Вода, структура льдоподобная

Впервые структуру жидкой воды как льдоподобный каркас с изогнутыми водородными связями постулировали в 1933 г. Дж. Д. Бернал и Р. Г. Фаулер, исходившие из рассмотрения чисто куло-новского взаимодействия жестких зарядов [215]. Однако предложенная ими на основании развитых представлений конкретная модель воды как смеси льдов типа кварца и тридимита оказалась неприемлемой. Классические исследования Дж. Моргана и Б. Е. Уоррена [345] показали почти полную аналогию среднего ближайшего окружения молекулы воды в гексагональном льде в жидкой воде при комнатной температуре. Их результаты и привели О. Я. Самойлова к идее о том, что процесс плавления льда связан с заполнением свободных полостей в его структуре полостными молекулами воды и с сопровождающей это заполнение некоторой деформацией каркаса [134]. [c.149]

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]

Ионы Ы разрушают структуру воды. Гидратированные ионы упаковываются вокруг ионов С1 , в результате чего число гидратации становится равным 8-9. Гидратированные ионы Ь содержат четыре молекулы воды, образующие вокруг иона тетраэдр Молекулы Н О прочно удерживаются ионами Ег , образуя октаэдр. Имеются данные, показывающие, что в результате высокой степени ориентации вокруг катиона молекулы воды образуют "льдоподобную" структуру В растворах галогенидов лития и натрия 7-9 молекул воды занимают первый гидратный слой аниона. Число молекул воды несколько возрастает с увеличением размера иона. С анионами связаны также второй и третий гидратные слои. Область влияния ионов Ы и Na в целом меньше, чем в случае анионов, и распространяется преимущественно на первый и второй гидратные слои. Галогенид-ионы располагаются вдоль ОН-осей, а катионы - на дипольных осях воды первого гидратного слоя. В растворах цезиевых солей обнаружено значительное число ионных пар, не наблюдаемых в растворах других солей Из соответствия частот растворов и кристаллогидратов в области 700-1600 см сделан вывод, что в концентрированных растворах относительное расположение ионов аналогично расположению ионов в кристалле- гидратах [c.199]

В соответствии с одной из них [69] в воде существуют льдоподобные кластеры. Вследствие кооперативного характера водородной связи разорванные водородные связи и свободные гидроксильные группы расположены не беспорядочно, а локализованы на поверхности раздела между отдельными областями с решетчатой структурой или вдоль дефектов по Френкелю. Примерная картина такой структуры приведена на рис. 1.13. Эти кластеры колеблются с периодом порядка. 10 с это значит, что некоторые из них имеют замкнутые поверхности, граничащие с соседними ассоциатами, другие имеют открытые поверхности. В этой модели учитываются также лишние водородные связи и, таким образом, всю жидкость можно рассматривать как агломерат из молекул, находящихся в разных состояниях. [c.61]

По мнению Франка и Эванса [3], неполярные молекулы располагаются по границам комплексов, образованных молекулами жидкой воды. В этих местах структура жидкости более рыхлая и, таким образом, имеет большее число пустот, которые могут быть заняты растворенными молекулами. Следовательно, происходит стабилизация структуры открытого тина и рост айсбергов. Этот процесс хорошо описывается в рамках модели мерцающих кластеров (см. разд. 1.3.3.8). Франк и Вен предполагают [5], что среднестатистическая степень упорядоченности молекул воды (В структуре льдоподобного типа пропорциональна среднему размеру кластеров и времени их полураспада. Образование кластеров происходит в том случае, когда в отрицательной фазе флуктуации энергии частота образования водородных связей превышает частоту их распада. Однако если в каких-либо областях жидкости действуют преимущественно силы, вызывающие распад кластеров, ТО происходит плавление льдоподобной структуры. В этом смысле неполярные молекулы являются относительно нейтральными, поскольку они не вызывают и не способствуют проявлению эффектов, приводящих ж разрушению структуры (в ОСНОВНОМ потому, что они слабо поляризуются и не дают электростатических эффектов). Таким образом, вокруг неполярных молекул легче, чем в других областях, образуются льдоподобные кластеры, а уже раз образовавшись, кластеры имеют большее время жизни. Как отмечает Франк [c.74]

Можно предположить, что такая зависимость плотности воды от температуры отражает две различные температурные зависимости. Первая из них отвечает тепловому расширению жидкости. С повышением температуры в результате теплового расширения плотность должна уменьшаться (прямая 2 на рис. 3.4). Вторая составляющая (прямая 3) отражает изменение степени упаковки молекул при повышении температуры. Из-за разрушения рыхлых льдоподобных структур плотность возрастает с повышением температуры. При температуре ниже +4°С вто- [c.78]

В кристаллическом состоянии, во льде структура воды достаточно рыхлая, так как каждая молекула имеет лишь четырех соседей. Поэтому лед обладает сравнительно малой плотностью, при 0°С она меньше плотности жидкой воды. Рыхлая, льдоподобная структура сохраняется и в жидкости. Расчет показывает, что, если бы этого не было и молекулы воды были плотно упакованы, ее плотность при 25° С составляла бы не 1,0, а 1,8 г/сж . При 4° С плотность воды наибольшая. Отсюда и из ряда других фактов следует, что жидкую воду можно рассматривать как систему, строящуюся из двух структур рыхлой, но высокоупорядоченной, подобной структуре льда, и более плотной, но лишенной упорядоченности (рис. 86). При повышении температуры начиная с 0° С сначала рвутся водородные связи и увеличивается относительное содержание более плотной структуры и плотность возрастает, а дальше разрыхляется сама эта плотная структура и плотность падает. [c.287]

В настоящее время общепризнано, что в водных растворах электролитов определяющую роль играет изменение структуры воды, вызванное ионами растворенного вещества [25]. Ближняя упорядоченность воды ( структура ) представляет собой тетраэдрический льдоподобный каркас, пустоты которого частично заполнены молекулами воды. Подробный обзор различных моделей структуры воды представлен в работах [c.291]

Если аминокислотный остаток несет электростатический заряд или взаимодействует с молекулами воды как донор или акцептор водородной связи, то вокруг него образуется более плотный слой гидратационной воды, имеющий льдоподобную структуру. Дипольные моменты молекул воды в этом слое ориентированы под действием локального электростатического поля гидратируемой группы (рис. 1, Д). Ионизация карбоксильной или аминогруппы аминокислоты приводит к изменению типа гидратации от клатратного до гид-ратного, что отображается в системе водородных связей ближайшего окружения. Расчет энергии ассоциации молекул воды с заряженными центрами показал, что знак заряда [c.23]

В результате теплового движения, состоящего нз колебаний и вращательных качаний около каких-то временных положений равновесия и скачкообразных перемещений (трансляционное движение) из одного положения равновесия в другое, молекулы воды, разорвав водородные связи, попадают в пустоты льдоподобных структур. Они остаются там некоторое время, пока вновь не приходят в трансляционное движение. Молекулы воды, попавшие в пустоты, энергетически неэквивалентны молекулам, которые находятся в положении равновесия. Им соответствуют разорванные [c.23]

Существуют две группы гипотез, объясняющих структуру жидкой воды. К гипотезам первой группы относится представление О. Я. Самойлова (1946, 1957) о том, что жидкая вода обладает однородной (ажурной) льдоподОбной структурой, в пустотах которой находятся мономерные молекулы воды, не имеющие или имеющие малое число водородных связей. Структура льдоподобного каркаса воды может нарушаться тепловым движением молекул и ионами, превышающими размеры пустот (К , Rb+, s+), тогда как +, Li , ОН , SO укрепляют однородную структуру воды. Теп- [c.181]

В результате изменения структуры при переходе из индивидуального состояния в раствор, а также в результате происходящих при этом взаимодействий изменяются свойства системы. На это указывает, в частности, наличие тепловых (ДЯ) и объемных (Д1/) эффектов при растворении. Так, при смешении 1 л этилового спирта с 1 л воды объем образующегося раствора оказывается равным не 2 л, а 1,93 л (25° С). В данном случае уменьшение объема (на 3,5%) обусловлено в основном образованием водородных связей между гидроксильными группами спирта и воды, а также разрушением льдоподобных структур последней. [c.135]

Образование любого жидкого раствора связано с изменением структуры растворителя. Жидкости обладают некоторыми элементами кристаллической структуры. Так, для жидкой воды одной из наиболее признанных структурных моделей является льдоподобная модель, предложенная О. Я. Самойловым. Согласно этой модели жидкая вода имеет нарушенный тепловым движением льдоподобный каркас, пустоты которого частично заполнены молекулами воды, причем молекулы воды, находящиеся в пустотах и в узлах льдоподобного каркаса, энергетически неравноценны. В жидкой воде молекулы находятся в непрерывном движении, что приводит к нарушению льдоподобного каркаса и изменению расположения молекул воды. При образовании жидкого раствора, когда в чистый растворитель вводится растворяемое вещество, появляется новая структура с иным расположением частиц, чем в чистом растворителе, которая будет зависеть от состава раствора. Изменяются и силы межмолекулярного взаимодействия. [c.341]

Вероятно, заслуживает внимания действие органических веществ на структуру воды затворения [298, 299]. Вода имеет области льдоподобной и разупорядоченной структур, последняя играет преимущественную роль в растворении. Органические вещества, такие как сахароза, способствуют большему разрушению структуры воды и понижают энергию гидратации ионов. Это может замедлить скорость гидратации вяжущих и зародышеобразование новых фаз. [c.114]

Во втором случае молекулы воды вблизи ионов становятся более подвижными, чем в чистой воде. Величина потенциального барьера, преодолеваемого молекулой воды, оказывается при этом меньше энергии активации самодиффузии в чистой воде, вследствие чего отрицательный вклад иона не компенсируется положительным. Происходит как бы частичное расплавление существовавших льдоподобных каркасов. Это явление, несколько неожиданное с позиций существовавших представлений о гидратации, получило название отрицательной гидратации. Она возникает при наличии в растворе ионов с малой плотностью заряда, например N07 , С1 . Так как в растворе одновременно находятся катион и анион и каждый из них влияет на структуру воды в соответствии со своими индивидуальными свойствами, то суммарный эффект будет зависеть от того, какой из ионов произведет наиболее интенсивное изменение. [c.26]

Типичным примером жидкости, для которой структурные особенности выступают на передний план, является жидкая вода. Сейчас предложено множество моделей структуры жидкой воды, начиная с простейших ассоциатов, льдоподобной модели и кончая образованиями, характерными для полипептидов и полинуклеотидов бесконечно н беспорядочно разветвленный гель с быстро возникающими и исчезающими водородными связями. Выбор определенной модели жидкой воды зависит от изучаемых свойств. [c.136]

Большему количеству экспериментальных данных соответствует одна из простейших моделей — льдоподобная модель О. Я. Самойлова. Согласно этой модели ближняя упорядоченность расположения молекул, свойственная воде, представляет собой нарушенный тепловым движением льдоподобный тетраэдрический каркас, пустоты которого частично заполнены молекулами воды. Эти молекулы энергетически неэквивалентны молекулам воды в его узлах. Для структуры воды характерно тетраэдрическое окружение ее молекул. Три соседа каждой молекулы воды в жидкой воде расположены в одном слое и находятся на большем от [c.136]

Самойлов рассматривает гидратацию как явление, отражающее влияние иона на подвижность или самодиффузию воды. Молекулы воды, составляющие квазикристаллическую трехмерную льдоподобную структуру, совершают колебательное и в общем случае также вращательное движение. Состоянию равновесия отвечает минимум потенциальной энергии и молекулы воды (рис. VII. 9). Когда энергия колебательного движения достигнет значения д, достаточного для преодоления потенциального барьера, разделяющего соседние положения равновесия, молекула скачкообразно перемещается в другое положение равновесия. Скачкообразное движение соответствует самодиффузии молекул воды и называется трансляционным (поступательным) движением. [c.416]

Зависимость ASf от концентрации электролитов для водных растворов представлена на рис. УП. 10. При 2°С (рис. УП. 10, с) значения ASf положительны, это означает, что структура растворов электролитов менее упорядочена, чем структура чистой воды. Только для хлорида аммония А5Г <0 в области разбавленных растворов соли. При 25°С (рис. VII. 10, б) возрастание концентраций хлоридов натрия, магния и аммония вызывает увеличение АЗх, но меньшее, чем при 2°С. Изотерма ASf= f tn) для хлорида кобальта выглядит зеркальным отображением изотермы, полученной при 2°С. Дело в том, что при низких температурах нарушение льдоподобной структуры воды катионами 0 + превышает упорядочение, вносимое координацией молекул воды этим катионом. При комнатной темпе- [c.418]

Переход молекул воды в полости тетраэдрической структуры сопровождается разрывом водородных связей. С ростом температуры общая связность молекул Н2О уменьшается, доля заполненных пустот увеличивается, соответственно возрастает среднее координационное число, что ведет к увеличению плотности воды. Одновременно с этим происходит объемное расширение воды, обусловленное ангармоническими колебаниями молекул около равновесных положений в льдоподобном каркасе. Оба эти эффекта действуют на плотность воды в противоположных направлениях. [c.230]

Области неплотной упаковки внутри льдоподобной структуры воды можно приближенно рассматривать как пустоты, которые играют существенную роль при растворении в воде неполярных органических веществ. При растворении молекулы этих веществ внедряются в структуру воды, что приводит к стабилизации структуры и к уменьшению внутренней энергии системы. Одно из возможных, объяснений этого. явления, предложенное О. Я. Самойловым, состоит в том, что молекулы неполярных органических веществ, заполняя пустоты, ограничивают перемещение свободных молекул воды и их тепловой обмен с молекулами воды каркаса. Это способствует стабилизации структуры воды. Ввиду того что ПАВ содержат неполярную, углеводородную цепочку, их растворение также приводит к стаби.тизации структуры воды. [c.406]

Кроме того, значения коэффициентов распределения и факторов разделения могут зависеть от распределения незаряженного комплекса или ионного ассоциата между двумя фазами. Так как незаряженный комплекс в большинстве случаев имеет гидрофоб- ную поверхность, то закономерности распределения такого комплекса должны в основном совпадать с закономерностями для органических соединений. Распределение органических соединений между водой и растворителем тесно связано с растворимостью этих соединений в воде, так как растворение в этом случае можно рассматривать как распределение вещества между водой и собственной органической жидкой фазой. Хорошо известно, что растворимость в воде углеводородов, являющихся членами одного гомологического ряда, снижается по мере увеличения числа углеродных атомов. Показано [4], что для каждой группы углеводородов (парафинов, циклопарафинов, олефинов, ацетиленов, ароматических углеводородов) имеется линейная зависимость между стандартной свободной энергией растворения и молярным объемом растворенного соединения. Более того, имеющиеся данные [5] позволяют предположить, что основной вклад в изменение положительной стандартной энергии растворения в воде вносит отрицательное изменение энтропии. Низкая растворимость углеводородов в воде и энтропийный характер этого процесса являются результатом структуроформирующего поведения углеводородов. Согласно Франку и Эвансу [6], органические молекулы, растворенные в воде, повышают долю тетракоординированных молекул воды. Образование кластеров тетракоординированных молекул воды вокруг растворенных углеводородов (или подобных им соединений) эквивалентно приближению ориентации молекул воды к льдоподобной структуре. Это сопровождается существенным снижением энтропии, так как молекулы воды, образующие кластер, теряют при этом трансляционную степень свободы. [c.21]

В последнее время наибольшее распространение получила идея Самойлова [14—17], согласно которой в воде сохраняется ближнее упорядочение льдоподобного каркаса, а часть его пустот заполняется молекулами воды, ушедшими вследствие трансляционного движения из положений равновесий, соответствующих узлам кристаллической решетки в тетраэдрической структуре. Прп этом в воде ближняя упорядоченность выражена сильнее, чем в других жидкостях [18—20]. [c.8]

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]

Хотя многие вопросы, касающиеся структуры жидкой воды, все еще остаются неясными, наличие льдоподобных кластеров, непрерывно распадающихся и образующихся вновь, можно считать твердо установлен-ленным эти кластеры часто называют мерцающими структурами. [c.247]

Представление о заполнении молекулами воды полостей льдоподобного каркаса экспериментально подтвердили Денфорд и Леви [22], которые нашли, что количество подобного рода молекул воды составляет около 20 7о-Переход части молекул воды в полости структуры сопровождается разрывом водородных связей, но взаимодействие между ними и молекулами окружения сохраняется [23, 24]. Подтверждением этому является тот факт, что молекулы воды в пустотах оказываются смещенными относительно центра пустот [22]. Модель тетраэдрической структуры воды с частично заполненными пустотами была разработана позднее Михайловым и Сырникоьым [25]. [c.9]

Данный подход применим и при высоких давлениях. В [6] на основе изменения с давлением мольного объема воды при невысоких температурах показано, чта льдоподобная структура воды сохраняется вплоть до давления в несколько сот МПа. С повышением давления уменьшается степень структурированности воды и увеличивается степень заполнения молекулами воды полостей льдоподобной структуры. Это должно приводить [27] к усилению гидратации ион в в насыщенных водных растворах и к уменьшению АЯраств, а значит, и к уменьшению ТКР. [c.209]

Известный интерес представляет модель Эйринга с сотрудниками [353], в которой постулировано постоянство числа Хюлекул воды в льдоподобных агрегатах. Последние находятся в равновесии с более плотной водой, имеюш ей структуру льда 1П. По мере роста температуры уменьшается число агрегатов, но не их размеры. [c.163]

Из табл. У.З видно, что термодинамические характеристики молекул воды, находящихся в пустотах, занимают среднее положение между составляющими значениями их для молекул воды в льдоподобном каркасе и газообразном состоянии. Это обстоятельство подтверждает предположение, что молекулы воды, попавшие в пустоты, частично связаны и их не следует рассматривать как совершенно свободные [410]. Чис.пенные значения термодинамических характеристик молекул воды в пустотах ближе к соответствующим величинам для воды в газообразном состоянии. Это может быть связано с представлениями Фрэнка и Квиста [336], согласно которым молекулы воды, попавшие в полости структуры, не образуют направленных связей с соседями (чему соответствует вращение таких молекул воды и их гидрофобизация ). Гидрофобизация [c.182]

Отличие Ка в растворе электролита отражает изменение замещения молекул воды в полостях иа молекулы газа при наличии ноля иоиов. В присутствии электролита молекулы воды и заменяющие их молекулы газа уже не эквивалентны. Из-за того, что полярные молекулы воды в полостях ориентируются в поле ионов, они находятся в энергетически более выгодном состоянии, чем в чистой воде. В то же время состояние молекул газа в полостях в первом приближении не меняется в присутствии электролита. Поэтому Ка и равновесие (4) ири переходе от воды к раствору смещается в сторону исходных веществ, т. е. растворимость газа в этом случае должна уменьшаться. Таким образом, высаливание газа рассматривается как целиком структурный эффект. В приведенной схеме (вероятно, справедливой не только для газов, а также для других молекул с неноляриыми группами) оно является следствием влияния электролита иа стабилизацию структуры воды неполярными молекулами (при более детальном рассмотрении процесса требуется учесть также изменение состояния выталкиваемых молекул воды в льдоподобной структуре. Нарушения льдоподобной сетки в растворах должны вести к усилению рассмотренной зависимости, а связывание ионами вытесненных молекул воды к противоположному изменению). [c.72]

Авторы [13] считают, что свойства талой воды связаны с изменением соотношения между пара и ортоводородом в пользу 1-ой формы, тогда как в обычной воде это соотношение равно 1/3. Исследованиями установлено, что с течением времени энергетический уровень смеси снижается через сутки на 50%, через двое суток - на 75%. П.Л. Привалов считает [19], что после размораживания около 80% молекул в талой воде сохраняют льдоподобную структуру. По данным О.Н. Ласткова [20], нагрев свежеталой воды вьшге 37° С ведет к полной потере биологически важных свойств, а за каждые 16 часов хранения ее исходная активность снижается на 50%. [c.206]

Благодаря наличию в воде водородных связей и тетраэдрическому характеру структуры в расположении ее молекул отмечается высокая степень упорядоченности — они объединяются в рои (рис. 1.6). Внутренняя часть роев содержит молекулы воды, сохраняющие четыре водородные связп не нарущенными, т. е. объединенными в тетраэдрический льдоподобный каркас. При такой ажурной льдоподобной структуре в воде возникают многочисленные пустоты, обусловливающие большую ее рыхлость. [c.23]

Описанная модель структуры жидкой воды позволяет по-пово-му оценить и строение водных растворов электролитов, являющихся дисперсионной средой всех (в том числе неминерализованных) промывочных жидкостей на водной основе. Ранее гидратацию оценивали количественно только числом молекул воды, связанных ионом, — гидратацпонным числом иона. Хотя действие ионов на окружающие молекулы воды можно условно описать ка1 С электростатическое связывание ионом небольшого эффективного чис.ча молекул воды, все же при таком подходе действительная картина взаимодействия иона с водой часто искажается. Искаженные .- . г .-. представления о природе гидратации ионов осложняют и тормозят развитие наших знаний о процессах, происходящих, например, в ингибированных буровых растворах. Влиянме внедрившегося в структуру воды иона не ограничивается только переориентацией результирующих электронных центров. Большую роль играют также геометрические размеры ионов и их соответствие размерам. пустот в льдоподобных каркасах воды. Чем больше размеры иона превышают размеры этих пустот, тем интенсивнее его [c.25]

Являясь неполярными, углеводородные жидкости слабо растворяются в воде. Возможность растворения в воде углеводородов, как и других неполярных веществ, определяется числом льдоподобных структур. Чем больше этих структур, тем больше полостей, куда могут внедриться неполярные молекулы, и тем больпзе величина их растворимости. Эти факторы редко учитывают, например, при бурении в интервалах многолетнемерзлых пород, когда при повышении температуры водородные связи молекул замерзшей воды разрываются, уменьшая число льдоподобных образований, и изменяют адгезионные характеристики углеводородных пленок. Больнюе значение при этом имеет соотношение размеров молекул углеводородных жидкостей и пустот в льдоподобных структурах, наличие в воде органических и неорганических веществ, стабилизирующих ее структуру и приводящих к возникновению в системе процессов высаливания и всаливания неполярных молекул. Эти явления, кажущиеся несущественными на первый взгляд, оказывают большое влияние на процессы, происходящие на различных поверхностях раздела в промывочных жидкостях. [c.28]

Известно, что вода — сильно структурированная жидкость. Существующие модели жидкой воды признают наличие в ней ближнего порядка — участков, имеющих льдоподобную ажурную тетраэдрическую структуру (кластеров), в которых молекулы воды соединены водородными связями. Кластеры находятся в равновесии с несвязанными молекулами воды, заполняющими области неплотной упаковки внутри структуры воды. Вода, связанная в кластерах, имеет меньшую энергию и энтропию, чем свободная, так как образование водородных связей сопровождается выделением тепла и возрастанием упорядоченности в системе. Структурированная вода обладает также меньшей плотностью и трансляционной подщжност1>ю, большей теплоемкостью. Несвязанная вода имеет большую плотность, но лишена упорядоченности. [c.51]

Предложено много различных моделей состояния воды, но во всех этих моделях признается образование льдоподобной ажурной тетраэдрической структуры — каркаса, в котором молекулы воды соединены друг с другом водородными связями. В такой струкхуре каждая молекула воды в среднем окружена четырьмя другими молекулами воды. Наличие тетраэдрической структуры воды было впервые предсказано в классической работе Бернала и Фаулера и подтверждено позже рентгенографическими исследованиями. Наряду с молекулами, входящими в каркас, существуют свободные молекулы воды, не связанные водородными мостиками. Эти молекулы частично заполняют области неплотной упаковки внутри структуры воды, перемещаясь в них. В результате теплового движения между молекулами каркаса и свободными молекулами происходит постоянный тепловой обмен. Понижение температуры приводит к уменьшению числа свободных молекул, т. е. к упрочнению, или иначе, к стабилизации структуры воды. Повышение температуры дает обратный эффект — уменьшается число молекул, входящих в каркас, и тетраэдрическая структура воды ослабляется. [c.406]

В гораздо большей степени эффекты влияния обнаруживаются в растворах электролитов, в которых сильное электрическое поле иона вносит существенные искажения в льдоподобную структуру воды. Для водных растворов расчеты показывают, что энергия взаимодействия ион —диполь воды в четыре раза превышает энергию взаимодействия диполей воды друг с другом (—0,25-10- и —1,0-10 Дж/молекула соответственно для однозарядного катиона). Ион, оказавшийся в воде, нарушает ее структуру и тем эффективнее, чем больше его заряд, так что вокруг иона образуется область первичной гидратации, в которой молекулы воды относительно прочно связаны, затем область большого радиуса, содержащая воду с нарушенной структурой (деструктурированная вода), и, наконец, еще дальше от иона простирается область, в которой сохраняется структура обычной воды (Клотц). [c.252]

Таким образом, для воды характерна трехмерная льдоподобная или квазикристаллическая структура. Такие льдоподобные структуры названы кластерами. В соответствии с двухструктурной моделью воды кластеры плавают в среде свободных молекул, образующих вторую структуру — плотную кубическую упаковку (рис. VII. 7). Обе структуры находятся между собой в равновесии. Двухструктурная модель удовлетворительно объясняет аномальные свойства воды. [c.412]

Вода в твердом состоянии (лед) имеет строго упоря дочеиную структуру, решетка которой состоит из тетраэдрических элементов. Образование решетки обусловле-но направленностью водородных связей. При плавлении льда тетраэдрический каркас разрушается на отдельные осколки . Существует мнение, что эти осколки свойственны и жидкой воде. Несмотря на усиливающееся тепловое движение с увеличением температуры, льдоподобные агрегаты, как айсберги, еще долго присутствуют в жидкой воде. [c.188]