Дорогие читатели, Нашему шестнадцатилетнему, волонтёрскому и некоммерческому проекту для создания новой, современной версии N-N-N.ru, очень нужно посоветоваться касательно платформы нашего сайта – SYMFONY & DRUPAL 8. Платформа не простая, но обещаем – мы не займём много времени, просто нужна консультационная поддержка квалифицированного разраба. Если вы можете помочь, то связаться с нами можно на страницах Facebook.com здесь и здесь.

Форма воды оказалась ответственна за ее уникальные свойства

Ученые объяснили аномальные по сравнению с большинством жидкостей свойства воды структурой ее молекулы и связями, которые образуются между ними. Компьютерные симуляции подтвердили, что особые свойства появляются у жидкостей с выстроенными в тетраэдр молекулами, а вода как раз представляет такое вещество. Статья с результатами опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Вода обладает целым набором редких физико-химических свойств, что делает ее уникальной жидкостью. Некоторые из этих качеств ученые до сих пор не могут полностью объяснить. Например, максимальная плотность воды при атмосферном давлении достигается при 4 °C, благодаря чему водоемы не промерзают до дна зимой. Также она становится менее вязкой под давлением и обладает исключительно высоким поверхностным натяжением. Саму молекулу воды можно изобразить в виде тетраэдра с ионом кислорода в центре, парой водородов в двух вершинах и еще двумя парами не валентных электронов в двух других. Такая организация электронной плотности позволяет воде образовывать слабые водородные связи с четырьмя окружающими молекулами.

51147dea9ccd2721964edd7de23d6651ccc4c484.pngСтруктура молекулы воды. Thebiologyprimer/Wikimedia Commons

В новой работе ученые из Бристольского и Токийского университетов с помощью компьютерных моделей изменяли структуру воды и межмолекулярных связей, что позволило избавиться от всех особенных свойств.

«Мы обнаружили, что аномальное поведение воды обусловлено конкретным расположением молекул в виде тетраэдра, когда одна молекула соединена водородными связями с четырьмя другими, расположенными в вершинах тетраэдра, — поясняет британец Джон Руссо. — Одна молекула может входить в четыре подобные тетрагональные структуры, причем они не будут перекрываться. Именно такое высокоорганизованное расположение совместно с неупорядоченными расположениями наделяет воду исключительными свойствами».

Поведение подобных жидкостей описывается моделью с потенциалом в виде прямоугольной ямы. В рамках этого подхода считается, что жидкость состоит из смеси двух фаз в состоянии термодинамического равновесия: неупорядоченной с вращательной симметрией и упорядоченной тетрагональной, для которой не характерна такая симметрия. Несмотря на простоту, эта модель точно описывает аномальные свойства. В модели есть параметр межмолекулярного взаимодействия λ, при увеличении которого также повышается доля упорядоченной фазы. Именно этот параметр изменялся в новой работе. Также оказалось, что наибольшее количество особых свойств достигается при определенном значении λ, как раз характерном для воды — 23,15. При дальнейшем увеличении свойства жидкости становились более похожи на обычные вещества.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (4 votes)
Источник(и):

indicator.ru