Исследование - структура - вода
Cтраница 1
Исследование структуры воды и водных растворов проводится в Ленинграде в Радиевом институте им. Показана обоснованность льдоподобной модели Самойлова. Установлено, что молекулы воды, попавшие в пустоты, образуют искривленные связи с молекулами, составляющими обрамление пустот; это приводит к ослаблению прочности каркаса. [1]
Возможность исследования структуры воды методами ЯМР обусловлена наличием у молекулы воды двух ядер водорода с отличным от нуля спином. Сущность явления ЯМР состоит в резонансном поглощении электромагнитной энергии частоты VQ веществом, помещенным в магнитное поле достаточно высокой напряжен -, ности / / о ( 10 - 25) кгс. В однородном магнитном поле два возможных положения спина протона становятся энергетически неравноценными. [2]
Как и в исследовании структуры воды, пониманию гидратации ионов способствует огромное число физических методов и свойств, например таких, как вязкость [158], диэлектрическая проницаемость и время релаксации [ 159, 159а ], самодиффузия ионов и самодиффузия воды в ионных растворах [160], поглощение ультразвука [161], поверхностное натяжение [115, 162], дифракция рентгеновских лучей и ЯМР, инфракрасная и рамановская спектроскопия. В большинстве этих исследований характеристика ионов, находящихся в водном окружении, дается на основании наблюдаемых объемных изменений свойств растворителя, вызванных присутствием ионов. Поэтому различные методы, используемые для исследований жидкой воды, часто по инерции применяют и для изучения растворов электролитов. Данные, полученные в подобных концентрированных растворах, нельзя при необходимости экстраполировать на сильно разбавленные растворы, особенно в том случае, когда речь идет о важных структурных эффектах. Другое ограничение, присущее многим методам, следует из их неспособности различить рост упорядоченности структуры воды вокруг гидрофильных ионов от роста упорядоченности структуры воды вокруг гидрофобных ионов. [3]
Обзор обширных результатов по исследованию структуры воды приводит Саймонса [81] к выводу, что структура жидкой воды именно такая, которую следует ожидать, исходя из электронной структуры мономерной воды. Жидкая вода имеет нормальную электронную структуру, и вытекающие из этого химические и физические свойства не следует считать аномальными. Автор сделал расчет для случая, когда вода растворена в некотором гипотетическом инертном растворителе. При низких концентрациях растворенная вода имеет мономерные молекулы. При увеличении концентрации начинается образование димеров. При наличии димеров мономерные молекулы с большей вероятностью присоединяются к дилерам и образуют тримеры, чем соединяются между собой. Поскольку добавление к ассоциату каждой новой молекулы приводит к появлению еще двух активных центров, к которым могут присоединиться другие молекулы, то при неизменных внешних условиях все молекулы воды могли бы образовать один гигантский полимер. [4]
Следовательно, имеет смысл сделать обзор результатов исследования структуры воды, поскольку, несмотря на частичную противоречивость имеющихся данных, можно ожидать, что отдельные теории и модели достаточно правильно отражают некоторые стороны реально существующей структуры. [5]
Настоящая коллективная монография написана ведущими зарубежными учеными и посвящена исследованию структуры воды, а также изучению кинетического и термодинамического аспектов физико-химического взаимодействия воды в полимерах. [6]
Ниже дан короткий, не претендующий на полноту обзор некоторых результатов, полученных при исследовании структуры воды, которые автор считает важными для рассмотрения процессов переноса. [7]
Понижение диэлектрической проницаемости граничных слоев воды следует также из молекулярно-динамических оценок изменений вращательной подвижности диполей воды [4] и подтверждается исследованиями структуры воды в тон-ких прослойках методом неупругого рассеяния нейтронов и ЯМР. [8]
Понижение диэлектрической проницаемости граничных слоев воды следует также из молекулярно-динамических оценок изменений вращательной подвижности диполей воды [4] и подтверждается исследованиями структуры воды в тонких прослойках методом неупругого рассеяния нейтронов и ЯМР. [9]
 |
Спектры обертонных колебаний воды. [10] |
Поэтому, уделяя по-прежнему наибольшее внимание основным колебаниям воды, в начале этого параграфа на примере нескольких работ будет дана очень краткая справка о состоянии и результатах исследований структуры воды по ее колебательным спектрам в области обертонов и составных частот. [11]
Обычные теории межмолекулярного вклада в протонную магнитную релаксацию, предложенные для трехмерных систем, не применимы для систем с пониженной размерностью, например для одномерных ( ID) или двумерных ( 2D) систем. Вместе с тем при исследовании структуры воды в гидрофильных объектах системы такого типа встречаются довольно часто; например, вода, адсорбированная на плоской подложке, вода между плоскими пластинками слоистых силикатов или вода в плоских бислоях лиотроп-ных жидких кристаллов - все это характерные примеры 2D - систем. Интересной особенностью неограниченных систем с пониженной размерностью является то, что для них функция спектральной плотности при малых частотах расходится и 1 ( со - - 0) - оо. [12]
Обычные теории межмолекулярного вклада в протонную магнитную релаксацию, предложенные для трехмерных систем, не применимы для систем с пониженной размерностью, например для одномерных ( ID) или двумерных ( 2D) систем. Вместе с тем при исследовании структуры воды в гидрофильных объектах системы такого типа встречаются довольно часто; например, вода, адсорбированная на плоской подложке, вода между плоскими пластинками слоистых силикатов или вода в плоских бислоях лиотроп-ных жидких кристаллов - все это характерные примеры 2D - систем. Интересной особенностью неограниченных систем с пониженной размерностью является то, что для них функция спектральной плотности при малых частотах расходится и 1 ( о) - 0) - - оо. [13]
Интересные экспериментальные данные, согласующиеся с моделью Самойлова, получили И. Следовательно, в воде, в отличие от жидкостей с более плотной упаковкой частиц ( жидкий аргон, ртуть), преобладают флуктуации координационного числа в сторону его увеличения. Эти результаты исследования структуры воды могут быть истолкованы как сильное влияние трансляционного движения молекул по пустотам тетраэдри-ческой структуры на координацию молекул. [14]
Это выгодно отличает данный метод от других и позволяет исследовать образцы, не разрушая их, что особенно важно для диагностики биологических объектов. Чрезвычайно важным моментом является также хорошая динамическая чувствительность ЯМР: непосредственно - в спектральном диапазоне 1 - 108 Гц и опосредованно - вплоть до частот 1012 Гц. Метод ЯМР позволяет проводить оценки времен корреляции, времен жизни в различных состояниях и времен протонного обмена воды вблизи гидрофильных поверхностей. Уникальной особенностью спектроскопии ЯМР применительно к исследованию структуры граничной воды является возможность экспериментальной оценки ориентационных параметров порядка. Однако несмотря на то что метод ЯМР используется для изучения состояния воды в гидрофильных объектах уже свыше 30 лет, в этой области все еще остаются нерешенными некоторые важные проблемы, что прежде всего связано с неоднозначной интерпретацией получаемых экспериментальных данных. [15]
Страницы: 1 2