Читать книгу О чем Эйнштейн рассказал своему повару - Группа авторов - Страница 14

«В моем рецепте помадки сказано: “растворите два стакана сахара в одном стакане воды”. Но ведь это не получится, так ведь?»

А почему вы не попробовали сделать так, как сказано в рецепте? Поставьте кастрюлю на слабый огонь, всыпьте в нее два стакана сахара, влейте один стакан воды и помешивайте. Вы увидите, что скоро весь сахар растворится.

Одна из причин этого «чуда» очень проста: молекулы сахара могут «протискиваться» в пространство между молекулами воды, так что на самом деле они не займут много дополнительного места. Если рассматривать воду на субмикроскопическом (не видимом в микроскоп) уровне, то она не является плотным рядом молекул, а, скорее, похожа на открытую решетчатую конструкцию, в которой молекулы связаны друг с другом спутанными нитями. Просветы в такой решетке способны вместить неожиданно большое количество растворенных частиц. Это касается и сахара, поскольку его молекулы имеют строение, которое способствует связыванию с молекулами воды (иначе говоря, созданию водородной связи), и именно поэтому сахар так хорошо смешивается с водой. С помощью нагревания можно добиться растворения более 2 кг сахара в одном-единственном стакане воды. Правда, к моменту замешивания последней порции сахара уже будет трудно понять, с чем имеешь дело: то ли с кипящим раствором сахара в воде, то ли с пузырящимся расплавленным сахаром, в котором есть немного воды. Вот так и появились сахарные леденцы.

Вторая причина этого явления состоит в том, что в двух стаканах значительно меньше сахара, чем может показаться. Молекулы сахара и тяжелее, и объемнее молекул воды, так что их будет меньше – хоть в килограмме, хоть в стакане. Кроме того, сахар имеет форму гранул, и когда вы насыпали его в стакан, его кристаллы не настолько плотно прилегают друг к другу, как представляется на первый взгляд. В результате один стакан сахара содержит лишь 4 % молекул, содержащихся в стакане воды. Это значит, что в нашем растворе двух стаканов сахара в одном стакане воды на одну молекулу сахара приходится целых двенадцать молекул воды.

Расположение молекул водорода и кислорода в структуре воды. Пунктирные линии изображают водородные связи между молекулами, которые постоянно разрушаются и восстанавливаются, большие шарики – кислород, маленькие шарики – водород