碘化银可用于人工降雨

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为什么碘化银撒在空中能人工降雨?
AgI不稳定,在空中分解需要吸热,使水蒸气遇冷凝结成水滴形成降雨,这是一个原因;另外,其产生的小颗粒可为水蒸汽提供附着点,也就是所谓的凝结核,使水蒸汽凝成水下落.
除了AgI分解吸热外还有更为重要的原因。
首先你想弄清楚这个问题就要清楚气体变液体的具体情况。
同液体一样气体液化是因为平均分子动能降的足够低,而导致分子的能量不足以维持其气体形态从而克服蒸汽压而液化,但首先要形成晶核才能保证气体或液体的顺利液化或凝固,一般由于溶液或气体中存在较大的分子团使得利于晶核围绕分子团而形成,所以一般向水溶液里加溶质可以使溶液的溶沸点上升超过纯水,也由于晶核可以由外界的条件促进形成所以存在过冷现象(即:高纯度的气体或液体(尤其是液体)当温度降到溶沸点以下还不会液化或凝固。所以高纯度的水可冷到-40℃才开始结冰!)。
如果你清楚上述理论的那就好说了。
因为正好的是AgI的Ag-I键的键长几乎等于水中H-O键的键长,所以导致水蒸气会以AgI为晶核而液化,正因为Ag-I键长的关系所以比其它的物资更容易使水蒸气液化。
就是因为上述的所有原因从而成为了人工降雨的最佳投放物之一。
Q
碘化银可用于人工降雨?
在科学技术水平很低的年代里,人类为了抵御旱灾,只能以一种敬畏的眼光来注视各种云的变化,期望它们带来雨水。原始人尝试过跳求雨之舞,我国农民也曾去过龙王庙,祷求龙王招云致雨……当然这些都不会有什么成效。随着生产、科学技术的发展,直到本世纪30年代,气象学家揭示了云雾降水的物理成因之后,40年代人工影响天气才真正建立在现代科学基础之上。
1933年瑞典气象学家贝吉隆提出冰晶效应冷云降水的理论,1938年英国人霍顿提出重力并增长暖云降水理论。这两个理论后来则成为冷云人工降水和暖云人工降水的理论基础。
雨是由云“变”来的。先出现云,然后才有水落到地球表面来,如同春天先于夏天一样的真实。能呈现千姿百态,变幻无穷,飘来飘去的云,就是由飘浮在空气中的无数小水滴、小冰晶或者由两者混合组成的可见聚合体。云滴的半径约在10—20m之间;雨滴的半径比云滴大得多,可以在100m到3.5mm之间。云滴究竟是怎样成长壮大成雨滴的呢?冷云即在0℃以下的云中,其云滴是由过冷水滴和冰晶组成。从通常压力下水的相图(见下图)可看出:冰的蒸气压曲线-OB比过冷水蒸气压曲线(液—气亚稳平衡线)-OF略低,也就是说,在同样的温度下,过冷水的饱和蒸气压大于冰的饱和蒸气压,因此,在单位时间内,从

冰面脱离到大气中的分子数比从水中逸出的分子数要少,这样,在冷云中,当相对湿度略低于100%时,冷云中冰晶周围的水汽将发生凝聚使冰晶不断成长,空气中的水汽量因凝聚而减少的部分,则将由冷云中水滴蒸发补充,水滴由于不断蒸发而变小。这种冰一水转化,称为冰晶效应。由冰晶效应形成的冰晶在上升气流托不住时,必将下落,在降落的过程中,又将会与小云滴发生重力碰并(即小云滴合并到大云滴中去),当下降到温度高于0℃的空气中,渐渐融化,最终以雨滴形式到达地面。这就是贝吉隆所提出的冰晶效应冷云降水理论基本内容。
从贝吉隆的冰晶效应冷云自然降水理论不难看出,冷云降水,主要看云中是否有足够的冰晶进行冰一水转化。冷云人工降水就是向冷云中补充冰晶,增强冰晶效应,形成降水。
干冰之所以用于人工降雨,就在于干冰在大气中汽化时的温度低达-79℃,在这低温条件下,水汽直接凝聚成冰晶,过冷水滴极易冻结,从而可形成大量冰晶。每克干冰在-10℃的气温下,可产生1011—1012个冰晶。
根据结晶学原理,晶体在形成过程中首先形成晶核,结构相似的物质由于可作为结构相似物质的晶核,因之可用作结构相似物质的晶种。水为共价化合物,在冰的结构中,氧原子系按六方ZnS中Zn和S原子的方式排列,且由于氢键的存在,使冰中水分子间O……O键长为2.76 。银的卤化物中,根据离子极化理论,在碘化银中,结合力主要是共价性的AB型的化合物,ZnS型是AB型共价化合物的主要存在形式之一,下表为ZnS型共价化合物:
表中Z代表立方ZnS型,W代表六方ZnS型,括号中的数字为键长A—B。
从上表中可看出属六方ZnS型的共价化合物有8种,AgI是这8种中的一种,但8种中键长与冰中O……O键长很相近似的则只有碘化银,可见,碘化银之所以能用于人工降雨,在于碘化银微粒结构与冰结构很相似,且每克碘化银在-10℃气温下产生的冰核大约1012~1014个,比干冰效率高,所以说它是一种很好的人工冰核,是冷云内人工产生冰晶的一种较好的物质,因此,它是一种冷云降雨的“催化剂”。
当然,还有象价格较低、成冰效率更高的四聚乙醛,也是一种很好的冷云降雨的“催化剂”,它在-10℃左右就能起到成冰晶核作用,-10℃时每克四聚乙醛约产生1010个冰核。至于暖云人工降雨的有关问题本文不再赘述。



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