поиск |
Новости химической науки > Ключи к тайнам льда30.3.2012 ![]() ![]() Исследователи из Сингапура и Китая заявляют, что необычные свойства льда, находящегося под высоким давлением обусловлены кулоновским отталкиванием, возникающих между электронными парами связи О–Н и неподеленными электронными парами кислорода.
Поведение замерзшей воды при повышенном давлении существенно отличается от поведения других веществ. В твердом состоянии вода характеризуется аномально низкой сжимаемостью, а приложение давления понижает, а не увеличивает значение критической температуры фазовых переходов. Эти аномалии долгое время оставались загадкой для исследователей, а построение подходящей физической модели, объясняющей причины этих аномалий, представляло собой задачу исключительной сложности.
Чанг Сун (Chang Sun) с коллегами предполагает, что разработал новый метод, способный симулировать процессы, протекающие при сжатии твердой воды, с высокой точностью и объяснить физические причины, лежащие в основе ее аномального поведения.
Ключевым элементом новой модели является представление об элементарной структурной ячейке как о системе O...H-O. Отображенный слева кислород образует водородную связь за счет своей неподеленной электронной пары, которая поляризует электронную плотность вокруг водорода, который образует нормальную ковалентную связь с другим атомом кислорода (справа).
В твердом состоянии вода характеризуется аномально низкой сжимаемостью, а приложение давления понижает, а не увеличивает значение критической температуры фазовых переходов благодаря кулоновскому отталкиванию, возникающему между электронными парами связи О–Н и неподеленными электронными парами кислорода. (Рисунок из Chem. Sci., 2012, DOI:10.1039/c2sc20066j)
Модель Суна лучше описывает систему, чем обычные жесткие модели, которые не учитывают поляризацию. Сама суть этих моделей такова, что в них задана жесткая геометрия молекулы воды – три точечных заряда, располагающиеся на фиксированном расстоянии друг от друга, и, следовательно, они просто не в состоянии учитывать изменения геометрических параметров молекул воды, которые могут возникать вследствие приложения давления.
В то же самое время результаты, полученные Суном, показывают, что кулоновское отталкивание между неподеленной электронной парой и связывающей парой приводит к укорочению длины водородной связи O...H и удлинению ковалентной связи O-H, при этом при значительном давлении длина водородной связи и ковалентной связи становятся равными по длине. Исходя из этой модели, получается, что на физические свойства сжимаемого льда оказывает существенное влияние изменение энергии связывания ковалентной связи, вызванное ее удлинением.
Сун предполагает, что разработанная модель в его группе может использоваться и для дальнейшего объяснения аномальных свойств льда, в том числе поможет выяснить причины того, почему при замерзании вода расширяется.
Источник: Chem. Sci., 2012, DOI:10.1039/c2sc20066j метки статьи: #квантовая химия, #межмолекулярные взаимодействия, #природа химической связи, #супрамолекулярная химия, #физическая химия Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru Комментарии к статье:
Вы читаете текст статьи "Ключи к тайнам льда" Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru |
Читайте также:
Все новости
20.12.2024 Главное, ребята, печенью не стареть! 23.10.2024 Насколько критично содержание кадмия в колумбийском какао? 11.8.2024 Лекарства на малых молекулах: только вверх! 7.8.2024 Имплантируемые батареи заряжаются от кислорода прямо в организме??? 7.8.2024 Почему некоторые исследователи считают, что кальций - это будущее аккумуляторов 23.3.2023 Эта новая молекула обязана своей хиральностью только кислороду. Подписка на новости
Новости компаний
23.12.24
|
НПП СпецТек, ООО
Все новости
В системе стандартов ISO 55000 прошло масштабное обновление в 2024 году 07.08.24 | Самарская область Самарская область ведет переговоры о производстве композитного углеволокна 08.06.24 | «Химпром» признан лучшим объектовым звеном в Нoвочебоксарске «Химпром» признан лучшим объектовым звеном в Нoвочебоксарске 03.04.23 | Химпром, ПАО Работа на «Химпроме» становится все более привлекательной 03.04.23 | Химпром, ПАО Работа на «Химпроме» становится все более привлекательной Подписка на новости
|