде снега и инея. Он распространён во всех областях обитания человека. Собираясь в больших количествах, снег и лед формируют особые структуры с принципиально иными, чем у отдельных кристаллов или снежинок, свойствами. Природный лед сформирован в основном льдом осадочно-метаморфического происхождения, образовавшимся из твердых атмосферных осадков в результате последующего уплотнения и перекристаллизации. Характерная особенность природного льда - зернистость и полосчатость. Зернистость обусловлена процессами рекристаллизации; каждое зерно ледникового льда представляет собой кристалл неправильной формы, тесно примыкающий к другим кристаллам в ледяной толще таким образом, что выступы одного кристалла плотно входят в углубления другого. Такой лед получил название поликристаллического. В нем каждый кристалл льда представляет собой слой тончайших листочков, налегающих друг на друга в базисной плоскости, перпендикулярной к направлению оптической оси кристалла.
Общие запасы льда на Земле составляют согласно расчетам около 30 млн. км 3 (табл. 1). Больше всего льда сосредоточено в Антарктиде, где толщина его слоя достигает 4 км. Также имеются данные о наличии льда на планетах Солнечной системы и в кометах. Лед имеет столь большое значение для климата нашей планеты и обитания на ней живых существ, что ученые обозначили для льда особую среду - криосферу, границы которой простираются высоко в атмосферу и глубоко в земную кору .
Табл. 1 . Количество, распространение и время жизни льда.
- Вид льда; Масса; Площадь распространения; Средняя концентрация, г/см2; Скорость прироста массы, г/год; Среднее время жизни, год
- г; %; млн. км2; %
- Ледники; 2,4·1022; 98,95; 16,1; 10,9 суши; 1,48·105; 2,5·1018; 9580
- Подземный лёд; 2·1020; 0,83; 21; 14,1 суши; 9,52·103; 6·1018; 30-75
- Морской лёд; 3,5·1019; 0,14; 26; 7,2 океана; 1,34·102; 3,3·1019; 1,05
- Снежный покров; 1,0·1019; 0,04; 72,4; 14,2 Земли; 14,5; 2·1019; 0.3-0,5
- Айсберги; 7,6·1018; 0,03; 63,5; 18,7 океана; 14,3; 1,9·1018; 4,07
- Атмосферный лёд; 1,7·1018; 0,01; 510,1; 100 Земли; 3,3·10-1; 3,9·1020; 4·10-3
Кристаллы льда неповторимы по своей форме и пропорциям. Любой растущий природный кристалл, включая кристалл льда льда всегда стремится создать идеальную правильную кристаллическую решетку, поскольку это выгодно с точки зрения минимума его внутренней энергии. Любые примеси, как известно, искажают форму кристалла, поэтому при кристаллизации воды в первую очередь в решётку встраиваются молекулы воды, а посторонние атомы и молекулы примесей вытесняются в жидкость. И только когда примесям деваться уже некуда, кристалл льда начинает встраивать их в свою структуру или оставляет в виде полых капсул с концентрированной незамерзающей жидкостью - рассолом. Поэтому морской лёд пресный и даже самые грязные водоемы покрываются прозрачным и чистым льдом. При плавлении льда он вытесняет примеси в рассол. В планетарном масштабе феномен замерзания и таяния воды, наряду с испарением и конденсацией воды, играет роль гигантского очистительного процесса, в котором вода на Земле постоянно очищает сама себя .
Табл. 2 . Некоторые физические свойства льда I.
Свойство
Значение
Примечание
Теплоемкость, кал/(г·°C) Теплота таяния, кал/г Теплота парообразования, кал/г
0,51 (0 °C) 79,69 677
Сильно уменьшается с понижением температуры
Коэффициент термического расширения, 1/°C
9,1·10-5 (0 °C)
Поликристаллический лёд
Теплопроводность, кал/(см·сек·°C)
4,99·10 –3
Поликристаллический лёд
Показатель преломления:
1,309 (-3 °C)
Поликристаллический лёд
Удельная электрическая проводимость, ом-1·см-1
10-9 (0 °C)
Кажущаяся энергия активации 11 ккал/моль
Поверхностная электропроводность, ом-1
10-10 (-11°C)
Кажущаяся энергия активации 32 ккал/моль
Модуль упругости Юнга, дин/см2
9·1010 (-5 °C)
Поликристаллический лёд
Сопротивление, МН/м2: раздавливанию разрыву срезу
2,5 1,11 0,57
Поликристаллический лёд Поликристаллический лёд Поликристаллический лёд
Динамическая вязкость, пуаз
Поликристаллический лёд
Энергия активации при деформировании и механической релаксации, ккал/моль
Линейно растет на 0,0361 ккал/(моль·°C) от 0 до 273,16 К
Примечание: 1 кал/(г·°С)=4,186 кДж/(кг·К); 1 ом -1 ·см -1 =100 сим/м; 1 дин = 10 -5 Н; 1 Н = 1 кг·м/с²; 1 дин/см=10 -7 Н/м; 1 кал/(см·сек°С)=418,68 вт/(м·К); 1 пуаз=г/см·с = 10 -1 Н сек/м 2 .
В связи с широким распространением льда на Земле, отличие физических свойств льда (табл. 2) от свойств других веществ играет важную роль во многих природных процессах . Лёд обладает многими другими полезными для поддержания жизни свойствами и аномалиями – аномалиями плотности, давления, объема, теплопроводности. Если бы не было водородных связей, сцепляющих молекулы воды в кристалл, лед плавился бы при –90 °С. Но этого не происходит из-за наличия водородных связей между молекулами воды. Вследствие меньшей, чем у воды, плотности лёд образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от донного замерзания, поскольку его теплопроводность намного меньше, чем воды. При этом наименьшая плотность и объем наблюдается при +3,98 °С (рис. 1). Дальнейшее охлаждение воды до 0 0 С постепенно приводит не к уменьшению, а к увеличению ее объема почти на 10%, когда вода превращается в лед. Такое поведение воды свидетельствует об одновременном существовании в воде двух равновесных фаз – жидкой и квазикристаллической по аналогии с квазикристаллами, кристаллическая решетка которых имеет не только периодическое строение, но и обладает осями симметрии разных порядков, существование которых ранее противоречило представлениям кристаллографов . Эта теория, впервые выдвинутая известным отечественным физиком-теоретиком Я. И. Френкелем, основана на предположении, что часть молекул жидкости образует квазикристаллическую структуру, тогда как остальные молекулы являются газоподобными, свободно движущимися по объему. Распределение молекул в малой окрестности любой фиксированной молекулы воды имеет определенную упорядоченность, несколько напоминающую кристаллическую, хотя и более рыхлую . По этой причине структуру воды иногда называют квазикристаллической или кристаллоподобной, т. е. обладающей симметрией и наличием упорядоченность во взаимном расположении атомов или молекул.
Рис. 1 . Зависимость удельного объема льда и воды от температуры
Другое свойство состоит в том, что скорость течения льда прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре, так что с понижением температуры лёд приближается по своим свойствам к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть льда в 10 6 раз выше, чем у горных пород . Благодаря своей текучести лёд не накопляется в одном месте, а в виде ледников постоянно перемещается. Зависимость между скоростью течения и напряжением у поликристаллического льда гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения.
Видимый свет льдом практически не поглощается, поскольку световые лучи проходят кристалл льда насквозь, но задерживает ультрафиолетовое излучение и большую часть инфракрасного излучения Солнца. В этих областях спектра лёд выглядит абсолютно чёрным, поскольку коэффициент поглощения света в этих областях спектра очень велик. В отличие от кристаллов льда, белый свет, падающий на снег, не поглощается, а многократно преломляется в ледяных кристаллах и отражается от их граней. Поэтому снег выглядит белым.
Вследствие очень высокой отражательной способности льда (0,45) и снега (до 0,95) покрытая ими площадь - в среднем за год около 72 млн. км 2 в высоких и средних широтах обоих полушарий - получает солнечного тепла на 65% меньше нормы и является мощным источником охлаждения земной поверхности, чем в значительной мере обусловлена современная широтная климатическая зональность. Летом в полярных областях солнечная радиация больше, чем в экваториальном поясе, тем не менее температура остаётся низкой, т. к. значительная часть поглощаемого тепла затрачивается на таяние льда, имеющего очень высокую теплоту таяния.
К другим необычным свойствам льда относят и генерацию электромагнитного излучения его растущими кристаллами . Известно, что большинство растворенных в воде примесей не передаются льду, когда он начинает расти; они вымораживается. Поэтому даже на самой грязной луже пленка льда чистая и прозрачная. При этом примеси скапливаются на границе твердой и жидкой сред, в виде двух слоев электрических зарядов разного знака, которые вызывают значительную разность потенциалов. Заряженный слой примесей перемещается вместе с нижней границей молодого льда и излучает электромагнитные волны. Благодаря этому процесс кристаллизации можно наблюдать в деталях. Так, кристалл, растущий в длину в виде иголки, излучает иначе, чем покрывающийся боковыми отростками, а излучение растущих зерен отличается от того, что возникает, когда кристаллы трескаются. По форме, последовательности, частоте и амплитуде импульсов излучения можно определить, с какой скоростью замерзает лед и какая при этом формируется ледовая структура.
Но самое удивительное в структуре льда заключается в том, что молекулы воды при низких температурах и высоких давлениях внутри углеродных нанотрубок могут кристаллизоваться в форме двойной спирали, напоминающей молекулы ДНК. Это было доказано недавними компьютерными экспериментами американских учёных под руководством Сяо Чэн Цзэна из Университете штата Небраска (США). Чтобы вода сформировала спираль в моделируемом эксперименте она помещалась в нанотрубки диаметром от 1,35 до 1,90 нм под высоким давлением, варьирующимися от 10 до 40000 атмосфер и задавалась температура –23 °C . Ожидалось увидеть, что вода во всех случаях образует тонкую трубчатую структуру. Однако, модель показала, что при диаметре нанотрубки в 1,35 нм и внешнем давлении 40000 атмосфер водородные связи в структуре льда искривились, что привело к образованию спирали с двойной стенкой – внутренней и внешней. Внутренняя стенка в этих условиях оказалась скрученной в четверо спиралью, а внешняя стенка состояла из четырёх двойных спиралей, похожих на молекулу ДНК (рис. 2). Данный факт может служить подтверждением связи структуры жизненно-важной молекулы ДНК со структурой самой воды и что вода служила матрицей для синтеза молекул ДНК.
Рис. 2 . Компьютерная модель структуры замерзшей воды в нанотрубках, напоминающая молекулу ДНК (Фото из журнала New Scientist , 2006)
Другое из важнейших свойств воды, открытых исследованых в последнее время, заключается в том, что вода обладает способностью запоминать информацию о прошлых воздействиях. Это впервые доказали японский исследователь Масару Эмото и наш соотечественник Станислав Зенин , одним из первых предложивший кластерную теорию строения воды, состоящей из циклических ассоциатов объемной полиэдрической структуры – кластеров общей формулы (Н 2 О) n , где n по последним данным может достигать сотен и даже тысяч единиц. Именно благодаря наличию в воде кластеров вода обладает информационными свойствами. Исследователи фотографировали процессы замораживания воды в микрокристаллы льда, действуя на неё различными электромагнитными и акустическими полями, мелодиями, молитвой, словами или мыслями. Оказалось, что под действием положительной информации в виде красивых мелодий и слов лёд замораживался в симметричные шестигранные кристаллы. Там, где звучала неритмичная музыка, злые и оскорбительные слова, вода, наоборот, замерзала в хаотичные и бесформенные кристаллы. Это является доказательством того, что вода обладает особой, чувствительной к внешним информационным воздействиям структурой. Предположительно мозг человека, состоящий на 85-90% из воды, обладает сильным структурирующим воздействием на воду.
Кристаллы Эмото вызывают одновременно интерес и недостаточно обоснованную критику. Если рассмотреть их внимательно, можно увидеть, что их структура состоит из шести верхов. Но еще более внимательный анализ показывает, что у снежинок зимой такая же структура, всегда симметричная и с шестью верхами. В какой степени кристализованные структуры содержат информацию об окружении, где были созданы? Структура снежинок может быть красивой или бесформенной. Это указывает на то, что контрольная проба (облако в атмосфере), где они возникают, оказывает на них такое же влияние, как и первоначальные условия. Первоначальными условиями являются солнечная активность, температура, геофизические поля, влажность и др. Все это значит, что из т.н. среднего ансамбля можно сделать вывод о приблизительно одинаковой структуре водных капель, а затем и снежинок. Их масса почти одинакова, и они двигаются в атмосфере с похожей скоростью. В атмосфере они продолжают оформлять свои структуры и увеличиваться в объеме. Даже если они сформировались в разных частях облака, в одной группе всегда есть определенное количество снежинок, возникших при почти одинаковых условиях. А ответ на вопрос, что представляет собой положительная и отрицательная информация о снежинках, можно искать у Эмото. В лабораторных условиях негативная информация (землетрясение, неблагоприятные для человека звуковые вибрации и т.д.) не образует кристаллы, а положительная информация, как раз наоборот. Очень интересно, в какой степени один фактор может оформить одинаковые или подобные структуры снежинок. Наибольшая плотность воды наблюдается при температуре 4 °C. Научно доказано, что плотность воды уменьшается, когда начинают образовываться шестиугольные ледяные кристаллы при понижении температуры ниже нуля. Это является результатом действия водородных связей между молекулами воды.
Какова причина подобного структурирования? Кристаллы представляют собой твердые тела, а составляющие их атомы, молекулы или йоны расположены в правильной, повторяющейся структуре, в трех пространственных измерениях. Структура водных кристаллов немного отличается. По мнению Айзека, всего лишь 10% водородных связей во льде являются ковалентными, т.е. с достаточно стабильной информацией. Водородные связи между кислородом одной молекулы воды и водородом другой проявляют наибольшую чувствительность к внешним воздействиям. Спектр воды при построении кристаллов относительно различный во времени. Согласно доказанному Антоновым и Юскеселиевым эффекту дискретного испарения водной капли и его зависимости от энергетических состояний водородных связей, мы можем искать ответ насчет структурирования кристаллов. Каждая часть спектра зависит от поверхностного напряжения водяных капель. В спектре шесть пиков, которые указывают на разветвления снежинки.
Очевидно то, что в экспериментах Эмото начальная «контрольная» проба оказывает влияние на вид кристаллов. Это означает то, что после воздействия определенного фактора, можно ожидать формирование подобных кристаллов. Почти невозможно получить одинаковые кристаллы. При проверке воздействия слова »любовь» на воду, Эмото не указывает ясно, был ли данный эксперимент осуществлен с разными пробами.
Необходимы вдвойне слепые эксперименты для того, чтобы проверить, достаточно ли дифференцирована методика Эмото. Доказательство Айзека о том, что 10% водяных молекул после замерзания образуют ковалентные связи, показывает нам, что вода использует при замерзании данную информацию. Достижение Эмото даже и без вдвойне слепых экспериментов остается достаточно важным в отношении информационных свойств воды.
Природная снежинка, Уилсон Бентли, 1925
Снежинка Эмото, полученная из природной воды
Одна снежинка - природная, а другая - созданная Эмото, указывает на то, что многообразие в водяном спектре не безгранично.
Earthquake, Sofia, 4.0 Richter scale, 15 November 2008,
Dr. Ignatov, 2008©, Prof. Antonov"s device©
Данная фигура указывает на разницу между контрольной пробой и сделанными в другие дни. Молекулы воды разрывают наиболее энергетические водородные связки в воде, а также два пика в спектре во время природного явления. Исследование было проведено при помощи прибора Антонова. Биофизический результат показывает понижение жизненного тонуса организма при землетрясении. Во время землетрясения вода не может менять свою структуру в снежинках в лаборатории Эмото. Существуют доказательства об изменении электропроводимости воды во время землетрясения.
В 1963 г. танзанийский школьник Эрасто Мпемба заметил, что горячая вода замерзает быстрее холодной. Этот феномен получил название эффект Мпемба. Хотя уникальное свойство воды было замечено намного раньше Аристотелем, Френсисом Беконом и Рене Декартом. Явление было доказано многократно целым рядом независимых друг от друга экспериментов. У воды есть и еще одно странное свойство. По моему мнению, объяснение этому следующее: у дифференциально неравновесного энергетического спектра (ДНЭС) кипяченой воды меньшая средняя энергия водородных связок между водяными молекулами, чем у пробы, взятой при комнатной температуре Это значит, что кипяченой воде необходимо меньше энергии для того, чтобы начать структурировать кристаллы и замерзнуть.
Разгадка структуры льда и его свойств заключается в строении его кристалла. Кристаллы всех модификаций льда построены из молекул воды H 2 O, соединённых водородными связями в трёхмерные сетчатые каркасы с определенным расположением водородных связей. Молекулу воды можно упрощенно представить себе в виде тетраэдра (пирамиды с треугольным основанием) . В её центре находится атом кислорода, находящийся в состоянии sp 3 -гибридизации, а в двух вершинах - по атому водорода, по одному из 1s-электронов которых задействованы в образовании ковалентной Н-О связи с кислородом. Две оставшиеся вершины занимают пары неспаренных электронов кислорода, которые не участвуют в образовании внутримолекулярных связей, поэтому их называют неподеленными. Пространственная форма молекулы Н 2 О объясняется взаимным отталкиванием атомов водорода и неподеленных электронных пар центрального атома кислорода.
Водородная связь имеет важное значение в химии межмолекулярных взаимодействий и обусловлена слабыми электростатическими силами и донорно-акцепторными взаимодействиями . Она возникает при взаимодействии электронодефицитного электронами атома водорода одной молекулы воды с неподеленной электронной парой атома кислорода соседней молекулы воды (О-Н…О). Отличительной особенностью водородной связи является сравнительно низкая прочность; она в 5-10 раз слабее химической ковалентной связи . По энергии водородная связь занимает промежуточное положение между химической связью и ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, удерживающими молекулы в твердой или жидкой фазе . Каждая молекула воды в кристалле льда может одновременно образовывать четыре водородные связи с другими соседними молекулами под строго определенными углами, равными 109°47", направленных к вершинам тетраэдра, которые не позволяют при замерзании воды создавать плотную структуру (рис. 3). В структурах льда I, Ic, VII и VIII этот тетраэдр правильный. В структурах льда II, III, V и VI тетраэдры заметно искажены . В структурах льда VI, VII и VIII можно выделить две взаимоперекрещивающиеся системы водородных связей. Этот невидимый каркас из водородных связей располагает молекулы воды в виде сетчатой сетки, по структуре напоминающей шестигранные соты с полыми внутренними каналами. Если лед нагреть, сетчатая структура разрушается: молекулы воды начинают проваливаться в пустоты сетки, приводя к более плотной структуре жидкости, - этим объясняется, почему вода тяжелее льда.
Рис. 3 . Образование водородной связи между четырьмя молекулами Н 2 О (красные шарики обозначают центральные атомы кислорода, белые шарики – атомы водорода)
Специфика водородных связей и межмолекулярных взаимодействий, характерная для структуры льда, сохраняется в талой воде, так как при плавлении кристалла льда разрушается только 15% всех водородных связей. Поэтому присущая льду связь каждой молекулы воды с четырьмя соседними ("ближний порядок") не нарушается, хотя и наблюдается бoльшая размытость кислородной каркасной решетки. Водородные связи могут сохраняться и при кипении воды. Лишь в водяном пару водородные связи отсутствуют.
Лед, который образуется при атмосферном давлении и плавится при 0 °С, - самое привычное, но всё же до конца не изученное вещество. Многое в его структуре и свойствах выглядит необычно. В узлах кристаллической решетки льда атомы кислорода тетраэдров молекул воды выстроены упорядоченно, образуя правильные шестиугольники, наподобие шестигранных пчелиных сот, а атомы водорода занимают самые разные положения на соединяющих атомы кислорода водородных связях (рис. 4). Поэтому возможны шесть эквивалентных ориентаций молекул воды относительно их соседей. Часть из них исключается, поскольку нахождение одновременно двух протонов на одной водородной связи маловероятно, но остаётся достаточная неопределённость в ориентации молекул воды. Такое поведение атомов нетипично, поскольку в твердом веществе все атомы подчиняются одному закону: либо они атомы расположены упорядоченно, и тогда это - кристалл, либо случайно, и тогда это - аморфное вещество. Такая необычная структура может реализоваться в большинстве модификаций льда - I h , III, V, VI и VII (и по-видимому в Ic) (табл. 3), а в структуре льда II, VIII и IX молекулы воды ориентационно упорядочены. По выражению Дж. Бернала лёд кристалличен в отношении атомов кислорода и стеклообразен в отношении атомов водорода.
Рис. 4 . Структура льда природной гексагональной конфигурации I h
В других условиях, например в Космосе при больших давлениях и низких температурах, лёд кристаллизуется иначе, образуя другие кристаллические решетки и модификации (кубическая, тригональная, тетрагональная, моноклинная и др.), каждая из которых обладает собственной структурой и кристаллической решеткой (табл. 3). Структуры льдов различных модификаций были расчитаты российскими исследователями д.х.н. Г.Г. Маленковым и к.физ.-мат.н. Е.А. Желиговской из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук . Льды II, III и V-й модификации длительное время сохраняются при атмосферном давлении, если температура не превышает -170 °С (рис. 5). При охлаждении приблизительно до -150 °С природный лёд превращаются в кубический лёд Ic, состоящий из кубов и октаэдров размером в несколько нанометров . Лед I c иногда появляется и при замораживании воды в капиллярах, чему, видимо, способствует взаимодействие воды с материалом стенки и повторение его структуры. Если температура чуть выше -110 0 C, на металлической подложке формируются кристаллы более плотного и тяжелого стеклообразного аморфного льда с плотностью 0,93 г/см 3 . Обе эти формы льда могут самопроизвольно переходить в гексагональный лёд, причём тем быстрее, чем выше температура.
Табл. 3 . Некоторые модификации льда и их физические параметры.
Модификация
Кристаллическая структура
Длины водородных связей, Å
Углы Н-О-Н в тетраэдрах, 0
Гексагональная
Кубическая
Тригональная
Тетрагональная
Моноклинная
Тетрагональная
Кубическая
Кубическая
Тетрагональная
Примечание. 1 Å = 10 -10 м
Рис. 5 . Диаграмма состояния кристаллических льдов различных модификаций.
Существуют и льды высокого давления - II и III тригональной и тетрагональной модификаций, образованные из полых соток, сформированных шестиугольными гофрированными элементами, сдвинутыми друг относительно друга на одну треть (рис. 6 и рис. 7). Эти льды стабилизируются в присутствии благородных газов гелия и аргона. В структуре льда V моноклинной модификации углы между соседними атомами кислорода составляют от 86 0 до 132°, что сильно отличается от валентного угла в молекуле воды, составляющем 105°47’. Лед VI тетрагональной модификации состоит из двух вставленных друг в друга каркасов, между которыми нет водородных связей, в результате чего формируется объёмоцентрированная кристаллическая решётка (рис. 8). Основу структуры льда VI составляют гексамеры - блоки из шести молекул воды. Их конфигурация в точности повторяет строение устойчивого кластера воды, которую дают расчёты. Аналогичную структуру с каркасами льда I, вставленных друг в друга, имеют льды VII и VIII кубической модификации, которые являеются низкотемпературными упорядоченными формами льда VII. При последующем увеличении давления расстояние между атомами кислорода в кристаллической решетке льдов VII и VIII будет уменьшаться, в результате формируется структура льда X, атомы кислорода в котором выстроены в правильную решётку, а протоны упорядочены.
Рис. 7 . Лед III-й конфигурации .
Лед XI образуется при глубоком охлаждении льда I h c добавкой щелочи ниже 72 К при нормальном давлении. В этих условиях образуются гидроксильные дефекты кристалла, позволяющие растущему кристаллу льда изменять свою структуру. Лед XI обладает ромбической кристаллической решёткой с упорядоченным расположением протонов и формируется сразу во многих центрах кристаллизации около гидроксильных дефектов кристалла.
Рис. 8 . Лед VI конфигурации .
Среди льдов имеются и метастабильные формы IV и XII, времена жизни которых составляют секунды, обладающие самой красивой структурой (рис. 9 и рис. 10). Для получения метастабильных льдов нужно сжимать лёд I h до давления 1,8 ГПа при температуре жидкого азота. Эти льды образуются гораздо легче и особенно стабильны, если давлению подвергается переохлажденная тяжёлая вода. Другая метастабильная модификация - лёд IX образуется при переохлаждении льда III и по существу представляет собой его низкотемпературную форму.
Рис. 9 . Лед IV-конфигурации .
Рис. 10 . Лёд XII конфигурации .
Две последние модификации льда - с моноклинной XIII и ромбической конфигурацией XIV были открыты учеными из Оксфорда (Великобритания) совсем недавно - в 2006 году. Предположение о том, что должны существовать кристаллы льда с моноклинной и ромбической решетками, было трудно подтвердить: вязкость воды при температуре -160 °С очень высока, и собраться вместе молекулам чистой переохлажденной воды в таком количестве, чтобы образовался зародыш кристалла, трудно. Этого удалось достичь с помощью катализатора - соляной кислоты, которая повысила подвижность молекул воды при низких температурах. На Земле подобные модификации льда образовываться не могут, но они могут существовать в Космосе на остывших планетах и замерзших спутниках и кометах. Так, расчёт плотности и тепловых потоков с поверхности спутников Юпитера и Сатурна позволяет утверждать, что у Ганимеда и Каллисто должна быть ледяная оболочка, в которой чередуются льды I, III, V и VI. У Титана льды образуют не кору, а мантию, внутренний слой которой состоит из льда VI, других льдов высокого давления и клатратных гидратов, а сверху расположен лёд I h .
Рис. 11 . Разнообразие и форма снежинок в природе
Высоко в атмосфере Земли при низкой температуре вода кристаллизуется из тетраэдров, формирующих гексагональный лед I h . Центром образования кристаллов льда является твердые частицы пыли, которые поднимает в верхние слои атмосферы ветер. Вокруг этого зародышевого микрокристалла льда в шести симметричных направлениях нарастают иголочки, образованные отдельными молекулами воды, на которых вырастают боковые отросточки - дендриты. Температура и влажность воздуха вокруг снежинки одинаковы, поэтому изначально она симметрична по своей форме. По мере формирования снежинки постепенно опускаются в более низкие слои атмосферы, где температура выше. Здесь происходит плавление и их идеальная геометрическая форма искажается, формируя многообразие снежинок (рис. 11).
При дальнейшем плавлении гексагональная структура льда разрушается и образуется смесь циклических ассоциатов кластеров, а также из три-, тетра-, пента-, гекса-меров воды (рис. 12) и свободных молекул воды. Изучение строения образующихся кластеров часто значительно затруднено, поскольку вода по современным данным – смесь различных нейтральных кластеров (Н 2 О) n и их заряженных кластерных ионов [Н 2 О] + n и [Н 2 О] - n , находящихся в динамическом равновесии между собой со временем жизни 10 -11 -10 -12 секунд .
Рис. 12. Возможные кластеры воды (а-h) состава (Н 2 О) n , где n = 5-20.
Кластеры способны взаимодействовать друг с другом за счет выступающих наружу граней водородных связей, образуя более сложные полиэдрические структуры, такие как гексаэдр, октаэдр, икосаэдр и додекаэдр. Таким образом, структура воды связана с так называемыми Платоновыми телами (тетраэдр, гексаэдр, октаэдр, икосаэдр и додекаэдр), названными в честь открывших их древнегреческого философа и геометра Платона, форма которых определяется золотой пропорцией (рис. 13).
Рис. 13 . Платоновы тела, геометрическая форма которых определяется золотой пропорцией.
Число вершин (В), граней (Г) и рёбер (Р) в любом пространственном многограннике описывается соотношением:
В + Г = Р + 2
Отношение количества вершин (В) правильного многогранника к количеству рёбер (Р) одной его грани равно отношению количества граней (Г) этого же многогранника к количеству рёбер (Р), выходящих из одной его вершины. У тетраэдра это отношение равно 4:3, у гексаэдра (6 граней) и октаэдра (8 граней) - 2:1, а у додекаэдра (12 граней) и икосаэдра (20 граней) - 4:1.
Стуктуры полиэдрических кластеров воды, расчитаные российскими учеными, были подтверждены с помощью современных методов анализа: спектроскопией протонного магнитного резонанса, фемтосекундной лазерной спектроскопией, дифракцией рентгеновских лучей и нейтронов на кристаллах воды . Открытие кластеров воды и способность воды хранить информацию – два самых важных открытия XXI тысячелетия. Это наглядно доказывает, что природе характерна симметрия в виде точных геометрических форм и пропорций, характерным кристаллам льда.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Белянин В., Романова Е. Жизнь, молекула воды и золотая пропорция // Наука и жизнь, 2004, Т. 10, № 3, с. 23-34.
2. Шумский П. А., Основы структурного ледоведения. - Москва, 1955б с. 113.
3. Мосин О.В., Игнатов И. Осознание воды как субстанции жизни. // Сознание и физическая реальность. 2011, Т 16, № 12, с. 9-22.
4. Петрянов И. В. Самое необыкновенное вещество в мире.Москва, Педагогика, 1981, с. 51-53.
5 Эйзенберг Д, Кауцман В. Строение и свойства воды. – Ленинград, Гидрометеоиздат, 1975, с. 431.
6. Кульский Л. А., Даль В. В., Ленчина Л. Г. Вода знакомая и загадочная. – Киев, Родянбска школа, 1982, с. 62-64.
7. Зацепина Г. Н. Структура и свойства воды. – Москва, изд. МГУ, 1974, с. 125.
8. Антонченко В. Я., Давыдов Н. С., Ильин В. В. Основы физики воды - Киев, Наукова думка, 1991, с. 167.
9. Simonite T. DNA-like ice "seen" inside carbon nanotubes // New Scientist, V. 12, 2006.
10. Эмото М. Послания воды. Тайные коды кристаллов льда. - София, 2006. с. 96.
11. Зенин С. В., Тяглов Б. В. Природа гидрофобного взаимодействия. Возникновение ориентационных полей в водных растворах // Журнал физической химии, 1994, Т. 68, № 3, с. 500-503.
12. Пиментел Дж., Мак-Клеллан О. Водородная связью - Москва, Наука, 1964, с. 84-85.
13. Бернал Дж., Фаулер Р. Структура воды и ионных растворов // Успехи физических наук, 1934, Т. 14, № 5, с. 587-644.
14. Хобза П., Заградник Р. Межмолекулярные комплексы: Роль Ван-дер-ваальсовых систем в физической химии и биодисциплинах. – Москва, Мир, 1989, с. 34-36.
15. Паундер Э. Р. Физика льда, пер. с англ. - Москва, 1967, с. 89.
16. Комаров С. М. Ледяные узоры высокого давления. // Химия и жизнь, 2007, №2, С. 48-51.
17. Е. А. Желиговская, Г. Г. Маленков. Кристаллические льды // Успехи химии,2006, № 75, с. 64.
18. Fletcher N. H. The chemical physics of ice, Cambreage, 1970.
19. Немухин А. В. Многообразие кластеров // Российский химический журнал, 1996, Т. 40, № 2, с. 48-56.
20. Мосин О.В., Игнатов И. Структура воды и физическая реальность. // Сознание и физическая реальность, 2011, Т. 16, № 9, с. 16-32.
21. Игнатов И. Биоэнергетическая медицина. Зарождение живой материи, память воды, биорезонанс, биофизические поля. - ГеяЛибрис, София, 2006, с. 93.
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.
История появления и распространения
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.
Из чего делают наркотик
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 %).
Как выглядит
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.
Как употребляют
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.
Как действует
Кристалл действует на наркомана сильнее, чем другие наркотики (в два раза мощнее героина, в десятки раз превышает эффект кокаина). Препарат вызывает:
- Кайф.
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.
- «Турбо Кристалл» (приход).
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.
- Отходняк.
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.
Чем опасно вещество
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.
Признаки и симптомы приема
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:
- Гипертрофированные эмоции. Страх перерастает в паранойю. Злость проявляется в физическом насилии. Симпатия к противоположному полу слишком навязчивая.
- Наркоман под Кристаллом неконтролируемый, не воспринимает советы и просьбы, совершает неадекватные поступки.
- Лицо наркомана искажается неестественной мимикой, под Кристаллом происходит сильное расширение зрачков, взгляд кажется безумным.
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.
Возникновение и развитие зависимости
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.
Передозировка: признаки и первая помощь
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.
Последствия употребления
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.
Лечение
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).
Заключение
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?
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.
Малые кристаллы для Шейлы в Dragon Age: Origins:
- Маленький безупречный огненный кристалл - сила: 32; урон: 7,00; +3% к шансу крит. удара в ближнем бою, +4 к урону от любого оружия, +22,5% к урону от огня.
- Маленький безупречный ледяной кристалл - сила: 32; урон: 7,00; +2 к пробиванию брони, +10% к шансу крит. удара или удара в спину, +22,5% к урону от холода.
- Маленький безупречный электрический кристалл - сила: 32; урон: 7,00; +4 к ловкости, +6 к атаке, +22,5% к урону от электричества.
- Маленький безупречный природный кристалл - сила: 32; урон: 7,00; +4 к телосложению и к восстановления здоровья в бою, +22,5% к урону от сил природы.
- Маленький выщербленный духовный кристалл - сила: 20; урон: 5,50; +5% к урону от духовной магии.
- Маленький треснувший духовный кристалл - сила: 20; урон: 5,50; +10% к урону от духовной магии.
Большие кристаллы для Шейлы в Dragon Age: Origins:
- Большой треснувший огненный кристалл - телосложение: 20; броня: 10,80; +20 к устойчивости к огню.
- Большой треснувший ледяной кристалл - телосложение: 20; броня: 10,80; +20 к устойчивости к холоду.
- Большой треснувший электрический кристалл - телосложение: 20; броня: 10,80; +20 к устойчивости к электричеству.
- Большой треснувший природный кристалл - телосложение: 20; броня: 10,80; +20 к устойчивости к силам природы.
- Большой безупречный природный кристалл - телосложение: 32; броня: 16,20; +1 к телосложению, +3 к броне, +40 к устойчивости к силам природы, +15 к физической сопротивляемости.
- Большой треснувший духовный кристалл - телосложение: 20; броня: 10,80; +20 к устойчивости к магии духа.
- Большой чистый духовный кристалл - телосложение: 26; броня: 14,40; +30 к устойчивости к магии духа, +8% к шансу отразить враждебную магию, +5 к психической сопротивляемости.
- Большой безупречный духовный кристалл - телосложение: 32; броня: 16,20; +1 ко всем характеристикам, +40 к устойчивости к магии духа, +12% к шансу отразить враждебную магию, +15 к психической сопротивляемости.
