ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы У- Модель молекулы воды из "Состояние воды в органических и неорганических соединениях" Геометрия молекулы воды в настоящее время изучена достаточно хорошо. Из десяти электронов молекулы воды два находятся вблизи атома кислорода (15 ), четыре участвуют в образовании двух а-связей с протонами, четыре несвязывающих электрона располагаются попарно на гибридных орбитах. Расстояние между ядром кислорода (центром молекулы) и протоном составляет 0,99 А, радиус молекулы (радиус электронной сферы иона кислорода) равен 1,38 А (1—5]. Угол между двумч протонами и центром близок к тетраэдрическому. Его величина в среднем составляет 105°. [c.7] В молекуле воды кроме направлений ОН (две наи более вытянутые орбиты) выделяют направления орбит двух неподеленных пар электронов атома кислорода (менее вытянутые орбиты), которые расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости протонов и кислородного ядра (НОН). Имеются предположения о том, что угол между последними из указанных орбит также близок к тетраэдрическому [6, 7]. Тетраэдрическую модель молекулы воды впервые предложил Бьеррум [5]. Впоследствии она не претерпела существенных изменений, что видно из общепринятой в настоящее время плоскостной и пространственной моделей молекулы воды, которые представлены на рис. 1. [c.7] Работами Бернала и Фаулера 1, 8] было установлено, что молекулы жидкой воды, как и в структуре льда, четырежды координированы, что позволяет предположить тетраэдрический характер структуры воды. Обсуждение проблемы структуры воды было начато еще в 1933 г., однако и сейчас она еще далека от своего завершения. [c.7] 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] 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] Представления о структуре воды, развитые Самойловым, пашли подтверждение в результатах ряда экспериментальных работ [22, 26—28]. [c.9] Своеобразие структуры воды с тетраэдрической координацией соседних молекул обусловлено не только существованием в ней водородной связи, обладающей резко выраженной направленностью, но и электронным строением молекулы воды. [c.9] Квантовомеханический расчет показал, что распределение электронной плотности в молекуле воды в значительной степени определяется влиянием двух пар неподеленных электронов атома кислорода [26] и обладает тетраэдрической симметрией. [c.9] Использование значения = 0,16 е для расчета собственного дипольиого момента водородной сьязи позволило оценить величину последнего. Она оказалась равной 0,83 О. [c.10] Безусловно, специфика структуры воды должна найти отражение в ее колебательном спектре, который является ценным источником информации о структуре молекул, связи их между собой. [c.10] Вернуться к основной статье