ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория кварцеподобной структуры из "Явления переноса в водных растворах" На основании сравнения экспериментальных данных по дифракции рентгеновских лучей в воде с результатами теоретического расчета функции радиального распределения для различных возможных расположений молекул Бернал и Фаулер [10] предложили следующую модель структуры воды, объясняющую также и влияние температуры на нее. [c.39] Дальний порядок, существующий во всем кристалле льда (за исключением дефектов), разрушается при плавлении. Однако при этом внутри небольших областей структура не исчезает полностью, молекулы сохраняют кристаллоподобную упорядоченность, а длина связи возрастает незначительно. Эти упорядоченные области не являются стабильными образованиями, поскольку они постоянно распадаются, перестраиваются и увеличиваются в размерах вследствие отрыва или присоединения мономерных молекул. Изучение функции радиального распределения показывает, что молекулы воды не являются плотноупакованными сферами, а образуют группы, имеющие тетраэдрическую симметрию (рис. 1.5), подобную структуре льда. При такой симметрии координационное число равно четырем, и структура получается гораздо более ажурной и рыхлой, чем плотноупакованная. Однако жидкую воду нельзя рассматривать просто как лед, содержащий, кроме структурных пустот, большое число вакансий и пустот, связанных с дефектами решетки. Простое увеличение числа вакансий в расчете на единицу количества вещества, т. е. понижение степени упорядоченности, обычно приводит к увеличению объема, в то время как при плавлении льда происходит уменьшение объема. Это показывает, что структура воды, хотя и остается еще довольно рыхлой, все же плотнее, чем структура льда. Как отмечает Самойлов [20], аналогичные явления могут происходить и в одноатомных жидкостях. Теоретическое рассмотрение их свойств позволяет сделать следующий вывод если упорядоченное расположение атомов в кристалле приводит к относительно малой плотности твердого вещества, то плавление, т. е. уменьшение упорядоченности, может привести к возрастанию плотности. Такое явление происходит, например, при плавлении Bi, Оа, Ое. [c.39] В дальнейшем Бернал [21] несколько видоизменил изложенную выше теорию. Он предположил, что наиболее благоприятным расположением для молекул воды является кристаллоподобная структура с. координационным числом 4, в которой 4, 5, 6, 7 или более молекул образуют кольца, объединенные в беспорядочные группы. Наиболее вероятны, по-видимому, кольца, содержащие 5 молекул. [c.40] С Другой стороны, исследование спектров комбинационяого рассеяния показало, что в интервале температур 25—90°С координационное число немногим больше 2 [26]. Исследования, проведенные методами комбинационного рассеяния и инфракрасной спектроскопии [27а], также показали, что при повышении температуры (до 70 °С) и ири плавлении водородные связи ослабевают и число их уменьшается. [c.42] В настоящее время вряд ли можно считать, что в воде действительно существуют льдонодобные области. Измерения дисперсии света в переохлажденной воде в интервале от —8 до -Ь8°С [276] не показали сколько-нибудь заметного изменения дисперсии. Таким образом, в переохлажденной воде нет областей, показатель преломления которых равен показателю преломления льда. Разумеется, при этом не исключается возможность существования областей с меньшей упорядоченностью, чем кристаллическая решетка льда показатель преломления для таких областей будет иметь промежуточное значение между показателями для воды и льда. [c.42] Вернуться к основной статье