ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПЕРЕСТРОЕК КЛАСТЕРНЫХ СТРУКТУР ВОДЫ
https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.21.025
Аннотация
Несмотря на интенсивные исследования структуры и молекулярной динамики жидкой воды, до сих пор не известен термодинамический механизм дифференцирования экстремальных точек в температурных зависимостях ряда свойств воды. В настоящей работе изучили аномалии температурных зависимостей, применив метод линейных аппроксимаций. Оценили температурный градиент и энергию активации для каждой зависимости и сопоставили их с энергией водородной связи и энергиями собственных и кооперативных движений молекул воды в кластерах. Установили, что реакция разрыва водородной связи лимитирует в основном термодинамику аномалий динамической вязкости, самодиффузии и электропроводности воды. Термодинамика кооперативных и резонансных эффектов в кластерных структурах лежит в основе аномалий плотности, адиабатической теплоемкости, скорости звука, поверхностного натяжения и сжимаемости. Практически все линейные аппроксимации имели излом в районе 25 °С. С учетом известных данных предположили, что в этой точке происходит фазовый переход между состояниями воды с различной степенью спиральности сетки водородных связей.
Об авторе
А. С. Холманский
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) 109456 Москва, 1-й Вешняковский проезд, д. 2
Россия
Россия
д-р хим. наук, ст. научный сотрудник ВИЭСХ
Список литературы
1. Захаров С.Д., Мосягина И.В. Кластерная структура воды (обзор). Препринт ФИАН. М., 2011; http://preprints.lebedev.ru/wp-content/uploads/2011/12/ 35_11_pr.pdf.
2. Холманский А.С. Хиральность и квантовые эффекты как факторы морфогенеза // Математическая морфология. 2010. Т. 9, Вып. 4. http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-28-html/kholmanskiy-2/kholmanskiy-2.htm.
3. Дайсон Ф., Монтролл Э., Кац М., Фишер М. Устойчивость и фазовые переходы. М., 1973.
4. Анисимов М.А. Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах. М., 1987.
5. Родникова М.Н., Чумаевский Н.А. О пространственной сетке водородных связей в жидкостях и растворах // Журнал структурной химии. 2006. Т. 47. Приложение. S154-S161.
6. Pershin S.M. Coincidence of rotational energy of H2O ortho-para molecules and translation energy near specific temperatures in water and ice // Phys. of Wave Phenomena. 2008. V. 16. P. 15-25.
7. Захаров С.Д. Орто/пара спин-изомерия молекул Н2О как ведущий фактор формирования в воде двух структурных мотивов. http://www.biophys.ru/archive /h2o-00025.pdf.
8. Маленков Г.Г. Структура и динамика жидкой воды // Журнал структурной химии. 2006. Т. 47. Приложение. С. 5-35.
9. Huang С., Wikfeldt K.T., Tokushima Т., et al. The inhomogeneous structure of water at ambient conditions // PNAS, 2009. V.106. Р.15214–15218; http://www. biophys.ru/archive/h2o-00015.pdf.
10. Pettersson L. Water – Structure and origin of its anomalous properties. 2014. http://agenda.albanova.se/ conferenceDisplay.py?confId=4403.
11. Nilsson A., Pettersson L. G. M. Perspective on the structure of liquid water // Chem. Phys. 2011. V. 389. P. 1-34.
12. Mallamace F., Branca C., Broccio M., et al. The anomalous behavior of the density of water in the range 30 K < T< 373 K // Proc Natl Acad Sci USA. 2007. V. 104. P. 18387-18391.
13. Braibanti A., Fisicaro E., Ghiozzi A., Compari C., et al. Isobaric heat capacity and structure of water and heavy water in the liquid state // Thermochimica Acta. 1996. V. 286. Р. 51-66.
14. Weast R.C. (Ed.) Handbook of Chemistry and Physics, 565th, CRC, Cleveland. 1976. P. D-158.
15. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.
16. Shimkevich А., Shimkevich I. On water density fluctuations with helices of hydrogen bonds // Advances in Condensed Matter Physics. 2011, Article ID 871231; http://dx.doi.org/10.1155/2011/871231.
17. Холманский А.С. Кинетический фактор экстремальности температурных зависимостей свойств воды // Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. 2014. № 6. С. 66-74.
18. Kholmanskiy А. 2015. Activation energy of water structural transitions // Journal of Molecular Structure. 1089: 124-128.
19. Холманский А.С., Стребков Д.С. Зависимость оптической активности растворов сахаров от температуры // Доклады РАСХН. 2007. № 5. С. 57-60.
20. Сычева Е.В., Манаков Н.А. / http://conference. osu.ru/assets/files/conf_reports/conf10/493.doc.
21. Юхневич Г.В. Инфракрасная спектроскопия воды. М.: Наука, 1973.
22. Ефимов Ю.Я. Асимметрия молекул Н2О в жидкой фазе и ее следствия // Журнал структурной химии. 2001. Т. 42 (6). С. 1122-1132.
23. Agmon N. Tetrahedral displacement: The molecular mechanism behind the Debye relaxation in water // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. Р. 1072-1080. http://www.fh.huji.ac.il/~agmon/Fullpaper/jp9516295.pdf.
Рецензия
Для цитирования:
Холманский А.С. ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПЕРЕСТРОЕК КЛАСТЕРНЫХ СТРУКТУР ВОДЫ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2015;(21):188-194. https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.21.025
For citation:
Kholmanskiy A.S. ACTIVATION ENERGY OF REARRANGEMENTS CLUSTER STRUCTURES OF WATER. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2015;(21):188-194. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2015.21.025
Просмотров:
824
Послать статью по эл. почте 