всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Урал-Пресс: 012688

Структура жидкой воды. Новый подход

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 1 за 2011 год, стр. 52-60.
Рубрика: Химия воды и водных растворов

 

Гриншпан Д.Д. д.х.н., профессор, Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем» (НИИ ФХП БГУ), зав. лаб. растворов целлюлозы и продуктов их переработки
Потоцкий А.В. студент 4 курса химического факультета БГУ
Гончар А.Н. младший научный сотрудник НИИ ФХП БГУ, магистрант кафедры химии ВМС БГУ

Аннотация:
Предложены новые критерии образования молекулами воды водородных связей. В образовании водородной связи может принимать участие только одна гидроксильная группа молекулы воды. При связывании протона второй гидроксильной группы и образовании водородной связи в молекуле воды должно произойти перераспределение электронной плотности и в результате должна разрушиться водородная связь у первого гидроксила. Именно наличием несвязанных «свободных» гидроксильных групп можно объяснить причину очень высокой растворяющей способности воды по отношению к другим веществам. Поэтому молекула воды может одновременно участвовать не более чем в двух водородных связях. Только в случае наличия в воде ионов может быть образовано три водородных связи. Исходя из предложенных критериев с помощью квантово-химических расчетов показано, что в жидкой воде при нормальном атмосферном давлении и при температуре от 0 °С до 100 °С возможно существование только трех видов ассоциатов: гексамеры, тетрамеры и тримеры. Взаимными переходами между ними, происходящими при изменении температуры, объясняются аномальные свойства воды.

Ключевые слова: водные ассоциаты, жидкая вода, квантово-химическая модель воды, свойства воды, структура жидкой воды, физико-химические свойства воды

Ссылка для цитирования:
Гриншпан Д.Д., Потоцкий А.В., Гончар А.Н. Структура жидкой воды. Новый подход // Вода: химия и экология. — 2011. — № 1. — c. 52-60. — http://watchemec.ru/article/23274/

Литература:
1. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная. М.: Знание, 1987. 176 с.
2. Jeffrey G.A. An Introduction to Hydrogen Bonding. NY: Oxford University Press, 1997. 320 p.
3. Эпштейн Л.М. Многоликая водородная связь / Л.М. Эпштейн, Е.С. Шубина // Природа, 2003. № 6. С. 127-133.
4. Maheshwary, N. et al. Structure and Stability of Water Clusters (H2O)n, n = 8-20: An Ab Initio Investigation. J. Phys. Chem. A. 2001. V. 105, P. 10525-10537.
5. Anick D.J. Zero Point Energy of Polyhedral Water Clusters // J. Phys. Chem. A. 2005. V. 109, P. 5596–5601.
6. Xenides D. et al. Hydrogen bonding in liquid water: An ab initio QM/MM MD simulation study // J. Mol. Liq. 2006. V. 123. P. 61-67.
7. Su J.T. et al. Accurate Energies and Structures for Large Water Clusters Using the X3LYP Hybrid Density Functional // J. Phys. Chem. A. 2004. V. 108. P. 10518-10526.
8. Маленков Г.Г. Структура воды // Физическая химия. Современные проблемы / Под ред. Я.М. Колотыркина. М.: Химия, 1984. С. 41–76.
9. Маленков Г. Г. Структура и динамика жидкой воды // Журнал структурной химии. 2006. Т. 47. С. 5–35.
10. Bernal J.D. A Theory of Water and Ionic Solution, with Particular Reference to Hydrogen and Hydroxyl Ions / Bernal J.D., Fowler, R.H. // J. Chem. Phys. 1933. V. 1. P. 515-548.
11. Бернал Дж. Структура воды ионных растворов / Бернал Дж., Фаулер Р. // Успехи физических наук, 1934. Т. 14. Вып. 5. С. 586-644.
12. Самойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов. М: Изд-во АН СССР, 1957. 184 с.
13. Гриншпан, Д.Д. Новое о структуре и методах очистки жидкой воды / Д.Д. Гриншпан // Вода, изменение климата и здоровье человека: Тезисы докладов Междунар. молодежн. форума, Минск, 25-26 ноября 2009 г. / Белорус. гос. ун-т; составители М.Г. Иванец, А.Н. Трифонова, И.М. Кимленко. Минск: Рэйплац, 2009. С. 11-16.
14. Гриншпан, Д.Д. Компьютерное моделирование водных ассоциатов / Д.Д. Гриншпан, А.В. Потоцкий // Вода, изменение климата и здоровье человека: Тезисы докладов Междунар. молодежн. форума, Минск, 25-26 ноября 2009 г./ Белорус. гос.. ун-т; составители М.Г. Иванец, А.Н. Трифонова, И.М. Кимленко. Минск: Рэйплац, 2009. С. 64-66.
15. HyperChem program package Professional 8.0; Hypercube, Inc: Gainesville (FL, USA).