Структура воды в жидком состоянии

Особенности жидкой воды как растворителя зависят от строения ее молекул. Структуры льда и воды в значительной степени определяются водородными связями. В жидком состоянии вода ассоциирована в большей степени, чем другие гидриды, например, аммиак, фторово-дород, сероводород. Жидкая вода имеет квазикристаллическую структуру. Каждая молекула воды окружена четырьмя другими молекулами, располагающимися по вершинам тетраэдра. Ядра кислорода находятся в центрах этих тетраэдров. Расстояния между ближайшими молекулами 2,76 А. Образование водородных связей объясняет аномальные свойства воды. [c.38]

Наличие неподеленных пар электронов у кислорода и смещение обобществленных электронных пар от атомов водорода к атому кислорода обусловливает образование водородных связей между кислородом и водородом. Водородные связи обусловливают ассоциацию молекул воды в жидком состоянии и некоторые ее аномальные свойства, в частности, высокие температуры плавления и парообразования, высокую диэлектрическую проницаемость, максимальную плотность при 4°С, а также особую структуру льда. В кристаллах льда молекула воды образует четыре водородные связи с соседними молекулами, что приводит к возникновению тетраэдрической кристаллической структуры. Расположение молекул в таком кристалле отличается от плотной упаковки молекул, в решетке много свободных мест, поэтому лед имеет относительно невысокую плотность. [c.83]

Жидкое состояние характеризуется плотной молекулярной упаковкой. Свободный объем в жидкости много меньше свободного объема в газах. Для многих жидкостей характерно наличие областей упорядоченной структуры. Так, для воды характерным является наличие областей с льдоподобным каркасом, пустоты которого заполнены молекулами воды. Области упорядоченной структуры возникают и разрушаются в результате теплового движения молекул. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул в жидкости, как и в газах, равна ЯТ, следовательно, и средние скорости поступательного движения молекул в жидкости равны средним скоростям движения таких же молекул в газовом состоянии при той же температуре. [c.592]

Структура жидкой воды. Для объяснения аномальных свойств воды в жидком состоянии учеными созданы различные модели ее структуры. В основе многочисленных моделей жидкая вода рассматривается как кристаллическое вещество (жидкие кристаллы). Упорядоченное (кристаллическое) расположение частиц воды в жидком состоянии доказано экспериментально. Полагают, что прн плавлении льда его решетка частично разрушается и эти пустоты и ажурная структура льда заполняются освободившимися молекулами воды. Плотность жидкой воды вследствие этого увеличивается. Учеными подсчитано, что в жидкой фазе при 0°С несвязанные, заполняющие пустоты молекулы составляют около 16% от их общего количества. [c.9]

Углеводородные химические структуры, накапливающиеся в составе органического вещества, наиболее подвижны по сравнению с другими структурами, наиболее способны к переходу в жидкое состояние, а следовательно, к перемещениям, пли миграции в горных породах. Поэтому при первой же возможности начинается их отщепление, отделение от остальной части органического вещества с образованием уже самостоятельных молекул углеводородов и уход, или эмиграция этих углеводородов из мест их первоначального образования. Эмиграция (эвакуация) в основном идет параллельно с элизионным процессом, а углеводороды и другие вещества частично растворяются в воде и дальше перемещаются вместе с ней. Таким образом, и здесь вода играет важнейшую роль в судьбе нефти, так как без эмиграции углеводородов из мест их первоначального залегания нефть вообще ие может возникнуть. [c.38]

Эти свойства жидкой воды связаны с необычайностью ее структуры, которая и заключается в наличии водородной связи, образующейся в молекулах воды вследствие существования неподелен-ных электронных пар. Электронные пары расположены на двух орбиталях, лежащих в плоскости, перпендикулярной к плоскости НОН (рис. 1.5). За счет неподеленных пар электронов в каждой молекуле воды могут возникнуть две водородные связи. Еще две связи могут обеспечить два водородных атома. Таким образом, только одна молекула воды в состоянии образовать четыре водородных связи. Благодаря этому результирующее распределение зарядов в молекуле воды напоминает тетраэдр, два угла которого заряжены положительно, а два — отрицательно. Результирующий центр положительных зарядов находится посредине между протонами. Он отделен от результирующего центра отрицательных зарядов, расположенного вблизи атома кислорода с противоположной Т5Т протона стороны. Вследствие этого молекула воды оказывается электрическим диполем с дипольным моментом, равным Кл-м (отсюда и высокая диэлектрическая проницаемость воды, и связанная с ней способность растворять ионные вещества). [c.23]

КОМ. в случае воды это связано с рыхлой гексагональной структурой кристаллов обычного льда. Приближенное представление о такой структуре может дать рис. (У.б, а). Однако онО все-таки дает представление о наличии больших пустот при правильном расположении молекул воды в гексагональной решетке. При плавлении решетка разрушается и становится возможным более тесное расположение молекул (рис. У.б, б). Тем не менее элементы упорядоченной гексагональной структуры в непосредственной близости температуры плавления и в жидком состоянии еще сохраняются. С этим, по-видимому, связано другое уникальное свойство воды — уменьшение объема при нагревании от О до 4° С. [c.110]

Свойства воды интересуют научных работников различных специальностей — физиков, химиков, биологов, геологов До настоящего времени не разработана теория жидкого состояния II нет теории, объясняющей удивительные свойства воды, которые обычно классифицируются как аномальные по сравнению с аналогичными свойствами простых жидкостей. Именно этим свойствам обязаны многие геологические особенности Земли и сама жизнь Настоящая монография является первой книгой на русском языке, где систематически рассмотрены свойства молекулы Н2О, свойства пара, свойства различных кристаллов Н2О и свойства воды в жидком состоянии. Одна на глав книги посвящена природе водородной связи, которая наряду с особенностями структуры молекулы воды определяет свойства этой жидкости. [c.2]

Для многих жидкостей изменение энтропии испарения при температуре кипения равно 84—92 Дж/(К-моль) (правило Тру-тона). Это означает, что изменение степени порядка структур при переходе жидкого состояния в газообразное у многих ве ществ примерно одинаковое. Правило Трутона соблюдается, если состав жидкой фазы одинаков с составом пара вещества. У жидкостей, молекулы которых ассоциированы, Д5°исп больше, чем требуется по правилу Трутона, так как в теплоту испарения включается теплота, затрачиваемая на разрушение групп молекул. Так, для воды [c.32]

Как известно, для каждого типа молекул воды в области 3100—3800 см- должны наблюдаться по крайней мере три полосы поглощения (симметричные, асимметричные валентные колебания и обертон деформационных колебаний). Сдвиг частот валентных симметричных колебаний и валентных асимметричных колебаний ОН-групп молекул воды в растворах относительно соответствующих частот полос поглощения в спектре водяного пара зависит от величины энергии связи между молекулами воды и молекулами растворителя. Разность между частотами симметричных и асимметричных валентных колебаний определяется симметрией образующихся комплексов. В чистой воде, находящейся в жидком состоянии, все ОН-группы молекул воды приблизительно равноценны, разность частот симметричных и асимметричных колебаний близка к 100 см , но так как полосы имеют большую полуширину, то структура суммарной полосы проявляется весьма слабо. Однако даже при небольшой асимметрии в энергиях связи ОН-групп молекулы воды с окружением разность частот симметричных и асимметричных колебаний заметно увеличивается, и структура суммарной полосы фиксируется достаточно четко. При увеличении энергии связи молекул воды с окружением происходит не только сдвиг полос, но и изменение их относительной интенсивности и полуширины. [c.59]

Плавление льда и замерзание воды. При атмосферном давлении обычный лед плавится при 0 С. Соотношения, связанные с правилом фаз, были описаны для этого процесса в 14 гл. IV, ч. I. С точки зрения молекулярно-кинетической теории плавление льда происходит при той температуре, при которой тепловое движение частиц, усиливающееся с повышением температуры, становится способным разорвать часть водородных связей между молекулами. В результате структура льда разрушается и вода переходит в жидкое состояние. [c.10]

Вода в прочно адсорбированном состоянии обладает структурой, отличной-и от структуры обычной жидкой воды и от структуры обычного льда. Для молекул, находящихся в таком состоянии, переход к структуре льда мог бы потребовать разрыва сравнительно прочных связей или искажения валентных углов и не сопровождался бы повышением устойчивости структуры не только при 0 С, ио и при значительно более низких температурах. В тех же случаях, когда несколько более слабая связь адсорбированных молекул не будет препятствовать переходу их к структуре льда, выделение теплоты и изменение объема при этом процессе могут отличаться по величине от эффектов, наблюдаемых при кристаллизации льда из свободной воды, и соотношение между ними может быть иным. [c.36]

Атомы кислорода, лежащие в одной плоскости, образуют вершины не квадратов, а правильных шестиугольников, располагающихся слоями и определяющих гексагональную симметрию (см. гл. 4 4.6) кристаллического льда. Такое расположение молекул, приводящее к образованию многочисленных пустот, объясняет меньшую плотность льда по сравнению с жидкой водой, в которой около 15% молекул воды уходят из узлов кристаллической решетки и заполняют ее полости. Однако и в жидком состоянии вода сохраняет в основном надмолекулярную структуру льда. [c.122]

Одно и то же вещество в твердом и жидком состояниях имеет различную плотность. Обычно плавление сопровождается некото рым увеличением межатомных расстояний, понижением координа ционного числа, т. е. образованием более рыхлой структуры. Вследствие этого плотность жидкости, как правило, меньше, чем плотность соответствующего кристалла. Однако если кристаллы имеют недостаточно плотную упаковку (например, многие ковалентны кристаллы с тетраэдрическими связями), то при плавлении возможно увеличение координационного числа. Тогда плотность жидкого вещества больше плотности его кристаллов. Подобного рода аномалии обнаруживают, например, германий, кремний, галлий, висмут, вода и многие сложные полупроводниковые фазы. [c.240]

С точки зрения современной теории набухание и растворение ВМС рассматривается как процесс смешения двух жидкостей растворителя и ВМС, находящегося в переохлажденном жидком состоянии. При набухании ВМС молекулы растворителя проникают в глубь его. Этому способствует неплотная структура ВМС, состоящая из нитевидных и изогнутых макромолекул, переплетенных друг с другом. Молекулы низкомолекулярной жидкости, проникая вглубь, заполняют свободные пространства между макромолекулами, отодвигая их друг от друга и ослабляя межмолекулярное взаимодействие. Образовавшиеся щели заполняются новыми молекулами растворителя. В результате увеличивается объем и масса образца. Так, например, при набухании желатины в воде объем увеличивается в 14 раз. [c.379]

Число ближайших соседей у каждой молекулы в простом твердом кристаллическом веществе равно 12 (гл. 2), а в простой жидкости примерно 10,6, как удалось установить различными методами. Именно эта разница и предопределяет обычно наблюдаемое понижение плотности при плавлении. Вода необычна и в том отношении, что у нее как в твердом, так и в жидком состоянии число ближайших соседних молекул у каждой молекулы равно приблизительно четырем. Молекулярная структура жидкой воды не выяснена эта проблема остается одной из наиболее интересных и важных проблем структурной химии, ожидающих решения. [c.246]

Биохимики часто пользуются понятием структура воды , имея в виду способность больших групп молекул воды, находящейся в жидком состоянии (кластеров), образовывать льдоподобные структуры с помощью водородных связей. В обычном льду все молекулы воды связаны друг с другом водородными связями, причем каждые шесть молекул образуют шестичленное кольцо, напоминающее кольцо циклогексана. Такая структура характерна для всего кристалла льда, поскольку между молекулами воды соседних колец тоже образуются водородные связи. Каждый атом кислорода связан ковалентно с двумя атомами водорода и, кроме того, образует водородные связи с двумя атомами водорода других молекул воды. (Некоторые из таких водородны. с связей указаны на приведенном ниже рисунке пунктирными стрелками.) [c.246]

Любая теория жидкого состояния должна объяснять, в частности, следующие факты. За исключением воды, молярный объем любой жидкости приблизительно на 10% больше, чем у соответствующего твердого тела. Данные рентгеноструктурного анализа показывают, что в упорядочении структуры жидкого состояния участвуют лишь близко расположенные молекулы растворителя, а расстояния между соседними молекулами почти такие же, как и в твердом состоянии. Молекулы растворителя движутся не свободно, как в газообразном состоянии, а в потенциальном поле соседних молекул. Потенциальная энергия жидкого состояния выше потенциальной энергии твердого состояния этого же вещества примерно на 10%. Поэтому теплота плавления составляет около 10% от теплоты возгонки. Окружение каждой молекулы растворителя очень напоминает окружение молекулы твердого тела, однако в первом случае вместо некоторых соседних молекул имеются пустоты. В жидкости в окружении молекулы в среднем вакантно каждое десятое место. [c.25]

Распространяя такой подход на все остальные колебательные полосы воды, можно получить еш е пятую характеристику структуры воды. На этот раз удается установить два ее кинетических свойства. Как было описано выше (см. гл. III, п. 5), достаточно интенсивная при 5° С полоса трансляционных колебаний воды vj, положение максимума которой не зависит от температуры, при 50° С практически полностью исчезает (см. рис. 61). Выше было показано, что положение V7-полосы не зависит от размера комплекса (см. гл. III, п. 5). Энергия и силовая постоянная водородной связи, последняя из которых определяет частоту vy, при повышении температуры от 5 до 50° С почти не меняются (см. гл. III, п. 2 и гл. V, п. 3). Таким образом, исчезновение vr-полосы жидкой воды при нагревании ее на 45° можно объяснить только тем, что в результате указанного повышения температуры число водородных связей со временем жизни больше 1,5-10 сек уменьшилось на порядок. Этот вывод полностью согласуется с данными, полученными методом ядерного магнитного резонанса, по которым это время при нормальных условиях оценивается lO ii — 10 сек. Кроме того, из температурного поведения vt-полосы следует, что при 50° С практически не остается молекул воды, живущих в связанном состоянии хотя бы 2-10 сек. [c.153]

Одноатомные спирты содержат группы ОН в молекулах и, следовательно, также могут образовывать водородные связи. Однако поскольку здесь имеется один протон и одна неподеленная пара электронов кислорода, каждая молекула может образовывать водородные связи только с двумя другими молекулами. В результате образуются цепочечные агрегаты с метильными группами наружу. Структура получается довольно компактной, без пустот, и спирты не обладают такими аномальными свойствами, как вода. Многоатомные спирты (глицерин, этиленгликоль) имеют две и более гидроксильных групп на молекулу. Это приводит к образованию пространственной сетки водородных связей, и структура их в жидком состоянии более упорядочена, чем у одноатомных спиртов. [c.16]

При контакте с водой древесины, насыщенной гигроскопической влагой, происходит дополнительное поглощение воды. Эта избыточная вода наполняет капилляры первого порядка и рассматривается как свободная. Способность древесины из-за пористой структуры впитывать воду в жидком состоянии называют водопоглощением. Древесину, содержащую кроме связанной воды свободную воду, называют сырой древесиной. [c.261]

Согласно современным представлениям, из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состояниях, В жидком состоянии из молекул состоят только те вещества, которые находятся не в ассоциированном состоянии в твердом же состоянии из молекул состоят лишь те вещества, которые имеют молекулярную структуру, К ним относятся органические соединения и небольшое количество неорганических веществ (например кристаллический йод, твердый оксид углерода (IV), вода,,,). Абсолютное же большинство твердых неорганических веществ не имеют молекулярной структуры, существуя в виде кристаллических форм, образованных не молекулами, а другими частицами (атомами, ионами). К ним относятся металлы, оксиды, сульфиды, карбиды и многие другие соединения. [c.29]

На основании теоретических соображений о структуре воды и о взаимодействии ионов с водой Бернал и Фаулер [82a]i развили теорию таких свойств, как кажущиеся молярные объемы и теплоты гидратации ионов. Они показали, что в жидкой воде молекулы стремятся соединиться в группы, имеющие форму тетраэдров, в углах которых расположены атомы кислорода. Эта структура аналогична открытой тетраэдрической структуре льда [83]. В случае кристаллического состояния молекулы воды группируются вокруг ионов, и число молекул воды, находящихся в таком ориентированном состоянии, определяется пространственными условиями, которые зависят от относительных объемов молекул воды и ионов. [c.383]

Диссипативная структура — это особое состояние сильно неравновесной системы. В таких системах происходит интенсивный перенос энергии, сопровождающийся ее потерями. Это может быть перенос теплоты от нагретого тела к холодному через слой жидкости или передача механической энергии одного движущегося тела другому через слой жидкости или самой жидкой среде. Это может быть также химическая реакция или передача энергии переменного поля частицам феррита и т. д. Течение этих процессов может принимать своеобразный, регулярный характер. Предпочтительность регулярного течения процесса обусловлена тем, что при прочих равных условиях (например разности температур) скорость переноса энергии увеличивается за счет включения дополнительных механизмов переноса. Классический пример диссипативной структуры — регулярные ячейки конвективных потоков среды при теплопередаче, если нагретое тело расположено внизу, а холодное — вверху. В этом случае теплопередача интенсифицируется за счет конвективного переноса теплоты в дополнение к нормальной теплопередаче неподвижной теплопроводной средой. Обычные волны на поверхности воды служат другим примером диссипативной структуры. Здесь, наряду с пространственной регулярностью возмущений поверхности, возникает и регулярность изменения состояния поверхности во времени. Пример чисто временной регулярности дают некоторые колебательные химические реакции. Внешне периодичность реакции может проявлять себя в том, что цвет раствора периодически с частотой несколько раз в минуту изменяется, например, с красного на синий и обратно. Такие колебания продолжаются до окончания реакции, длящейся десятки минут. [c.680]

СТРУКТУРА ВОДЫ В ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ [c.8]

Таким образом, как вода, так и низшие спирты обладают способностью к образованию прочных водородных связей, имеют в жидком состоянии определенные и различные по пространственной конфигурации структуры молекулы их существенно отличаются размерами. Эти обстоятельства определяют сложность строения водноспиртовых растворов и характер межмолекулярных взаимодействий в них. [c.253]

Электропроводность воды чрезвычайно мала. Кристаллы воды образуют решетку молекулярного типа. Давление пара при различных температурах см. табл. IV.2 Приложения. Сравнительно высокая температура кипения воды объясняется особенностями ее структуры в жидком состоянии, сильным межмолекуляриым взаимодействием, вызванным преимущественно водородными связями. Плотность большинстна растворителей с повышением температуры уменьшается, тогда как плотность воды при повышении темпера-ож0 дд увеличивается, достигает максимальной величины при 4°С (1,000 г/см ) и уменьшается прн дальпеп-и повышении температуры. Значения [c.170]

Хотя отдельные положения теории Бернала и Фаулера при дальнейшем развитии экспериментальных методов исследования были пересмотрены, основные выводы об известном соответствии структур, возникающих из связанных между собой молекул в жидкой воде и во льду, пoлy fили подтверждение и при дальнейших исследованиях. В дальнейшем разными исследователями на основе результатов, полученных с помощью новых экспериментальных методов, были разработаны различные теории жидкого состояния воды, но ни одна из них не находится еще в достаточном согласии со всей совокупностью экспериментальных данных о свойствах воды. Можио считать, что в жидкой воде находятся в динамическом равновесии образования из тетраэдрически связанных молекул и частично или полностью свободные молекулы. [c.165]

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ — термодинамически устойчивое состояние веще-стпа, промежуточное по своим свойствам между жидким состоянием и кристаллическим. На диаграмме состояния Ж- к. всегда имеют четкую замкнутую область устойчивого существования. Известно около 3000 органических веществ, способных к образованию Ж- к. Молекулы этих веществ имеют удлиненную форму, а наличие боковых ответвлений сокращает область существования Ж. к. Для Ж. к. известны две структурные формы существования 1) нематическая форма, при которой молекулы вытянуты параллельно друг другу, и 2) смектическая форма, в которой молекулы образуют слои, располагаясь перпендикулярно к плоскости этих слоев. Некоторые коллоидные системы, например водные растворы мыл, дают образования типа Ж. к., называемые лиотропными. По мере увеличения количества растворителя система становится сначала смектической, затем нематической и, наконец, переходит в изотропную жидкость. В смектических мыльных растворах молекулы мыла образуют двойные слои, обращенные полярными группами к воде, выполняющей роль прослойки между этими двойными слоями. Наличие такой структуры объясняет моющее действие мыльных растворов. Исследование Ж- к. имеет важное значение для теории строения вещества и представляет большой интерес для техники, био-логин медицины. [c.97]

Н. А. Цытович (1945) впервые разработал общую теорию состояния и свойств воды в мерзлых грунтах и развил на этой основе теорию их механических свойств. Как было указано выше, он показал, в частности, что в мерзлых грунтах некоторая часть воды находится в устойчивом жидком состоянии при отрицательных температурах (принцип равновесного состояния воды и льда в мерзлых грунтах). Этот вывод он относит к воде, находящейся в состояниях, промежуточных между свободным и прочно адсорбированным. Нагревание (при отрицательных температурах) обратимо увеличивает количество такой жидкой воды, а охлаждение уменьшает его. Кроме температуры, количество жидкой воды зависит от химического состава и структуры грунта (рис. 26). Н. А. Цытович указывает при этом, что слои воды, находящиеся на расстоянии примерно полмикрона от поверхности минеральных частиц грунта, являются уже практически свободными они замерзают и оттаивают практически при 0° С. [c.37]

Однако известно уже несколько тысяч веществ, которые в жидком состоянии обладают, как и твердые кристаллы, анизотропными свойствами. Такие вещества называют жидкими кристаллами. Своеобразие структуры жидких кристаллов проявляется в том, что образующие их частицы могут свободно перемещаться друг относительно друга, при этом их ориентация сохраняется. Частицы или располагаются таким образом, что их оси ориентированы нитеобразно в одном направлении, или размещены в параллельных слоях, внутри которых движение частиц разупорядоченно. Первый тип жидких кристаллов называют нематическим или нитеобразным, второй — смектическим (смегма — мыло). Жидкокристаллическое состояние, реализуется, например при растворении в воде ацетата холестерина, олеатов калия и аммония, различных липидов, а также других веществ, как правило, органической природы, молекулы которых имеют нитеобразную структуру. Анизотропность жидких кристаллов влияет на их электрические, оптические и магнитные свойства. [c.75]

Хотя водородные связи слабее ковалентных и ионных, они значительно прочнее вандерваальсовых связей и обусловливают ассоциацию молекул воды в жидком состоянии и некоторые аномальные свойства воды, в частности высокие температуры плавления и парообразования, высокую диэлектрическую проницаемость, максимальную плотность при 4 °С, а также особую структуру льда. В кристаллах льда молекула воды образует четыре водородные связи с соседними молекулами воды (за счет двух неподеленных электронных пар у кислорода и двух протонов), что обусловливает возникновение тетраэдрической кристаллической структуры льда. Расположение молекул в таком крис-. талле отличается от плотной упаковки молекул, в решетке много свободных мест, поэтому лед имеет относительно невысокую плотность. При высоких давлениях (выше 200 МПа) обеспечивается более плотная укладка молекул воды и возникает еще несколько кристаллических модификаций льда. При плавлении происходит частичное разрушение структуры льда и сближение молекул, поэтому плотность воды возрастает. В то же время повышение температуры усиливает движение молекул, которое снижает плотность вещества. При температуре выше 4 °С последний эффект начинает превалировать и плотность воды понижается. [c.372]

Такие структуры имеются в воде, каждая молекула которой обладает двумя атомами И и двумя неподеленными электронными парами от атома кислорода О. Молекулы Н2О объединяются в ажурные тетраэдрические структуры. В вершинах тетраэдров находятся атомы О, от которых под,углами, близкими к 109° (вследстйие хр -гибридизации четырех орбиталей кислорода), расходятся четыре связи — две атомные и две водородные. Атомы кислорода, лежаш,ие в одной плоскости, образуют вершины не квадратов, а правильных шестиугольников, располагающихся слоями и определяющих гексагональную симметрию (см. гл. IV, 5) кристаллического льда. Такое расположение молекул, приводящее к образованию многочисленных пустот, объясняет меньшую плотность льда по сравнению с жидкой водой, в которой около 15% молекул воды уходят из узлов кристаллической решетки и заполняют-ее полости. Однако и в жидком состоянии вода сохраняет, в основном, структуру льда. [c.95]

В нижнем цилиндре высокожирные сливки, охлаждаясь до температуры кристаллизации глицеридов (22...23 °С), сохраняют свойства эмульсии. Температура рассола в нижнем цилиндре -1...-3 °С, в среднем -3...-5 °С. В среднем цилиндре начинается процесс структурообразования жир из жидкого состояния переходит в вязкопластичное и отвердевает в течение 5... 20 с. Продукт в среднем цилиндре охлаждается до 11... 13 °С. В верхнем цилиндре вследствие механического воздействия в течение 150...250 с продукт приобретает мелкокристаллическую структуру и пла стическую консистенцию. Температура продукта в верхнем цилиндре вследствие охлаждения водой при температуре 7...9 °С даже повышается на 1...2 °С. Вьщеление тепла при механическом воздействии превышает отвод через стенку цилиндра к охлаждающей воде. [c.575]

В гидрогелях поры между частицами заполнены интермицеллярной водой. Ее количество может изменяться в широких пределах. В процессе сушки объем гелей уменьшается и достигается окончательная пористая структура ксерогелей. Поверхность частиц гелей поликремниевой кислоты покрыта слоем гидроксильных групп, являющ,их-ся концевыми для внутричастичных полимерных силоксановых цепочек. Такое строение поверхностей гелей кремниевой кислоты способствует образованию водородных связей с водой, спиртами и карбоновыми кислотами. Это взаимодействие может возникать как при адсорбции паров веш,еств на ксерогелях, так и при пропитке их этими веш,ествами в жидком состоянии. [c.244]

Объектом изучения теории жидкостей до настоящего времени являлись в основном жидкости, называемые простыми это системы из сферически симметричных неполярных частиц, взаимодействия между которыми носят дисперсионный характер. К простым жидкостям, строго говоря, относятся только сжиженные благородные газы. С некоторым приближением можно включить в группу простых жидкостей также чистые жидкие металлы, жидкости, состоящие из двухатомных молекул (по-видимому, эти молекулы становятся подобными сферически симметричным благодаря вращению), В последние годы появились работы, в которых строгими методами (в частности, с помощью теории возмущений) изучают жидкости, образованные несферическими частицами, полярными молекулами. Особое положение в теории жидкостей занимает вода — система с межмолекулярными взаимодействиями чрезвычайно сложного характера (водородные связи, сильные ван-дер-ваальсовы взаимодействия). Интерес к изучению воды и водных растворов необычайно возрос в последнее время в связи с тем, что имеется непосредственная связь между проблемой состояния воды в растворах и проблемой биологических структур. Теории жидкой воды и водных растворов основаны почти исключительно на модельных представлениях. Такой подход в большой степени оправдывается явно выраженной квазикристалличностью воды при невысоких температурах, [c.362]

В варианте нормальнофазовой бумажкой хроматографии жидкой Нс]> является вода, сорбированная в виде тэнкого слоя на волокнах и находящаяся в порах гидрофильной б>-маги (до -25% по массе). Эта связаннач вода по своей структуре и физическому состоянию сильно отличается о г обычной жидкой воды. В ней и растворяются компоненты разделяемые смесей. [c.279]

Когда вода замерзает, она расширяется и поэтому лед плавает на поверхности воды. Под действием межмолекулярных сил молекулы воды во льду ориентируются в соответствии с направлениями своих диполей (см. рис. 8.21) таким образом, что каждая отдельная молекула оказывается тетраэдрически связанной с четырьмя другими молекулами диполь-дипольными взаимодействиями, а именно водородными связями. Две из этих соседних молекул связаны с атомами водорода данной молекулы, а две другие связаны с ее атомом кислорода своими атомами водорода. Такое расположение молекул воды приводит к возникновению протяженной трехмерной структуры, которая состоит из гофрированных шестичленных циклов, образованных молекулами воды занимаемый ими объем превосходит объем, занимаемый молекулами воды в жидком состоянии, чем и объясняется расширение воды при ее замерзании. При высоких давлениях описанная структура льда разрушается, и вследствие этого происходит понижение температуры его плавления. [c.143]

Само по себе существование незамерзающих прослоек между льдом и твердой поверхностью связано с действием поверхностных сил. По сути дела, эти прослойки представляют собой граничнуну фазу льда, структура которого настолько изменена под действием поверхности, что осуществляется переход из кристаллического в аморфное, жидкое состояние. Отличительной чертой является при этом наличие фазовой поверхности раздела между льдом и жидкой незамерзающей прослойкой, что позволяет говорить о ее определенной толщине, являющейся функцией температуры и давления к = к р, Т). При Т То, где Т — температура плавления льда, к- оо. При понижении температуры (при Т < Т ) толщина незамерзающей прослойки уменьшается. Для воды, например, значения к, не превосходят монослоя молекул при АТ = У,, — Г 15 -н 20° С. Поэтому эффекты, связанные с присутствием незамерзающей воды в пористых телах, проявляются особенно заметно при температуре, близкой к Та, т. е. вблизи фронта промерзания. [c.338]

Структурные изменения в скидкам состоянии. За некоторым важным исключением, таким, как элементная S и Н2О, изменения в структуре, имеющие место между точками плавления и кипения, были исследованы довольно плохо. Температурные изменения кривых радиального распределения простых атомарных жидкостей выявляют лищь вариации в среднем числе соседей на различных расстояниях. С другой стороны, структурные изменения в жидкой сере являются гораздо более сложными и уже были предметом многих исследований. Полная структурная химия элементной серы кратко описана в гл. 16 она дает пример раскрытия циклических молекул (Sa или Ss) в цепи с последующей полимеризацией в более длинные цепи. Замечания о структуре воды включены в гл. 15. [c.38]

Состояние адсорбированной воды в пленке толщиной только в несколько молекул можно представить в виде различных ситуаций. Плустер и Гитлин [28] измерили теплоемкость пленок воды, адсорбированных на кремнеземе. В данном положении надо учитывать также существование границы раздела фаз жидкость— пар с некоторым поверхностным натяжением, которое отсутствует, когда поверхность кремнезема погружена в объем жидкой воды. В случае тонких пленок толщиной только 50—75 А наблюдается максимум теплоемкости при температуре ниже 0°С, и фазовый переход лед—вода при этом подавляется. В таких тонких пленках, лежащих между границами раздела фаз твердое тело—жидкость и жидкость—пар, силанольная поверхность, по-видимому, оказывает воздействие на структуру воды на расстоянии в несколько молекулярных диаметров от поверхности при температуре около 0°С, когда, как известно, происходит образование сильных водородных связей. [c.865]

Строение химических соединений имеет большое значение. Теории приемлемы лишь тогда, когда они объясняют наблюдаемые явления наличие веществ, свойства которых либо не согласуются с теорией без значительных натяжек, либо прямо противоречат ей, является вызовом теории. Фтористый водород служит одним из немногих примеров подобных веществ. Различие и сходство в свойствах воды и жидког о фтористого водорода играют важную роль для разработки теории жидкого состояния. Как было установлено [23], упругость пара жидкого фтористого водорода может быть вычислена на основе учета равновесия между мономером и полимерами. Структура полимеров до настоящего времени еще не выяснена, хотя ее изучали как электронографически [1], так и рентгенографически [9]. [c.25]

Можно выделить две группы моделей модели двух структур и двух состояний. В первой учитывается кооперативный характер образования водородных связей в воде. К этой группе относится модель мерцающих кластеров или айсберговая модель, предложенная Франком [43], в которой вода рассматривается как идеальная смесь участков льдоподобной структуры с четырежды связанными молекулами воды и участков без водородных связей с более компактным расположением молекул. Основное отличие структуры жидкой воды от льда заключается в разрыве части связей иод действием усиленных тепловых колебаний решетки. При комнатной температуре в воде часть водородных связей разорвана. Однако равномерное распределение разорванных связей по всему объему воды невыгодно из-за кооперативного характера образования водородных связей. Образуются мнкрообласти, содержащие ассоциаты с максимальным числом водородных связей на молекулу, а следовательно, со структурой, близкой к структуре льда, обеспечивающей максимальное число связей, находящихся в равновесии со свободными молекулами воды. Локальные флуктуации энергии приводят к распаду кластеров и образованию новых упорядоченных ассоциатов — кластеров, время жизни которых порядка 10 сек. [c.9]

Полинг считал, что клатратные клетки в структуре воды также представляют собой пентагональные додекаэдры [И], однако рентгепоструктурные исследования не подтвердили этих предположений. Данные рентгеноструктурпых изменений жидкой воды скорее согласуются со структурой, предложенной для объяснения свойств воды О. Я. Самойловым [18]. В структуре модели жидкой воды О. Я. Самойлова предполагается, что равновесная взаимная ориентация молекул воды, связанных водородными связями, существующая в структуре льда I, при плавлении частично разрушается. Молекулы воды, обладающие избытком энергии, при этом мигрируют в полости льдоподобной структуры, заполняя в ней около 50% объема всех пустот. Стесненность движения этих молекул в пустотах деформированной льдоподобной структуры отличает его от движения изолированных молекул в газообразном состоянии. Близкие представления развиваются также в работе Грётхейма и Крог-Му [19]. Г. А. Крестов [2] считает, что модель О. Я. Самойлова наиболее близко отражает реальную структуру жидкой воды. [c.11]

Одно замечание общего характера следует сделать относительно воды, являющейся очень распространенным растворителем, особенно в живых системах. При комнатных температурах вода довольно близка к своей точке замерзания. В концентрированных водных растворах, особенно в коллоидальных растворах и в растворах анизотропных молекул в воде (лиотропные жидкие кристаллы), влияние растворенного вещества на структуру воды может оказаться таким, что она приблизится к структуре льда. В воде могут появиться кристаллики (кластеры), имеющие структуру льда. Количество этих кристалликов, или кластеров, увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества и приближает структуру воды в растворе к структуре льда. Вязкость воды увеличивается, у раствора появляется пластичность, и он постепенно приобретает свойства твердого тела. Постепенное появление свойств твердого тела у раствора по мере увеличения его концентрации иллюстрируется рис. 2.21, на котором приведена найденная экспериментально зависимость величины мёссбауэровского поглощения (присущего твердому состоянию вещества и отсутствующего в жидкостях) от концентрации растворенного в воде вещества (см. также раздел 3.6). [c.35]