Структура и физические свойства воды ъ Структура воды

В этой главе собраны работы, посвященные исследованию физических свойств воды в различных модельных и природных дисперсных системах, а также вблизи активных групп макромолекул и биополимеров. Сопоставление данных, полученных разными методами и для разных объектов, приводит к общему выводу об отличиях свойств воды в граничных слоях от ее свойств в объеме. Характер этих изменений существенным образом зависит от природы воздействующих на воду групп и поверхностей. Наиболее сильное влияние на структуру воды оказывают заряженные центры и полярные группы, способные к образованию водородных связей с молекулами воды. При этом оказываются важными эпитаксиальные эффекты — число и характер расположения активных центров на твердой поверхности. [c.6]

По мере заполнения активных центров в процессе увлажнения структура связанной воды все более приближается к структуре свободной воды. Активные центры псе меньше влияют на упорядочение молекул воды, а молекулы из ближайшего окружения воздействуют на них все больше. Физические свойства воды выравниваются, [c.59]

Состав и структура. Три изотопа водорода ( Н, р и Т) и три стабильных изотопа кислорода ( 0, О и 0) в различных сочетаниях могут образовывать 18 изотопических разновидностей воды с молекулярными массами от 18 до 24 (Тг О). Так как природные воды содержат Т и О в виде следов, то их изотопный состав характеризуется лишь девятью компонентами (табл. 18), относительное содержание которых близко к содержанию тех 1 ли иных элементов в морской воде. Земные воды состоят из легкой воды, тяжелой воды по кислороду и тяжелой воды по водороду. Обычно под тяжелой водой подразумевают воду состава DaO с молекулярной массой, равной 20. Органолептически ее нельзя отличить от воды обычной, но в физических свойствах имеются некоторые различия (табл. 19). [c.214]

Своеобразие физических свойств воды обусловлено ее специфической структурой, порожденной электронной конфигурацией молекул НаО, действием водородных связей между ними, направленностью этих связей. [c.226]

Возможно изменение свойств собственно воды. Вода и водные растворы, в силу того, что они образованы заряженными частицами и молекулами, обладающими ди-польным моментом, имеют четко выраженную стр т туру. Структура - следствие взаимодействия элементов системы. Изменение условий, например воздействие магнитного поля, должно приводить к изменению взаимодействия элементов структуры, к изменению внутренней энергии системы, что ведет к изменению агрегации молекул воды либо к изменению физических свойств воды, а именно - структуры плотности ее, поверхностного натяжения, вязкости и других свойств. [c.31]

В первом томе собраны химические, гравиметрические, спектральные и другие физические методы определения воды, а также методы, основанные на различных приемах фракционирования смесей. Вводная первая глава Структура и физические свойства воды содержит данные о различных состояниях воды, природе межмолекулярных взаимодействий, а также о некоторых физических свойствах воды, которые можно использовать для аналитических целей. Более подробно с этими вопросами читатели могут ознакомиться в цитированной литературе. В первом томе имеется много ссылок на работы, в которых применяется титрование реактивом Карла Фишера. Это самый распространенный метод определения воды, и поскольку используемая в нем реакция является стехиометрической, этот метод служит калибровочным для многих других методов. Калибровка имеет очень большое значение при использовании спектральных и некоторых других методов, пра- [c.6]

Другим методом, позволившим выяснить структуру, физические свойства сорбированной влаги, является диэлектрический метод [28— 31]. Большая серия экспериментов с торфом, крахмалом, целлюлозой [25, 32—39) показала, что первоначально молекулы воды сорбируются в отдельных пустотах — микропорах, соизмеримых с размерами молекул воды. В связи с большим временем жизни сорбция молекул воды происходит с большей вероятностью в микропорах с образованием отдельных их ассоциатов ( роев , гроздей [40, 411) из нескольких молекул, чем на периферийных участках. При неполном заполнении [c.72]

В классификации Кульского [1], истинно растворенные примеси воды подразделены по характеру их поведения в процессах очистки воды на молекулярно растворенные (газы и органические соединения с малодиссоциированными группами) и ионно растворенные (главным образом, минеральные соли). Характерные свойства последних — ярко выран енная способность к гидратации и заметное влияние на структуру и физические свойства воды. [c.38]

Особенно показательно сопоставление структур и физических свойств воды и диметилового эфира. В жидкой воде молекулы держатся вместе благодаря диноль-дипольным взаимодействиям между положительными атомами водорода и отрицательными атомами кислорода. Форма молекулы воды допускает разнообразные расположения в молекулярных агрегатах лишь бы только частичные заряды были обращены к (противоположным) зарядам близлежащих молекул. В молекулах диметилового эфира эти частичные заряды загорожены относительно неполярными углерод-водородными связями. Отсюда следует, что диполь-дипольные взаимодействия должны преодолевать большие расстояния и их эффект соответственно уменьшается. Модели молекулярных агрегатов воды и эфира изображены на рис. 7.4. [c.161]

Широкое внедрение полимерных материалов в различных областях народного хозяйства поставило перед исследователями принципиально новую задачу — изучить состояние, структуру и диффузионные свойства воды в полимерной матрице. Действительно, изделия на основе полимеров при эксплуатации и хранении часто находятся в контакте с газообразными и жидкими водными средами, в результате чего изменяются их физико-химические, электрические и механические свойства. Вода, диффундирующая в полимер, изменяет его физическое состояние (пластификация), а при наличии связей, подвергающихся гидролизу, вызывает деструкцию полимерной цепи, что ухудшает свойства материала, определяемые его высокой молекулярной массой. Вода может вступать в реакцию с полимером и без разрыва полимерной цепи, однако свойства нового полимера, полученного при полимераналогичных превращениях, отличаются от свойств исходного. Для всех биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды) вода является непременным компонентом и часто абсолютно необходима для проявления их биологических свойств. [c.5]

Благодаря термическому движению водородные связи в жидкой воде, по-видимому, непрерывно разрушаются и вновь восстанавливаются. Следовательно, каждое физическое свойство воды может отражать в соответствии с временной шкалой наблюдений и усреднения процесса по объему различные особенности локальной структуры. Каждая модель вносит свой вклад в лучшее понимание структуры воды. [c.13]

Всеобщее использование и практическая важность воды оправдывает, безусловно, изучение структуры именно водных растворов, равно как и реакций комплексообразования, протекающих в воде. Кроме того, обширные сведения о различных химических и физических свойствах воды упрощают, естественно, изучение по фавнению с работами в неводных средах. Тем не менее полное понимание сложных систем в любых растворах просто невозможно без изучения влияния различных растворителей на растворенные в них частицы. [c.12]

И вот оказывается, что смысл генетического кода удается раскрыть, исходя из соображений, не имеющих на первый взгляд никакого отношения к белкам и нуклеиновым кислотам. Структура генетического словаря определяется особенностями строения и физических свойств воды. [c.286]

Физические свойства и структура. Окись углерода — бесцветный газ, не имеющий запаха. При комнатной температуре окись углерода из-за низкой критической температуры не может быть превращена в жидкость только за счет повышения давления. В воде окись углерода растворяется очень мало (2,3 об.% при 20°). Остальные физические константы окиси углерода представлены в приводимой ниже таблице. Можно видеть, что физические свойства очень близки к свойствам молекулярного азота. Это сходство объясняется тем, что оба вещества имеют одинаковый молекулярный вес и одинаковое число электронов в их молекулах, а именно 14 электронов изоэлектронные молекулы, по Лэнгмюру). [c.479]

Качество известковых пород как цементного сырья сильно зависит от их физических свойств и структуры. Мел в силу его большой мягкости, высокой природной влажности и легкой размывае-мости водой легко перерабатывается в болтушках по мокрому способу. Прочие, более плотные разновидности известковых пород в зависимости от их влажности, а также влажности глинистого компонента могут подготавливаться по мокрому или сухому способу. Известковый туф и известняк-ракушечник легко разрабатываются и с технологической точки зрения являются такими же ценными видами известкового сырья, как мел и известняк. [c.202]

Для перехода поровой воды в гидрат нужны более низкие температуры или более высокие давления, чем при свободном контактировании. Отличие условий перехода поровой воды в гидрат от свободной обусловлено спецификой ее физических свойств и структуры. Физическое состояние воды, насыщающей горные породы, неодинаково. Свободная вода перемещается в породе при любых, даже очень малых градиентах напора и может удаляться под действием силы тяжести. Капиллярная вода удерживается в породе физико-механическими связями в капиллярах / >10-=> мм. Она способна передавать гидродинамическое давление, при смачивании не выделяет тепла. Связанная вода образует сорбированные водные оболочки, непосредственно примыкающие к зернам породы, при образовании которых выделяется тепло. На поверхности земли она удерживается физико-химическими силами. [c.153]

Особенность протона, отличающая его от всех заряженных ионов в воде, состоит в том, что он не имеет электронов вокруг ядра, так что его радиус равен 10 см, т. е. на пять порядков меньше, чем радиус обычных ионов. Поэтому перенос протона от молекулы к молекуле происходит без перестройки электронных структур и без участия сил отталкивания между электронами (Белл, 1977). В определенном смысле физические свойства протонов в воде совпадают с физическими свойствами элементарных частиц. [c.103]

В книге рассматриваются вопросы развития учения о водообмене растений, структуры и физических свойств воды, ее состояния в растительной клетке, термодинамических показателей состояния воды в растении, водообмена клеток и его регуляции, транспорта воды в растении. Изучены экология и эволюция водообмена растений, водообмен и продуктивность растений. Описаны методы изучения водного обмена растений. [c.2]

В пользу подобного утверждения также говорят все известные результаты физических исследований структуры и свойств воды. Если сравнить известные функции радиального распределения (ФРР) для воды (например [ 125]) со структурными характеристиками льдов [126], то можно убедиться, что максимум ФРР воды (2,96А) строго совпадает с расстоянием в структуре льда VII (2,96A). Аналогичное сопоставление можно провести и для структуры льда VI (3,51A) в сравнении с теоретическим расчетом ФРР воды [125]. [c.55]

Структура и физические свойства жидкости зависят от химической индивидуальности образующих ее частиц, а также от характера и интенсивности сил, действующих между ними. Для воды, как мы видели, большую роль в ассоциации молекул в комплексы играют водородные связи. У неполярных молекул взаимодействие и взаим- [c.119]

Исследования состояния влаги в пористых телах давно уже привели к выводу об особом характере ее свойств вблизи поверхности частиц и о существовании так называемой связанной воды в дисперсных системах [1]. Отличия связанной воды от свободной объясняются перестройкой сетки межмолекулярных водородных связей в ее структуре под влиянием поля поверхностных сил. Моделирование структуры воды численными методами Монте-Карло и молекулярной динамики позволило получить некоторые количественные характеристики структурных изменений вблизи твердых поверхностей различной природы. При этом межмолекулярная водородная связь описывается различными потенциалами, правильность выбора которых проверяется путем сравнения рассчитанных и экспериментальных физических констант объемной воды. Поскольку численным методам посвящен ряд специальных статей этой монографии, остановимся только на основных результатах, важных для дальнейшего обсуждения. [c.7]

Исследования трех американских университетов, проводимые в течение пяти лет, показали, что такие физические свойства жидкости, как вязкость, плотность и поверхностное натяжение, не оказывают существенного влияния на степень перемещивания жидкости на барботажных тарелках. Поэтому изучение структуры потока жидкости проводилось на системе воздух -вода. [c.110]

Изменение физических свойств воды — ее структуры, плотности, поверхностного натяжения, вязкости и др. при воздействии магнитного поля зависит от магнитной восприимчивости воды и содержания в ней ионов. Оценить теоретически магнитную восприимчивость, поляризационный магнитный момент и энергию взаимодействия (в нашем случае — гидратация ионов воды) позволяют методы физической химии. Кроме того, поляризационный момент молекулы зависит от направления линий магнитного поля, то есть имеет место анизотропия диамагнитной восприимчивости многоатомных молекул. На практике анизотропия молекул означает, что поляризация различных молекул и ионов возможна при воздействии магнитного поля изменяющихся направлений — переменного магнитного поля. Исходя из этого для снижения коррозионной активности одной жидкости (в данном эксперименте для пластовой воды горизонта Сеноман) достаточно воздействия магнитного поля постоянного направления, для другой (подтоварная вода с ЦПС БКНС-3) — переменного магнитного поля. [c.71]

При образовании водородной связи таким образом, для образования водородной связи в этом случае требуется только наличие электроотрицательного элемента, который будет служить акцептором водорода. Молекула типа фтористого водорода Н—К может быть как донором, так и акцептором протона. Вследствие этого молекулы НК образуют между собой прочные водородные связи. Необычно высокая по сравнению с другими галогеповодоро-дами температура кипения фтористого водорода (фтористый водород единственный из них кипит при комнатной температуре) подтверждает наличие сильной межмолекулярпой связи. Водородная связь настолько прочна, что НРЯ существует как стабильный анион в солях типа КНГа. Как уже указы- валось (рис. 2-5), наличием водородных связей объясняются некоторые физические свойства воды и частично структуры гена. [c.44]

Необходимо знать, чем определяется изменение величины Хн при изменении температуры — изменением физических свойств Х),й воды в гидратной оболочке или изменением числа молекул воды в оболочке п Решение этого вопроса упрощается благодаря установленному выше факту локальности гидратной оболочки. В самом деле, локальность возмущения структуры воды означает, что гидратной оболочке можно приписать естественную границу — первый (или второй) минимум функции радиального распределения. Отсюда следует очевид- [c.51]

К настоящему времени накоплено множество данных по проявлению золотого сечения в физических и биологических системах. Установлены ранее неизвестные связи золотого сечения со свойствами различных объектов, проявляющихся в физических свойствах воды, громкости, частоты звука, спектре видимого света, физико-механических свойствах твердых тел, физиологических функциях организма и т.п. Последние исследования фрактальных структур показали, что самоподобие фуллеренов, как геометрических, так и природных, контролируется золотой пропорцией или ее производными, связанными с обобщенной золотой пропорцией. Закон обобщенной золотой пропорции отвечает уравнению [c.164]

Определенный интерес вызывают методы прямой конверсии угля в ацетилен. В ФРГ разрабатывают способ получения С2Н2 путем вдувания в электродугу угольной пыли в потоке Н2 с последующим быстрым охлаждением водой выходящих газов. Другой метод основан на получении С2Н2 из каменных углей в водородной плазме, причем выход зависит от состава, физических свойств и структуры угля, степени его измельчения, количества образующихся летучих, содержания в угле кислорода [17]. [c.247]

Модель терригенной горной породы как статистической смеси может состоять из следующих элементов 1) скелета горной породы с водной пленкой, имеющей аномальные физические свойства, и неэлектропроводной водой 2) глинистых гидратированных частиц, заполняющих межзерновое пространство 3) свободной воды, 4) углеводородов (нефти, газа). Первые два элемента характеризуют физико-химическое взаимодействие компонентов системы. Допускаем электропроводность нефти и газа весьма малой, поэтому их вкладохм в электропроводность системы пренебрегаем. Вклад каждого элемента в электропроводность идеальной модели породы определяется долей занимаемого им объема системы, его структурой и химическим составом. Структура элементов может быть учтена с помощью видоизмененной формулы Максвелла (130). [c.108]

Внимание, уделяемое в последнее время физическим свойствам водных растворов солей тетралкиламмония, знаменует собой новый подход к проблемам структуры. В противоположность малым одновалентным ионам, которые обычно вызывают смешанную гидрофильную и структурно-разрушающую гидратацию, указанные катионы вызывают лишь упорядочение структуры воды (гидрофильная гидратация). Кроме того, большой размер этих ионов упрощает большинство электростатических расчетов (отсутствует диэлектрическое насыщение, геф С й " и т.д.). Изучение зависимости термодинамических функций от концентрации солей тетралкиламмония может облегчить понимание влияния структуры на свойства галогенидов щелочных металлов и других более сложных систем. [c.82]

Как следует из ряда докладов, опубликованных в трудах международного конгресса Вода. Экология. Технология — ЭКВАТЭК-2004 , подобная обработка, изменяя некоторые физические свойства воды (поверхностное натяжение, электропроводность, вязкость, pH, молекулярную структуру) придавая молекулам воды строго определенные молекулярные колебания, которые передаются потоком воды на дальние расстояния и сохраняются длительное время интерферируя с колебаниями молекул и атомов загрязняющих веществ, приводит к возникновению в водных растворах как окислительно-восстано-внтельных реакций с участием Соединений металлов и органических соединений, так и солюбилизации (переводу в коллоидную форму) труднорастворимых карбонатных, сульфатных, фосфатных отложений кальция, магния и оксидов железа. [c.163]

При рассмотрении причин появления критической влажности следует иметь в виду по крайней мере два возможных механизма уменьшения продуктами коррозии значения влажности, при которой начинается конденсация воды. Конденсация и адсорбция может усилиться как благодаря образованию химических соединений, способных связывать молекулы воды и тем самым понижать упругость водяных паров над этими соединениями (химическая конденсация), так и вследствие особых физических свойств и структуры образующихся продуктов коррозии, которые способствуют физической конденсации. Появление критической влажности для меди, как было установлено Верноном, обусловлено образованием определенных химических соединений состава uS04+ Си(ОН)г и uS04+ H2SO4. В случае же железа появление критической влажности, как показал Паттерсон [152], а также Скорчеллетти и Тукачинский [153], объясняется пористым строением продуктов коррозии и их коллоидными свойствами. [c.182]

Анализ протекающих процессов затруднен, однако, тем, что свойства воды в дисперсных системах в результате ее взаимодействия с поверхностью частиц или со стенками пор отличаются от свойств объемной воды. Изучение свойств воды в дисперсных системах ведется уже давно, но лишь в последнее время благодаря развитию физико-химических методоц удалось получить существенно новые и более полные результаты. Уточнены ранее сложившиеся представления о свойствах связанной воды. Это относится прежде всего к данным об ее плотности, которые чаще всего оказывались сильно завышенными. Как сейчас становится ясным, изменения плотности не превышают нескольких процентов от плотности объемной воды. Значительно меньшими оказались и изменения вязкости, сложились иные представления о неподвижности граничных слоев воды. Многие процессы переноса оказались более сложными, чем это представлялось ранее. Это связано с выяснившейся необходимостью учета влияния образования и перекрывания в тонких порах диффузных адсорбционных слоев молекул и ионов, изменения физических свойств и структуры воды как функции расстояния от поверхности. Резко возрос в последнее время интерес к структурным силам, возникающим при перекрывании граничных слоев воды с измененной структурой. Эти силы, в добавление к молекулярным и электростатическим, играют важ- [c.4]

Обнаруживаемые изменения структуры воды в граничных слоях не только сказываются на ее физических свойствах, но и вызывают изменение расклинивающего давления в тонкой прослойке [42, 43]. Этот эффект возникает при перекрытии граничных слоев с измененной структурой в достаточно тонких прослойках. Структурные изменения прослойки, происходящие при перекрытии, ведут к изменению ее свободной энергии Fs, которая становится функцией толщины прослойки /г. Термодинамическим следствием этого является появление структурной составляющей расклинивающего давления П5 = — др1/ дк)т, величина и знак которой зависят от характера происходящей при перекрытии структурной перестройки. Так как AFs = AHs—TASs (где ДЯ — изменение энергии межмолекулярных связей, а Д5 — изменение энтропии в прослойке при изменениях взаимной ориентации молекул, характеризуемой параметром порядка), знак производной дР /дк зависит от изменений энтропии и энтальпии прослойки воды при изменении ее толщины. [c.15]

Скорость и глубина теплопередачи могут изменяться также под влиянием физических свойств газа, образующего пену. Ухудшение работы пенного аппарата и его показателей (например, и т ) может наступить, если время существования пузырька в слоа пены ниже определенного предела, измеряемого сотыми или тысячными долями секунды в результате происходит резкое снижение высоты слоя пены и разрушение ее структуры. Такое явление наблюдается, в частности, при пенообразовании в системе вода — хорошо растворимый газ, например, аммиак или хлористый водород [234, 250]. [c.111]