தண்ணீரின் வினோதமான சில பண்புகளுக்கான காரணம் என்ன?

உதாரணமாக, தண்ணீரின் அடர்த்தியைக் கூறலாம். பொதுவாக, திரவங்களைக் குளிரச் செய்தால் அவற்றின் அடர்த்தி கூடிக்கொண்டே போகும். ஆனால், தண்ணீரின் அதிகபட்ச அடர்த்தியானது சுமார் 4 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் இருக்கும்போதுதான் உருவாகிறது.

தண்ணீரை பூஜ்ஜியம் டிகிரி வெப்பநிலைக்கு கீழே கொண்டுபோனால் அது ஐஸ் கட்டியாக உறைந்துபோய்விடும். ஆனால் ஐஸ் கட்டியின் அடர்த்தியானது திரவத் தண்ணீரின் அடர்த்தியை விட குறைவு. அதனால்தான் ஐஸ் கட்டியை தண்ணீரில் போட்டால் அது மிதக்கிறது. மேலும், நீர்நிலைகள் மேலிருந்து கீழாக உறைந்துபோகின்றன.

இது தவிர, பிற திரவங்களுடன் ஒப்பிடுகையில் தண்ணீருக்கு மிக அதிகமான புறப்பரப்பு விசை (Surface tension) உண்டு. தண்ணீரின் மூலக்கூறு களுக்கு இடையிலான இழுவிசை அல்லது அவை ஒன்றை ஒன்று இறுகப்பற்றிக்கொண்டு இருக்கும் தன்மையே தண்ணீரின் புறப்பரப்பு விசைக்குக் காரணம்.

உதாரணமாக, தண்ணீரின் மிக அதிகமான புறப் பரப்பு விசை காரணமாகவே தண்ணீர் சிலந்திகள் (water spiders) எனப்படும் ஒருவகையான பூச்சிகள் தண்ணீருக்கு மேலே நடந்து செல்வது சாத்தியமாகிறது.

அடுத்ததாக, தண்ணீரின் மிக அதிகமான கொதிநிலை (high boiling point) அதன் வினோதங்களில் முக்கியமானது. அதுமட்டுமல்லாமல், பிற திரவங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், மிக அதிகமான வேதியியல் பொருட்களைக் கரைக்கும் திறன் தண்ணீருக்கு உண்டு.

தண்ணீரின் இத்தனை வினோதங்களுக்குமான காரணங்களைக் கண்டறிய வேண்டுமென்றால், அதனை மூலக்கூறு அளவில் ஆய்வு செய்தாக வேண்டும். அறை வெப்பநிலை மற்றும் உறைநிலையில் இருக்கும்போது தண்ணீரின் மூலக்கூறுகள் நான்முக (tetrahedral) அமைப்பில் இருக்கும் என்கிறது அறிவியல்.

அதாவது, தண்ணீரில் உள்ள மூலக்கூறு ஒவ்வொன்றும் நான்கு பிற மூலக்கூறுகளுடன் இணைப்பில் இருக்குமாம். சாய்ந்த நிலையில் இருக்கும் ஒரு பிரமிட் போல என்று வைத்துக்கொள்ளுங் களேன். இத்தகைய மூலக்கூறு அமைப்புகொண்ட தண்ணீரின் வினோத பண்புகளுக்கான அறிவியல் காரணங்களைக் கண்டறிய, இங்கிலாந்தில் உள்ள பிரிஸ்டல் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் ஜப்பானில் உள்ள டோக்கியோ பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள் சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் மற்றும் கம்ப்யூட்டர் மாடலிங் ஆகிய தொழில்நுட்பங்களின் உதவியுடன், தண்ணீரின் பிரமிட் வடிவ அமைப்பில் சில மாற்றங்களைச் செய்தனர்.

அதாவது, தண்ணீரின் பிரமிட் மூலக்கூறு அமைப்பில் ஏற்படுத்தப்பட்ட மாற்றங்கள் மூலமாக, தண்ணீரின் பண்புகளை பிற திரவங்களின் பண்புகள் போல விஞ்ஞானிகள் வெற்றிகரமாக மாற்றினர். உதாரணமாக, ஐஸ் கட்டியை தண்ணீரில் போட்டால் அது மூழ்கி அடியில் கிடப்பது போல தண்ணீரின் பல பண்புகள் மாறியது இந்த ஆய்வில் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

மேலும், தண்ணீரின் பிரத்யேகமான நான்முக அல்லது பிரமிட் வடிவ மூலக்கூறு அமைப்பே அதன் வினோதமான பண்புகளுக்குக் காரணம் என்கிறது இந்த ஆய்வினை மேற்கொண்ட ஆய்வாளர் ஜான் ரஸ்ஸோ தலைமையிலான ஆய்வுக்குழு என்பது இங்கு குறிப்பிடத்தக்கது.

தண்ணீரானது விசேஷமான இந்த பிரமிட் வடிவ மூலக்கூறு அமைப்பில் இல்லாமற் போயிருந்தால் பூமியில் உயிர்களே தோன்றியிருக்காது என்று கூறப்படுகிறது. அதாவது, தண்ணீரானது சுலபமாக அழுத்தத்துக்கு உள்ளாவது இல்லை என்பதாலேயே, நம் உடலில் ஓடும் ரத்தமானது, அதீத அழுத்தத்திலும், பல்வேறு ரத்த உயிரணுக்களைத் தாங்கி ரத்த நாளங்கள் வழியாக சுலபமாக பாய்ந்தோடுவது சாத்தியமாகிறது.

மிக முக்கியமாக, தண்ணீரானது ஒரு சிறந்த கரைதிரவமாக இருப்பதனாலேயே, நம் உடலிலுள்ள தண்ணீரில் ஊட்டச்சத்துகள் கரைந்து நம் உடல் செயல்பாடு சாத்தியமாகிறது. ஐஸ் கட்டி வடிவில் இருக்கும் தண்ணீரானது குறைந்த அடர்த்தி கொண்டு இருப்பதாலேயே ஏரிகள், நீர்நிலைகள் அடியில் இருந்து உறைந்து போகாமல் இருக்கின்றன. அதனால் அதில் வாழும் உயிர்களும் இறந்துபோகாமல் உயிர் வாழ்வது சாத்தியமாகிறது.

இறுதியாக, தண்ணீரின் குறைந்த அடர்த்தி காரணமாகவே அது உறையும்போது விரிவடைகிறது என்றும், அதன் காரணமாகவே பாறைகளுக்குள் கசிந்து உள்நுழையும் தண்ணீரானது உறையும்போது விரிவடைந்து அந்த பாறையையே உள்ளிருந்து உடைத்தெறிந்து பூமியின் பரிணாமத்துக்கு வழிவகை செய்துள்ளது என்றும் விஞ்ஞானிகள் கூறுகின்றனர்.

- தொகுப்பு: ஹரிநாராயணன்