Чем отличаются молекулы воды от молекул пара

Для того, чтобы правильно судить о составе воды, нужно изучить, что же такое вода в принципе. Как известно из уроков физики и химии, вода – это вещество (жидкое), состоящее из таких химических элементов, как водород и кислород. Вода встречается в природе в нескольких состояниях, а точнее – трех. При низких температурах она кристаллизируется в лед, при высоких из воды образуется пар, а при обычных условиях жидкость является водой.

Вода входит в состав всего живого на планете, в частности содержится и в нас (около 80%). Мы не можем существовать без воды в нашем организме, употребляя в пищу продукты, содержащие эту жидкость, восполняем потери для нормальной жизнедеятельности. Она не имеет ни запаха, ни вкуса, но все равно человек и все живое пьют воду, так как нуждаются в ее живительной силе.

Вода помогает всем живым организмам расти и процветать, в любом агрегатном состоянии она нужна и важна. Так ледники, оттаивая, отдают почве самые полезные микроэлементы, ведь в твердом состоянии молекулы воды насыщаются кислородом, взамен почва дает растения, а они в свою очередь вырабатывают кислород, необходимый для всех. А еще продукты с огорода становятся намного вкусней именно после дождя или обильного полива водой.

Что касается молекулы воды, то она состоит из атомов водорода и кислорода, которые находятся очень близко к друг другу. При этом они активно движутся и взаимодействуют. Поэтому ни для кого не секрет, что молекула воды тяжелее молекулы пара, например. В молекуле газообразного вещества все обстоит совсем по-другому. Давайте рассмотрим конкретнее состав молекул пара.

Молекулы воды

Молекулы газообразного вещества – пара

Исходя из того, что вода сама по себе бывает как тяжелая, так и легкая, молекулы пара такой воды тоже меняются. Но в любом случае, молекула пара будет легче молекулы воды. Связано это с тем, что атомы, движущиеся в молекуле пара, расположены очень далеко, и между собой. Вот почему воздух с повышенным сочетанием влажности при высокой температуре приносит больше вреда, чем пользы. Человек не сможет дышать таким разряженным воздухом длительное время. Это касается сауны, где возможно пробыть всего лишь несколько часов.

Пар – это агрегатное, то есть связывающее молекулы, состояние жидкости, в данном случае воды. Расстояние между атомами и молекулами в паре гораздо больше размера самих молекул. Движутся атомы пара беспорядочно и очень быстро, если рассматривать большое помещение, то в краткие сроки пар способен заполнить его. Кроме того, пар способен сжиматься в отличие от воды. На маленьком пространстве, газ способен расширяться и создавать давление, поэтому если накрыть крышкой банку с паром, он сможет вытолкнуть ее наверх под давлением.

Вот такие интересные свойства пара можно узнать, изучая теорию. На практике же все гораздо интереснее, проводя различные опыты, можно сделать гораздо больше открытий на эту тему. А теперь давайте сопоставим два агрегатных состояния воды – жидкости и пара. Чем они все же конкретно отличаются, что их объединяет?

В чем разница пара и воды, что объединяет эти два состояния

Молекула воды как таковая, это и есть молекула пара, исходя из их состава. То есть общее между ними то, что

кислород и водород в одинаковых количествах находятся в обеих молекулах. Можно отметить, что они отталкиваются друг от друга постоянно и быстро, это свойство тоже объединяет их между собой.

Основные отличия молекулы пара от молекулы воды:

• Пар состоит из молекул, где атомы находятся на расстоянии большем, чем сама молекула, а в воде же все наоборот — очень близко.
• Газы не имеют формы, и могут, как сжиматься, так и расширяться в разные стороны, благодаря силе, с которой атомы и молекулы отталкиваются.
• Вода обладает текучестью, в отличие от пара, она принимает форму сосуда, в котором находится, ведь молекулы друг от друга слишком близко.
• Газ может создавать давление, когда молекулы отталкиваются друг от друга, они могут вытолкнуть пробку из шампанского, например.
• А вода не может оказывать давление на предметы, так как молекулы внутри воды двигаются беспорядочно, а не сталкиваясь непосредственно друг с другом.
• Вода – это химический элемент (вещество), а пар – физическое состояние воды.

Надеемся, вы получили достаточно информации, посетив наш сайт, и мы ответили на ваш вопрос достаточно подробно.

Сибирские учёные разработали эффективный метод для изучения молекул воды

Вода — один из самых важных элементов на Земле. В молекулу воды входит два атома водорода. Ядро каждого из атомов — протон — имеет специфическое физическое свойство, которое называется спин. Молекула воды, в которой спины двух протонов сонаправлены, называется ортоизомером. Если же они направлены навстречу друг другу, то мы имеем дело с параизомером.

«Наше знание о свойствах спиновых изомеров воды ещё не полно, — поясняет один из авторов статьи кандидат технических наук Александр Анатольевич Мамрашев. — Эти два вида молекул имеют почти идентичные физические и химические свойства, поэтому их трудно отделить друг от друга. Также трудно осуществить превращение одного изомера в другой. В нормальных условиях концентрации изомеров молекул воды относятся как 3:1. Основная задача в рамках гранта Российского научного фонда № 17-12-01418, который мы сейчас выполняем, — изменить это отношение в ту или другую сторону, создав тем самым обогащение одного из изомеров. Далее можно будет исследовать свойства и применения спиновых изомеров воды».

Чтобы следить за концентрацией каждого из изомеров, необходим эффективный метод их детектирования. Учёные ИАиЭ СО РАН и ИСЭ СО РАН разработали эффективный метод измерения содержания орто- и параизомеров паров воды, присутствующих в воздухе. Дело в том, что спектры поглощения этих видов молекул отличаются друг от друга: следуя законам квантовой статистики, два изомера воды находятся в различных вращательных состояниях, и это проявляется в инфракрасных и терагерцовых спектрах поглощения.

Для измерения спектров поглощения на вещество направляется поток излучения, часть которого проходит практически без взаимодействия с субстанцией, а часть поглощается ею. В данном исследовании специалисты использовали импульсное терагерцовое излучение и спектрометр, который позволяет измерять поглощение в широком диапазоне частот от 0,1 до 2,7 ТГц. Измеряя величину поглощения отдельных линий, принадлежащих орто- и пара-h3O, в терагерцовом диапазоне, можно определить концентрацию молекул каждого из изомеров.

Преимуществом разработанного метода по сравнению с методами классической узкополосной спектроскопии является возможность одновременного измерения нескольких линий поглощения молекул воды в одинаковых физических условиях без перестройки частоты излучения.

Процедура измерения отношения орто- и параизомеров молекул воды включала следующие этапы. С помощью созданного в лаборатории информационной оптики ИАиЭ СО РАН широкополосного спектрометра измерялись терагерцовые спектры в двух средах: в чистом азоте при атмосферном давлении и в воздухе, содержащем пары воды. Их сопоставление давало экспериментальный спектр поглощения паров воды, который сравнивался с теоретическим, рассчитанным с использованием данных из международной базы HITRAN.

Сопоставление теоретических спектров с экспериментальными позволило определить отношение концентраций орто- и параизомеров молекул воды. По измерениям в диапазоне 0,15—1,05 ТГц их отношение составило 3,03±0,03. Полученное значение согласуется с теоретическим значением, равным 3 в равновесных условиях.

Результат доказывает работоспособность предложенного метода и открывает перспективы его использования для исследования обогащения ядерных спиновых изомеров молекул воды в газовой фазе. Обогащенные изомеры могут найти применение в задачах магнитной томографии и для исследования процессов с участием молекул воды в космосе.

Страница не найдена |

Страница не найдена |

---

---

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

       

       

     12

       

     12

       

      1

3031     

     12

       

15161718192021

       

25262728293031

       

    123

45678910

       

     12

17181920212223

31      

2728293031  

       

      1

       

   1234

567891011

       

     12

       

891011121314

       

11121314151617

       

28293031   

       

   1234

       

     12

       

  12345

6789101112

       

567891011

12131415161718

19202122232425

       

3456789

17181920212223

24252627282930

       

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

       

15161718192021

22232425262728

2930     

       

Архивы

Авг

Сен

Окт

Ноя

Дек

Метки

Настройки
для слабовидящих

Открытие физиков СПбГУ поможет изучать слабые связи между молекулами

Рисунок (graphical abstract) из статьи, в которой описаны эти результаты, по решению редакторов журнала Chemical Physics Letters размещен на обложке научного издания.

Вода, лед и водяной пар, как известно, состоят из одних и тех же молекул — H₂O, но все-таки эти вещества заметно отличаются друг от друга. Их отличие во многом обусловлено тем, что между молекулами есть некая связь, которая притягивает их друг к другу. Если взаимодействие сильное, то происходит химическая реакция, как, к примеру, два атома водорода и атом кислорода образуют молекулу воды. Если же взаимодействие слабое, как между молекулами воды, то от него зависит вид агрегатного состояния вещества — жидкое, газообразное, твердое.

В центре внимания исследовательской группы СПбГУ под руководством профессора Анатолия Правилова находится один из видов слабых межмолекулярных связей — ван-дер-ваальсовы (ВДВ) силы. Ученые исследуют простейшие ВДВ-комплексы, состоящие из атомов инертных газов (гелия, неона, аргона и криптона) и молекул йода. Главным образом исследователей интересует, как зависит сила связи в комплексах и их распад от поляризуемости инертных газов; ведь чтобы изучить сложные молекулярные системы, нужно сначала разобраться, как устроены самые простые.

Получить ВДВ-комплексы можно только при сверхнизких температурах — для этого физики СПбГУ используют экспериментальную установку, созданную ими в 2015 году. В ней газовую смесь из молекул йода и инертных газов «выпускают» в вакуум, чтобы получить сверхзвуковой молекулярный пучок. В этих пучках атомы и молекулы охлаждаются до низких, около 1 К (-272 ˚С), температур, в результате чего образуются ВДВ-комплексы в невозбужденных состояниях. Они с помощью лазеров переводятся в возбужденное, так называемое ионно-парное, состояние. Далее этот возбужденный комплекс эволюционирует: разваливается на атом инертного газа и молекулу йода в этом состоянии (адиабатический распад), переходит в другие возбужденные состояния (неадиабатический распад), которые тоже разваливаются. Анализируя продукты распада комплексов, можно изучать процессы их эволюции.

Исследователям СПбГУ удалось зафиксировать излучение ВДВ-комплексов. Оказалось, что оно очень похоже на излучение свободных молекул йода, но есть и отличия. «Мы знаем, что молекула йода в заселяемом нами ионно-парном состоянии излучает в течение 26 наносекунд — это время ее жизни, можно сказать, паспортные данные, по которым ученые понимают, что видят именно йод в данном возбужденном состоянии, — объяснил кандидат физико-математических наук, доцент СПбГУ Сергей Лукашов. — Мы же смогли зафиксировать излучение при заселении комплекса NeI₂, которое длилось восемь наносекунд в случаях, когда адиабатический распад комплекса невозможен, и примерно одну наносекунду, когда он возможен. Это прямое доказательство наличия люминесценции ВДВ-комплекса NeI₂».

Руководитель исследовательской группы Анатолий Правилов отметил, что полученные результаты имеют большое значение для теоретической физики, ведь их можно использовать для исследования динамики внутренних превращений в подобных комплексах. «Их необходимо изучать, потому что они самые простые. Если мы разберемся с ними, то, в конце концов, сможем исследовать и описывать более сложные структуры, к примеру комплексы биомолекул, — сказал Анатолий Правилов. — Кроме того, процессы, связанные с ВДВ-комплексами, имеют место в атмосфере Земли или, скажем, в межзвездном пространстве, где химические реакции проходят в совершенно других условиях — при низких температурах и в условиях интенсивного ультрафиолетового излучения».

Строение молекулы воды (h3O), схема и примеры

Общие сведения о строении молекулы воды

Вода – термодинамически устойчивое соединение. Стандартная энергия Гиббса образования жидкой воды при температуре 298 Л рана – 237, 57кДж/моль, водяного пара – 228,94 кДж/моль. В этой связи константа диссоциации водяного пара на водород и кислород очень мала (8,88×10^-41).

Агрегатное состояние воды определяется температурой и давлением (рис. 1). Кривая АО соответствует равновесию в системе лед-пар, DO – равновесию в системе переохлажденная вода-пар, кривая OC – равновесию в системе вода-пар, а кривая OB – равновесию в системе лед-вода. В точке О все кривые пересекаются. Эта точка называется тройной точкой и отвечает равновесию в системе лед-вода-пар.

Рис. 1. Диаграмма состояния воды.

Электронное строение молекулы воды

Структурная молекула воды имеет вид H₂O. Запишем электронные конфигурации атомов кислорода и водорода в основном состоянии, а затем зарисуем их электронно-графические формулы:

₈О 1s²2s²2p⁴

₁H 1s¹

При образовании молекулы воды электронные облака двух неспаренных 2p-электронов атома кислорода перекрываются с 1s-электронными облаками двух атомов водорода; схема этого перекрывания изображена на рис. 2. Поскольку p-электронные облака атома кислорода ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях, то молекула воды имеет угловое строение, причем можно ожидать, что угол между связями О-Н будет составлять 90^o.

Рис. 2. Схема строения молекулы воды.

Однако, на деле валентный угол между атомами кислорода и водорода отличается от 90^o, он составляет 104,5^o.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ВОДА, ЛЕД И ПАР | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ВОДА, ЛЕД И ПАР, соответственно жидкое, твердое и газообразное состояния химического соединения молекулярной формулы Н₂О.

Историческая справка.

Идея древних философов о том, что все в природе образуют четыре элемента (стихии): земля, воздух, огонь и вода, просуществовала вплоть до Средних веков. В 1781 Г.Кавендиш сообщил о получении им воды при сжигании водорода, но не оценил в полной мере важности своего открытия. Позже (1783) А.Лавуазье доказал, что вода вовсе не элемент, а соединение водорода и кислорода. Й.Берцелиус и П.Дюлонг (1819), а также Ж.Дюма и Ж.Стас (1842) установили весовой состав воды, пропуская водород через оксид меди, взятый в строго определенном количестве, и взвешивая образовавшиеся медь и воду. Исходя из этих данных, они определили отношение Н:О для воды. Кроме того, в 1820-х годах Ж.Гей-Люссак измерил объемы газообразных водорода и кислорода, которые при взаимодействии давали воду: они соотносились между собой как 2:1, что, как мы теперь знаем, отвечает формуле Н₂О.

Распространенность.

Вода покрывает 3/4 поверхности Земли. Тело человека состоит из воды примерно на 70%, яйцо – на 74%, а некоторые овощи – это почти одна вода. Так, в арбузе ее 92%, в спелых томатах – 95%.

Вода в природных резервуарах никогда не бывает однородной по составу: она проходит через горные породы, соприкасается с почвой и воздухом, а потому содержит растворенные газы и минеральные вещества. Более чистой является дистиллированная вода.

Морская вода.

Состав морской воды различается в разных регионах и зависит от притока пресных вод, скорости испарения, количества осадков, таяния айсбергов и т.д. См. также ОКЕАН.

Минеральная вода.

Минеральная вода образуется при просачивании обычной воды сквозь породы, содержащие соединения железа, лития, серы и других элементов.

Мягкая и жесткая вода.

Жесткая вода содержит в больших количествах соли кальция и магния. Они растворяются в воде при протекании по породам, сложенным гипсом (СaSO₄), известняком (СаСО₃) или доломитом (карбонаты Mg и Са). В мягкой воде этих солей мало. Если вода содержит сульфат кальция, то говорят, что она обладает постоянной (некарбонатной) жесткостью. Ее можно умягчить добавлением карбоната натрия; это приведет к осаждению кальция в виде карбоната, а в растворе останется сульфат натрия. Соли натрия не вступают в реакцию с мылом, и расход его будет меньше, чем в присутствии солей кальция и магния.

Вода, обладающая временной (карбонатной) жесткостью, содержит бикарбонаты кальция и магния; ее можно умягчить несколькими способами: 1) нагреванием, приводящим к разложению бикарбонатов на нерастворимые карбонаты; 2) добавлением известковой воды (гидроксида кальция), в результате чего бикарбонаты превращаются в нерастворимые карбонаты; 3) с помощью обменных реакций.

Вода, содержащая в большом количестве растворенный диоксид углерода, просачиваясь через известняковые породы, растворяет их, что приводит к образованию пещер. При повышении температуры начинается обратный процесс: бикарбонат разлагается и вновь образуется известняк. Именно из него состоят сталактиты и сталагмиты.

Молекулярная структура.

Анализ данных, полученных из спектров поглощения, показал, что три атома в молекуле воды образуют равнобедренный треугольник с двумя атомами водорода в основании и кислородом в вершине:

Валентный угол НОН равен 104,31°, длина связи О–Н составляет 0,99 Å (1 Å = 10^–8 см), а расстояние Н–Н равно 1,515 Å. Атомы водорода так глубоко «внедрены» в атом кислорода, что молекула оказывается почти сферической; ее радиус – 1,38 Å.

ВОДА

Физические свойства.

Благодаря сильному притяжению между молекулами у воды высокие температуры плавления (0° С) и кипения (100° С). Толстый слой воды имеет голубой цвет, что обусловливается не только ее физическими свойствами, но и присутствием взвешенных частиц примесей. Вода горных рек зеленоватая из-за содержащихся в ней взвешенных частиц карбоната кальция. Чистая вода – плохой проводник электричества, ее удельная электропроводность равна 1,5Ч10^–8 Ом^–1Чсм^–1 при 0° С. Сжимаемость воды очень мала: 43Ч10^–6 см³ на мегабар при 20° С. Плотность воды максимальна при 4° С; это объясняется свойствами водородных связей ее молекул.

Давление паров.

Если оставить воду в открытой емкости, то она постепенно испарится – все ее молекулы перейдут в воздух. В то же время вода, находящаяся в плотно закупоренном сосуде, испаряется лишь частично, т.е. при определенном давлении водяных паров между водой и воздухом, находящимся над ней, устанавливается равновесие. Давление паров в равновесии зависит от температуры и называется давлением насыщенного пара (или его упругостью). Когда давление насыщенного пара сравнивается с внешним давлением, вода закипает. При обычном давлении 760 мм рт.ст. вода кипит при 100° С, а на высоте 2900 м над уровнем моря атмосферное давление падает до 525 мм рт.ст. и температура кипения оказывается равной 90° С.

Испарение происходит даже с поверхности снега и льда, именно поэтому высыхает на морозе мокрое белье.

Вязкость воды с ростом температуры быстро уменьшается и при 100° С оказывается в 8 раз меньше, чем при 0° С.

Химические свойства.

Каталитическое действие.

Очень многие химические реакции протекают только в присутствии воды. Так, окисление кислородом не происходит в сухих газах, металлы не реагируют с хлором и т.д.

Гидраты.

Многие соединения всегда содержат определенное число молекул воды и называются поэтому гидратами. Природа образующихся при этом связей может быть разной. Например, в пентагидрате сульфата меди, или медном купоросе CuSO₄Ч5H₂O, четыре молекулы воды образуют координационные связи с ионом сульфата, разрушающиеся при 125° С; пятая же молекула воды связана так прочно, что отрывается лишь при температуре 250° С. Еще один стабильный гидрат – серная кислота; она существует в двух гидратных формах, SO₃ЧH₂O и SO₂(OH)₂, между которыми устанавливается равновесие. Ионы в водных растворах тоже часто бывают гидратированы. Так, Н⁺ всегда находится в виде иона гидроксония Н₃О⁺ или Н₅О₂⁺; ион лития – в виде Li (H₂O)₆⁺ и т.д. Элементы как таковые редко находятся в гидратированной форме. Исключение составляют бром и хлор, которые образуют гидраты Br₂Ч10 H₂O и Cl₂Ч6H₂О. Некоторые обычные гидраты содержат кристаллизационную воду, например хлорид бария BaCl₂Ч2H₂O, английская соль (сульфат магния) MgSO₄Ч7H₂O, питьевая сода (карбонат натрия) Na₂CO₃Ч10 H₂O, глауберова соль (сульфат натрия) Na₂SO₄Ч10 H₂O. Соли могут образовывать несколько гидратов; так, сульфат меди существует в виде CuSO₄Ч5H₂O, CuSO₄Ч3H₂O и CuSO₄ЧH₂O. Если давление насыщенного пара гидрата больше, чем атмосферное давление, то соль будет терять воду. Этот процесс называется выцветанием (выветриванием). Процесс, при котором соль поглощает воду, называется расплыванием.

Гидролиз.

Гидролиз – это реакция двойного разложения, в которой одним из реагентов является вода; трихлорид фосфора PCl₃ легко вступает в реакцию с водой:

PCl₃ + 3H₂O = P (OH)₃ + 3HCl

Аналогичным образом гидролизуются жиры с образованием жирных кислот и глицерина.

Сольватация.

Вода – полярное соединение, а потому охотно вступает в электростатическое взаимодействие с частицами (ионами или молекулами) растворенных в ней веществ. Образовавшиеся в результате сольватации молекулярные группы называются сольватами. Слой молекул воды, связанный с центральной частицей сольвата силами притяжения, составляет сольватную оболочку. Впервые понятие сольватации было введено в 1891 И.А.Каблуковым.

Тяжелая вода.

В 1931 Г.Юри показал, что при испарении жидкого водорода его последние фракции оказываются тяжелее обычного водорода вследствие содержания в них в два раза более тяжелого изотопа. Этот изотоп называется дейтерием и обозначается символом D. По своим свойствам вода, содержащая вместо обычного водорода его тяжелый изотоп, существенно отличается от обычной воды.

В природе на каждые 5000 массовых частей Н₂О приходится одна часть D₂O. Это соотношение одинаково для речной, дождевой, болотной воды, подземных вод или кристаллизационной воды. Тяжелая вода используется в качестве метки при исследовании физиологических процессов. Так, в моче человека соотношение между Н и D тоже равно 5000:1. Если дать пациенту выпить воду с большим содержанием D₂O, то, последовательно измеряя долю этой воды в моче, можно определить скорость выведения воды из организма. Оказалось, что около половины выпитой воды остается в организме даже спустя 15 сут. Тяжелая вода, вернее, входящий в ее состав дейтерий – важный участник реакций ядерного синтеза.

Третий изотоп водорода – тритий, обозначаемый символом Т. В отличие от первых двух он радиоактивен и обнаружен в природе лишь в малых количествах. В пресноводных озерах соотношение между ним и обычным водородом равно 1:10¹⁸, в поверхностных водах – 1:10¹⁹, в глубинных водах он отсутствует. См. также ВОДОРОД.

ЛЕД

Лед, твердая фаза воды, используется в основном как хладагент. Он может находиться в равновесии с жидкой и газообразной фазами или только с газообразной фазой. Толстый слой льда имеет голубоватый цвет, что связано с особенностями преломления им света. Сжимаемость льда очень низка.

Лед при нормальном давлении существует только при температуре 0° С или ниже и обладает меньшей плотностью, чем холодная вода. Именно поэтому айсберги плавают в воде. При этом, поскольку отношение плотностей льда и воды при 0° С постоянно, лед всегда выступает из воды на определенную часть, а именно на 1/5 своего объема. См. также АЙСБЕРГИ.

ПАР

Пар – газообразная фаза воды. Вопреки общепринятому мнению, он невидим. Тот «пар», который вырывается из кипящего чайника, – это на самом деле множество мельчайших капелек воды. Пар обладает свойствами, очень важными для поддержания жизни на Земле. Хорошо известно, например, что под действием солнечного тепла вода с поверхности морей и океанов испаряется. Образующиеся водяные пары поднимаются в атмосферу и конденсируются, а затем выпадают на землю в виде дождя и снега. Без такого круговорота воды наша планета давно превратилась бы в пустыню.

Пар имеет множество применений. С одними мы хорошо знакомы, о других только слышали. Среди наиболее известных устройств и механизмов, работающих с применением пара, – утюги, паровозы, пароходы, паровые котлы. Пар вращает турбины генераторов на тепловых электростанциях. См. также КОТЕЛ ПАРОВОЙ; ДВИГАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ; ТЕПЛОТА; ТЕРМОДИНАМИКА.

Природа пара. Что такое пар. Влажный насыщенный и сухой насыщенный пар

Природа пара

Что такое пар?

Водяной пар образуется при переходе воды из жидкого состояния в газообразное. Это сопровождается поглощением значительного количества энергии, называемое скрытой теплотой парообразования. При обратном процессе, процессе конденсации, выделяется такое же количество тепла. В этом и заключается основной принцип передачи тепла с помощью пара, то есть использование энергии фазового перехода.

Существуют следующие виды состояний пара: влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар и перегретый пар.

Влажный насыщенный пар

Это наиболее распространенная форма пара, в котором часть молекул воды отдали свою энергию (скрытая теплота) и сконденсировались, с образованием мельчайших капелек воды в виде тумана. Понятие сухость (влажность) пара характеризует количество капельной жидкости, содержащейся в насыщенном паре.

На практике, даже самые лучшие котлы производят пар, содержащий 3% — 5% влаги. Поскольку генерируемый пар увлекает за собой, некоторое количество воды, как правило, в виде тумана или капель.

Эксплуатация влажного пара увеличивает энергозатраты и имеет ряд недостатков. С увеличением влажности насыщенного пара энтальпия (энергоэффективность) его существенно снижается, увеличиваются потери давления в паропроводе, паропроводы подвергаются эрозии, появляется вероятность скопления конденсата, приводящая к гидравлическим ударам и разрушению паропроводов и оборудования.

Поэтому при проектировании и эксплуатации пароконденсатных систем необходимо предусматривать меры по осушению пара (установка циклонных сепараторов, редукционных клапанов серии COS) и дренированию паропроводов (установка конденсатных карманов), а так же тепловой изоляции всех участков паропроводов и арматуры.

Сухой насыщенный пар

Прозрачный газ, не имеющий влаги, обладает многими свойствами, которые делают его отлично управляемым источником тепла.

Особенность	Преимущество
Быстрое и равномерное нагревание через скрытую передачу тепла	Повышение качества продукции и производительности
Используется как в технологических процессах, так и в системах отопления и вентиляции предприятия	Упрощает эксплуатацию и унифицирует энергораспределение на предприятии. Снижает затраты на энергогенерирующее оборудование.
Давлением можно контролировать температуру	Температура может быть установлена быстро и точно
Высокий коэффициент теплопередачи	Необходимо меньше площади поверхности теплопередачи, что позволяет снизить габариты и первоначальные затраты на оборудование
Производится из воды	Безопасный, экологически чистый и недорогой

Перегретый пар

Перегретый пар образуется путем дальнейшего нагрева влажного или насыщенного пара свыше температуры насыщения.

В таком состоянии пар, имеет более высокую температуру и более низкую плотность, чем насыщенный пар при том же давлении. Перегретый пар используется в основном в различных тепловых машинах, таких как турбины, для повышения их КПД и обычно не используется для передачи тепла.

Особенность	Недостатки
Низкий коэффициент теплопередачи	Снижение продуктивности
	Необходимость увеличения площади поверхности теплопередачи
Переменная температура пара даже при постоянном давлении	Ухудшается управляемость системы
Для передачи тепла используется физическое тепло	Перепады температур может оказать негативное влияние на качество продукции
Температура может быть чрезвычайно высокой	Существенное увеличение капитальных затрат на установку высокотемпературного оборудования

По этим и другим причинам, насыщенный пар является предпочтительным по сравнению с перегретым паром в качестве теплоносителя в теплообменниках и другом теплопередающем оборудовании. С другой стороны, если перегретый пар рассматривать в качестве источника тепла для прямого нагрева, в качестве высокотемпературного газа, он имеет преимущество по сравнению с горячим воздухом, особенно в бескислородных условиях. Так же его применяют в пищевой промышленности, для сушки и обработки пищевых продуктов.

Три фазы воды | AMNH

ЖИДКАЯ ВОДА

Восход солнца над океаном
© SuperStock / AGE Fotostock

Ликвидный актив

Все мы знаем, что такое вода — прозрачная жидкость без запаха и вкуса.И все мы знаем, что делает вода — падает с неба, утоляет жажду, очищает поверхности, заставляет растения расти. Но есть другой способ посмотреть на воду, если вы спуститесь под поверхность.

Если бы вы могли заглянуть в субмикроскопический мир, вы бы увидели, что вода состоит из трех атомов: двух атомов водорода и одного кислорода. Вода — это небольшая молекула: одна живая клетка может содержать их миллиарды.

Молекула воды похожа на крошечный магнит с отрицательным зарядом с одной стороны и положительным с другой.

Узы, связывающие

Молекула воды цепляется за другие молекулы воды из-за своей химической структуры. Эта «липкость», возникающая из-за силы, называемой водородными связями, объясняет многие из самых удивительных свойств воды.

Водный долгоног
© Джордж Бернард / Животные Животные

Дело масштаба

Как вода из пруда может быть тротуаром для водомерок? Это происходит потому, что молекулы воды прилипают друг к другу.Молекулы на поверхности не имеют водянистых соседей наверху, поэтому они еще плотнее прилипают к находящимся внизу. Результат? Высокое поверхностное натяжение — и место для прогулок водометов.

Гольфстрим из космоса
НАСА

Конвейерная лента

Вода обладает замечательной способностью поглощать и удерживать тепло.В результате океанские течения играют большую роль в климате Земли. Огромное океанское течение, называемое Гольфстримом (бледно-желтое на этом изображении), простирается от Флориды до центральной Атлантики и несет каждый день в два раза больше тепла, чем может генерировать весь уголь, добываемый на Земле за год.

ВОДА В СОСТОЯНИИ

Нарушение правил

Как правило, при замерзании жидкости становятся более плотными. Но забудьте о правилах, касающихся воды: когда она замерзает, как лед, она становится менее плотной.Результат? Ледяные поплавки.

Как всегда, объяснение в атомах. В жидкой воде молекулы хаотичны, перемешаны и плотно упакованы вместе. Но по мере образования льда молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру с пустыми пространствами — и эти пространства действуют как плавучие устройства.

Вода замерзает при 0 ° C (32 ° F), но самая плотная, то есть ее молекулы наиболее плотно упакованы, при 4 ° C (39 ° F).

Соленые улицы

Соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная вода, и чем она соленее, тем лучше она сопротивляется замерзанию.Поэтому зимой мы солим тротуары. Но талая соленая вода может повредить растениям, поэтому многие люди переходят на песок или другие заменители соли — даже сахар снижает температуру замерзания и растапливает лед.

Кататься на льду; Американская литография Prang & Co., после Генри Сэндхэма. c. 1886 г.
Коллекция Грейнджер, Нью-Йорк

Скользящее скольжение

Лед достаточно гладкий для катания на коньках, но, что удивительно, ученые все еще пытаются выяснить, почему. Возможно, давление веса фигуриста, сосредоточенное на узкой лопатке, растапливает лед.Или, возможно, плавление происходит из-за трения, вызванного движущимися лезвиями. Или может случиться так, что твердый лед всегда покрыт очень, очень тонким слоем жидкости, толщиной всего в несколько молекул — независимо от того, делает ли кто-нибудь восьмерки или нет.

Сезонный эффект

Соль снижает температуру замерзания воды, что означает, что морская вода, состоящая из 3,5% соли, замерзает при температуре около -2,2 ° C (28 ° F). На Северном и Южном полюсах температуры зимой падают настолько низко, что часть океана превращается в твердый лед.Этот «морской лед» замерзает и тает в зависимости от времени года и играет ключевую роль в регулировании климата Земли. Неуклонное сокращение морского льда Северного Ледовитого океана в последние десятилетия является убедительным свидетельством изменения климата.

Закон об исчезновении

Теперь вы это видите, а теперь нет! Вот что происходит, когда вода превращается в газ: некоторые молекулы выходят из жидкой воды и всплывают в воздух в виде пара. По сравнению со всей водой на Земле количество водяного пара крошечное. Но это очень важно для нашей атмосферы, источника дождя и снега.А водяной пар помогает улавливать часть солнечного тепла, чтобы оно не отражалось обратно в космос. Вода как газ: ее не видно, но и без нее не обойтись.

В водяном паре, как и в любом газе, промежутки между молекулами намного больше, чем сами молекулы.

ВОДА В КАЧЕСТВЕ ПАРА

Универсальная вода

В следующий раз, когда вы будете пить стакан ледяной воды, остановитесь и подумайте вот о чем: в один момент вы ощущаете воду во всех трех фазах.Твердое вещество охлаждает жидкость в вашем стакане, в то время как воздух, которым вы дышите, наполнен водяным паром. Универсальность воды — ее способность существовать в жидком, твердом и парообразном состоянии при обычных температуре и давлении — делает возможной на Земле ту жизнь, которую мы знаем.

Радиатор

Солнце ежедневно доставляет на Землю огромное количество энергии. Тропические океаны поглощают большую часть этой энергии, и большая часть ее идет на создание водяного пара, то есть на разрыв связей между молекулами жидкой воды и их отправку в воздух.Этот процесс называется испарением.

Белая магия

Снег образуется, когда вода в атмосфере напрямую переходит из газовой в твердую, минуя жидкую фазу. Эти шестигранные звезды на самом деле представляют собой одиночные кристаллы льда, но при падении кристаллы часто слипаются. Эксперты по погоде сообщили о перистых снежинках размером 15 сантиметров (шесть дюймов) в диаметре.

isture Видимый

Облака, туман и туман включают огромное количество крошечных капель жидкой воды, называемых каплями измороси, размером меньше одной десятой ширины человеческого волоса.

Синий мрамор
НАСА

Иллюзии облаков

Одно облако — на самом деле скопление капель воды — обычно существует всего час или около того.Капли могут образовываться, испаряться в водяной пар и многократно конденсироваться, прежде чем станут достаточно большими, чтобы выпасть в виде дождя.

Синий мрамор

Так выглядит Земля без облаков — они были искусственно удалены с этого изображения. Но на самом деле в любой момент времени более половины поверхности Земли скрыто облаками, все они образованы из водяного пара, сконденсированного из микроскопических капель или частиц льда, взвешенных в воздухе.

Лед, вода и пар | Земля 540: Основы океанографии для преподавателей

Введение

Сначала мы исследуем воду как молекулу, а затем исследуем последствия молекулярной структуры воды для ее физического поведения и ее значения как «универсального растворителя».»В этом первом разделе исследуются фазы воды.

Молекула воды

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Теперь одно-единственное электронное кольцо вокруг каждого атома водорода имеет только один электрон. Отрицательный заряд электрона уравновешивается положительным зарядом одного протона в ядре. Протоны имеют массу, электроны — нет. Один электрон и один протон: атомный номер водорода равен единице. В ядре водорода тоже один нейтрон; без заряда, но весит один протон.Один протон, один нейтрон: атомный вес водорода равен двум. Электронное кольцо водорода хотело бы иметь два электрона для создания стабильной конфигурации. Кислород, с другой стороны, имеет внутреннее электронное кольцо с двумя электронами, которое холодно, потому что это стабильная конфигурация. Внешнее кольцо, с другой стороны, имеет шесть электронов, но ему хотелось бы иметь еще два, потому что во втором электронном кольце восемь электронов образуют стабильную конфигурацию. Чтобы уравновесить отрицательный заряд восьми (2 + 6) электронов, ядро ​​кислорода имеет восемь протонов.Восемь протонов и восемь электронов: атомный номер кислорода равен восьми. Восемь протонов в ядре соответствуют восьми нейтронам. Восемь протонов, восемь нейтронов: кислород имеет атомный вес 16. Водород и кислород хотели бы иметь стабильные электронные конфигурации, но не как отдельные атомы. Они могут выйти из этого затруднительного положения, если согласятся делиться электронами (своего рода энергетический «договор»?). Итак, кислород разделяет один из своих внешних электронов с каждым из двух атомов водорода, и каждый атом водорода разделяет свой единственный электрон с кислородом.Это называется ковалентной связью. Каждый атом водорода думает, что у него два электрона, а атом кислорода думает, что у него восемь внешних электронов. Все счастливы, не так ли?

Рисунок. 1:
O
/ \
H H

Однако оба атома водорода находятся по одну сторону от атома кислорода с углом между ними примерно 105 градусов (см. Рис. 1), так что положительно заряженные ядра атомов водорода остаются слегка открытыми, так сказать , оставляя этот конец молекулы воды со слабым положительным зарядом.Между тем на другой стороне молекулы электроны атома кислорода придают этому концу молекулы слабое отрицательное изменение. По этой причине молекула воды называется «диполярной» молекулой. Вода является примером полярного растворителя, способного растворять большинство других соединений. В растворе слабая положительно заряженная сторона одной молекулы воды будет притягиваться к слабой отрицательно заряженной стороне другой молекулы воды, и две молекулы будут удерживаться вместе слабой «водородной связью» и так далее.В диапазоне температур морской воды слабые водородные связи постоянно разрушаются и реформируются. Это придает воде некоторую структуру, но позволяет молекулам легко скользить друг по другу, превращая воду в жидкость.

Свойства воды

Калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г чистой воды на 1 градус Цельсия на уровне моря. Следовательно, для нагрева воды от 0 ° C (точки замерзания воды) до 100 ° C (точки кипения) потребуется 100 калорий. Однако потребуется 540 калорий, чтобы преобразовать этот 1 г воды при 100 ° C в 1 г водяного пара при 100 ° C.Это называется теплотой испарения. Вам нужно будет удалить 80 калорий из 1 г воды при температуре замерзания 0 ° C, чтобы преобразовать его в 1 г льда при 0 ° C. Это называется теплотой плавления.

Вода не сдает и не нагревается очень легко. Поэтому говорят, что он имеет высокую теплоемкость. В Пенсильвании дневная и ночная температура обычно составляет 20 ° C. В то же время температура воды в озере практически не изменится.

Вода течет легко.Говорят, что он имеет низкую «вязкость». Сравните это с моторным маслом или медом, каждый из которых имеет относительно высокую вязкость (или с верхней мантией, которая имеет еще более высокую вязкость, как обсуждалось в классе во время наших лекций по «тектонике плит»). Если вы не можете заставить мед вытекать из банки на тост утром, вы кладете его в микроволновую печь и «взбиваете», тогда он легко течет, то есть повышение температуры снижает вязкость. Точно так же теплая вода менее вязкая, чем холодная.

Чистая вода имеет плотность 1.0 г / см ³ при 4˚C. При повышении или понижении температуры от 4˚C плотность уменьшается. Фактически, если вы измеряете температуру глубокой воды в больших озерах умеренных широт, которые замерзают зимой, вы обнаружите, что температура составляет 4 ° C; Это связано с тем, что при этой температуре пресная вода имеет максимальную плотность, а когда поверхностные воды остывают осенью и в начале зимы, озера переворачиваются и наполняются водой с температурой 4˚C. Когда вы добавляете растворенные твердые вещества в чистую воду для увеличения солености, плотность увеличивается.Средняя плотность морской воды с соленостью 35 o / oo (35 г / кг) и при 4 ° C составляет 1,028 г / см ³ При добавлении солей в морскую воду вы также меняете некоторые другие свойства. Повышение солености увеличивает температуру кипения и снижает температуру замерзания. Обычная морская вода замерзает при -2˚C, что на 2˚C холоднее чистой воды. Повышение солености также снижает температуру максимальной плотности.

Когда вода замерзает, она расширяется

Рис. 2 Примерный набросок молекул воды в кристалле льда (гексагональной формы)

Когда вода является жидкостью, молекулы воды упакованы относительно близко друг к другу, но могут скользить мимо друг друга и свободно перемещаться (что делает воду жидкостью).Однако, когда вода замерзает, образуются связи, которые фиксируют молекулы на месте в виде правильного (гексагонального) узора (рис. 2). Почти для каждого известного химического соединения молекулы удерживаются ближе друг к другу (связаны) в твердом состоянии (например, в минеральной форме или во льду), чем в жидком состоянии. Однако вода уникальна тем, что связывает ее таким образом, что в твердой форме (лед) молекулы удерживаются дальше друг от друга, чем в жидкой форме. Вода расширяется при замерзании, делая ее менее плотной, чем вода, из которой она замерзает.Фактически, его объем чуть более чем на 9% больше (или плотность примерно на 9% ниже), чем в жидком состоянии. По этой причине лед плавает по воде (как кубик льда в стакане воды). Последнее свойство очень важно для организмов в океанах и пресноводных озерах. Например, рыба в пруду переживает зиму, потому что на поверхности пруда образуется лед (он плавает) и эффективно изолирует (не так эффективно отводит тепло от пруда в атмосферу) остальную часть пруда внизу, предотвращая его замерзание. сверху вниз (или снизу вверх).Если бы вода не расширялась при замерзании, тогда она была бы плотнее жидкой воды при замерзании; следовательно, он утонет и заполнит озера или океан снизу доверху. Когда океаны заполнятся льдом, жизнь там станет невозможной. Все мы знаем, что расширение жидкой воды до льда имеет огромную силу. Если вы когда-либо помещали полную емкость с водой с плотно закрывающейся крышкой или банку с газировкой в ​​морозильную камеру, возможно, вы испытали это на себе. При замерзании десять стаканов воды превратятся в 11 стаканов льда.Сила кристаллизации льда способна разорвать водопроводные трубы и вызвать расширение трещин в скалах, тем самым ускоряя эрозию гор!

На диаграмме ниже (рис. 3) показаны некоторые изменения точки замерзания и плотности чистой воды, а также изменения, вызванные добавлением соли. Обратите внимание, что плотность чистой воды максимальна при 4 ° C, тогда как плотность продолжает увеличиваться с понижением температуры, когда содержание соли составляет 35 o / oo (частей на тысячу) — около средней солености морской воды.Кроме того, при добавлении соли температура замерзания воды понижается (поэтому мы добавляем соль на обледенелые дороги и тротуары!). Мы рассмотрим последствия этого позже, когда будем рассматривать циркуляцию океанов и производство «глубокой» воды. Вода лишь слегка сжимается, о чем свидетельствует небольшое, но измеримое изменение плотности при увеличении давления. Давление здесь измеряется в барах (это не тот вид, который вы могли бы сейчас смаковать), где 1 атмосфера (давление на уровне моря) равняется 1.01325 бар = 101,3 кПа. Таким образом, максимальное давление в 4000 бар на графике эквивалентно давлению на глубине около 4000 метров в океане (средняя глубина океана составляет около 3800 метров). Давление увеличивается со скоростью одна атмосфера каждые 10 метров (те из вас, кто ныряет, это знают). Заполненные воздухом объемы, такие как полости человеческого тела, не могут противостоять давлению воды на глубине (это включает в себя большинство вещей, за исключением специально усиленных корпусов подводных аппаратов и подводных лодок), но если бы мы могли наполнить наши легкие водой и каким-то образом еще дышать, например рыбы, мы могли бы заняться интересным дайвингом.Даже на высоте 4000 метров вода сжалась только примерно на 2,3% по сравнению с объемом, который она имела на поверхности (увеличение плотности на 2,3%, сделайте расчет с учетом графических данных ниже). Как назывался фильм, в котором использовался этот принцип? Хорошо, переходим к следующему разделу …

Рис. 3. Изменение плотности морской воды при 35 o / oo в зависимости от давления (бар) (вверху), а также плотности и точек замерзания чистой воды и соленой воды (внизу).

Различаются две формы — ScienceDaily

Молекулы воды существуют в двух разных формах с почти идентичными физическими свойствами.Впервые исследователям удалось разделить две формы, чтобы показать, что они могут проявлять разную химическую активность. Эти результаты были опубликованы исследователями из Базельского университета и их коллегами в Гамбурге в научном журнале Nature Communications .

С химической точки зрения вода — это молекула, в которой один атом кислорода связан с двумя атомами водорода. Менее известно, что вода существует в двух различных формах (изомерах) на молекулярном уровне.Разница заключается во взаимной ориентации ядерных спинов двух атомов водорода. В зависимости от того, выровнены ли вращения в одном или противоположном направлении, один относится к орто- или пара-воде.

Эксперименты с отсортированными молекулами воды

Исследовательская группа, возглавляемая профессором Стефаном Вилличем из химического факультета Базельского университета, исследовала, как две формы воды различаются по химической активности — их способности вступать в химические реакции.Оба изомера имеют почти идентичные физические свойства, что делает их разделение особенно сложным.

Это разделение стало возможным благодаря методу, основанному на электрических полях, разработанному профессором Йохеном Кюппером из Гамбургского центра лазерных исследований на свободных электронах. Используя этот подход, исследователи смогли инициировать контролируемые реакции между «предварительно отсортированными» изомерами воды и ультрахолодными ионами диазенилия («протонированный азот»), удерживаемыми в ловушке. Во время этого процесса ион диазенилия передает свой протон молекуле воды.Эта реакция наблюдается и в химии межзвездного пространства.

Повышенная реактивность

Было продемонстрировано, что пара-вода реагирует примерно на 25% быстрее, чем орто-вода. Этот эффект можно объяснить с точки зрения ядерного спина, также влияющего на вращение молекул воды. В результате между партнерами по реакции действуют разные силы притяжения. Пара-вода способна привлечь своего партнера по реакции сильнее, чем орто-форма, что приводит к повышенной химической активности.Компьютерное моделирование подтвердило эти экспериментальные данные.

В своих экспериментах исследователи работали с молекулами при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (около -273 ° C). Это идеальные условия для точной подготовки отдельных квантовых состояний и определения содержания энергии в молекулах, а также для создания контролируемой реакции между ними. Виллитч объясняет экспериментальный подход: «Чем лучше можно контролировать состояния молекул, участвующих в химической реакции, тем лучше можно изучить и понять лежащие в основе механизмы и динамику реакции.«

История Источник:

Материалы предоставлены Базельским университетом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Ученые открыли новое состояние вещества для воды — Кварц

Одна из основных вещей, которым нас учат на школьных уроках естествознания, заключается в том, что вода может существовать в трех различных состояниях: твердый лед, жидкая вода или парообразный газ. Но недавно международная группа ученых обнаружила признаки того, что жидкая вода может находиться в двух разных состояниях.

В экспериментальной статье, опубликованной в Международном журнале нанотехнологий, исследователи были удивлены, обнаружив, что ряд физических свойств воды меняют свое поведение в диапазоне от 50 ℃ до 60 ℃. Этот признак потенциального перехода во второе жидкое состояние может вызвать бурную дискуссию в научном сообществе. И в случае подтверждения это может иметь последствия для ряда областей, включая нанотехнологии и биологию.

Состояния вещества, также называемые «фазами», являются ключевым понятием при изучении систем, состоящих из атомов и молекул.Грубо говоря, система, состоящая из множества молекул, может иметь определенное количество конфигураций в зависимости от ее полной энергии. При более высоких температурах (и, следовательно, более высоких энергиях) молекулы имеют больше возможных конфигураций, поэтому они более неорганизованы и могут относительно свободно перемещаться (газовая фаза). При более низких температурах молекулы имеют более ограниченное количество конфигураций и поэтому образуют более упорядоченную фазу (жидкость). При дальнейшем понижении температуры они образуют очень специфическую конфигурацию, образуя твердое тело.

Эта картина характерна для относительно простых молекул, таких как углекислый газ или метан, которые имеют три чистых, разных состояния (жидкое, твердое и газообразное). Но для более сложных молекул существует большее количество возможных конфигураций, и это приводит к большему количеству фаз. Прекрасной иллюстрацией этого является богатое поведение жидких кристаллов, которые образованы сложными органическими молекулами и могут течь как жидкости, но все же имеют твердую кристаллическую структуру.

Поскольку фаза вещества определяется тем, как сконфигурированы его молекулы, многие физические свойства этого вещества будут резко меняться при переходе из одного состояния в другое.В недавней статье исследователи измерили несколько характерных физических свойств воды при температурах от 0 ℃ до 100 ℃ в нормальных атмосферных условиях (то есть вода была жидкостью). Удивительно, но они обнаружили излом в таких свойствах, как поверхностное натяжение воды и ее показатель преломления (мера того, как свет проходит через нее) при температуре около 50 ℃.

Особое строение

Как такое может быть? Структура молекулы воды, H2O, очень интересна и может быть изображена как своего рода острие стрелки с двумя атомами водорода, фланкирующими атом кислорода вверху.Электроны в молекуле имеют тенденцию распределяться довольно асимметрично, что делает сторону кислорода отрицательно заряженной по сравнению со стороной водорода. Эта простая структурная особенность приводит к своего рода взаимодействию между молекулами воды, известному как водородная связь, при котором противоположные заряды притягиваются друг к другу.

Это дает воде свойства, которые во многих случаях нарушают тенденции, наблюдаемые для других простых жидкостей. Например, в отличие от большинства других веществ, фиксированная масса воды занимает больше места в виде твердого вещества (льда), чем в виде (жидкости), из-за того, как ее молекулы образуют определенную регулярную структуру.Другой пример — поверхностное натяжение жидкой воды, которое примерно вдвое больше, чем у других неполярных, более простых жидкостей.

Вода достаточно проста, но не слишком проста. Это означает, что одна из возможностей объяснения очевидной дополнительной фазы воды заключается в том, что она ведет себя немного как жидкий кристалл. Водородные связи между молекулами поддерживают определенный порядок при низких температурах, но в конечном итоге могут образоваться вторую, менее упорядоченную жидкую фазу при более высоких температурах. Это могло объяснить изломы, наблюдаемые исследователями в своих данных.

В случае подтверждения выводы авторов могут найти множество приложений. Например, если изменения в окружающей среде (например, температуры) вызывают изменения физических свойств вещества, то это потенциально может быть использовано для сенсорных приложений. Возможно, что более важно, биологические системы в основном состоят из воды. То, как биологические молекулы (например, белки) взаимодействуют друг с другом, вероятно, зависит от того, каким образом молекулы воды образуют жидкую фазу. Понимание того, как молекулы воды располагаются в среднем при разных температурах, может пролить свет на то, как они взаимодействуют в биологических системах.

Это открытие — прекрасная возможность для теоретиков и экспериментаторов, а также прекрасный пример того, как даже у самого знакомого вещества все еще скрываются секреты.

Изначально этот пост был опубликован на сайте The Conversation. Следите за @US_conversation в Twitter.

13,5: Структура и свойства воды

Поскольку 70% нашей земли — это вода океана, а 65% наших тел — вода, трудно не осознавать, насколько это важно в нашей жизни.Существует 3 различных формы воды, или H ₂ O: твердая (лед), жидкость (вода) и газ (пар). Поскольку вода кажется такой повсеместной, многие люди не знают о необычных и уникальных свойствах воды, в том числе:

• Температура кипения и замерзания
• Поверхностное натяжение, теплота испарения и давление пара
• Вязкость и когезия
• Твердотельный
• Жидкое состояние
• Состояние газа

Точка кипения и точка замерзания

Если вы посмотрите на таблицу Менделеева и найдите теллур (атомный номер: 52), вы обнаружите, что точки кипения гидридов уменьшаются по мере уменьшения размера молекулы.Итак, гидрид теллура: H ₂ Te (теллурид водорода) имеет температуру кипения -4 ° C . Двигаясь вверх, следующим гидридом будет H ₂ Se (селенид водорода) с температурой кипения -42 ° C . Еще раз, и вы обнаружите, что H ₂ S (сероводород) имеет точку кипения -62 ° C . Следующим гидридом будет H ₂ O (ВОДА!) . И все мы знаем, что температура кипения воды составляет 100 ° C .Таким образом, несмотря на свою малую молекулярную массу , вода имеет невероятно высокую температуру кипения . Это связано с тем, что воде требуется больше энергии для разрыва водородных связей, прежде чем она сможет закипеть. То же самое применимо и к точке замерзания, как показано в таблице ниже. Точки кипения и замерзания воды позволяют молекулам очень медленно закипать или замерзать, это важно для экосистем, живущих в воде. Если бы воду было очень легко заморозить или вскипятить, резкие изменения в окружающей среде, а также в океанах или озерах привели бы к гибели всех организмов, живущих в воде.Вот почему пот может охлаждать наше тело.

СОЕДИНЕНИЕ	ТОЧКА КИПЕНИЯ	ТОЧКА ЗАМЕРЗАНИЯ
Теллурид водорода	-4 ° С	-49 ° С
Селенид водорода	-42 ° С	-64 ° С
Сероводород	-62 ° С	-84 ° С
Вода	100 ° С	0 ° С

Поверхностное натяжение, теплота испарения и давление пара

Помимо ртути, вода имеет самое высокое поверхностное натяжение для всех жидкостей.Высокое поверхностное натяжение воды связано с водородными связями в молекулах воды. Вода также имеет исключительно высокую () теплоту парообразования . Испарение происходит, когда жидкость превращается в газ, что вызывает эндотермическую реакцию. Теплота испарения воды составляет 41 кДж / моль. Давление пара обратно пропорционально межмолекулярным силам, поэтому те, у кого более сильные межмолекулярные силы, имеют более низкое давление пара. Вода имеет очень сильные межмолекулярные силы, отсюда и низкое давление пара, но оно даже ниже по сравнению с более крупными молекулами с низким давлением пара.

• Вязкость — это свойство жидкости, имеющей высокое сопротивление течению. Обычно мы думаем, что жидкости, такие как мед или моторное масло, вязкие, но по сравнению с другими веществами с аналогичной структурой вода вязкая. Жидкости с более сильным межмолекулярным взаимодействием обычно более вязкие, чем жидкости со слабым межмолекулярным взаимодействием.
• Сплоченность — это межмолекулярные силы между подобными молекулами; вот почему молекулы воды могут удерживаться вместе в капле.Молекулы воды очень сплочены из-за полярности молекулы. Вот почему вы можете наполнить стакан водой чуть выше края, не пролив ее.

Твердотельный (лед)

Все вещества, включая воду, становятся менее плотными при нагревании и более плотными при охлаждении. Таким образом, если вода охлаждается, она становится более плотной и образует лед. Вода — одно из немногих веществ, твердое состояние которого может плавать в жидком состоянии! Почему? Вода продолжает становиться более плотной, пока не достигнет 4 ° C.После достижения 4 ° C он становится на МЕНЬШЕ . При замерзании молекулы в воде начинают двигаться медленнее, что облегчает им образование водородных связей и, в конечном итоге, превращается в открытую кристаллическую гексагональную структуру. Из-за этой открытой структуры, когда молекулы воды удерживаются дальше друг от друга, объем воды увеличивается на примерно на 9%. Таким образом, молекулы в жидком состоянии более плотно упакованы, чем в твердом состоянии. Вот почему банка газировки может взорваться в морозильной камере.

Жидкое состояние (Жидкая вода)

Очень редко можно найти соединение, в котором отсутствует углерод, чтобы быть жидким при стандартных температурах и давлениях. Таким образом, вода при комнатной температуре не является жидкостью! Вода является жидкой при комнатной температуре, поэтому она может перемещаться быстрее, чем твердая, что позволяет молекулам образовывать меньше водородных связей, в результате чего молекулы упаковываются более плотно. Каждая молекула воды соединяется с четырьмя другими молекулами, образуя тетраэдрическое расположение, однако они могут свободно перемещаться и скользить друг мимо друга, в то время как лед образует твердую гексагональную структуру большего размера.

Состояние газа (пар)

Когда вода закипает, ее водородные связи разрываются. Частицы пара движутся очень далеко друг от друга и быстро, поэтому водородные связи едва ли успевают сформироваться. Таким образом, по мере того, как частицы достигают критической точки над паром, присутствует все меньше и меньше водородных связей. Отсутствие водородных связей объясняет, почему пар вызывает гораздо более сильные ожоги, чем вода. Пар содержит всю энергию, используемую для разрыва водородных связей в воде, поэтому, когда пар попадает вам в лицо, вы сначала поглощаете энергию, полученную паром от разрыва водородных связей в его жидком состоянии.Затем в экзотермической реакции пар превращается в жидкую воду и выделяется тепло. Это тепло прибавляется к теплу кипящей воды, поскольку пар конденсируется на вашей коже.

Вода как «универсальный растворитель»

Благодаря полярности воды она способна растворять или диссоциировать многие частицы. Кислород имеет слегка отрицательный заряд, в то время как два атома водорода имеют слегка положительный заряд. Слегка отрицательные частицы соединения будут притягиваться к атомам водорода воды, тогда как слегка положительные частицы будут притягиваться к молекуле кислорода воды; это вызывает диссоциацию соединения.Помимо объяснений выше, мы можем взглянуть на некоторые атрибуты молекулы воды, чтобы найти еще несколько причин уникальности воды:

• Если не считать фтора, кислород является наиболее электроотрицательным элементом, не являющимся благородным газом, поэтому при образовании связи электроны тянутся к атому кислорода, а не к водороду. Это создает 2 полярные связи, которые делают молекулу воды более полярной, чем связи в других гидридах в группе.
• Валентный угол 104,5 ° создает очень сильный диполь.
• Вода имеет водородные связи, что, вероятно, является жизненно важным аспектом сильного межмолекулярного взаимодействия в воде

Почему это важно для реального мира?

Свойства воды делают ее пригодной для выживания организмов в различных погодных условиях. Лед замерзает при расширении, что объясняет, почему лед может плавать в жидкой воде. Зимой, когда озера начинают замерзать, поверхность воды замерзает, а затем опускается к более глубокой воде; это объясняет, почему люди могут кататься на коньках или падать в замерзшем озере.Если бы лед не мог плавать, озеро замерзло бы снизу вверх, убив все экосистемы, обитающие в озере. Однако лед плавает, поэтому рыба может выжить под поверхностью льда зимой. Поверхность льда над озером также защищает озера от холодной температуры снаружи и изолирует воду под ним, позволяя озеру под замерзшим льдом оставаться жидким и поддерживать температуру, достаточную для выживания экосистем, живущих в озере.

ресурсов

1. Cracolice, Марк С.и Эдвард Петерс I. Основы вводной химии . Томпсон, издательство Brooks / Cole Publishing Company. 2006
2. Петруччи и др. Общая химия: принципы и современные приложения: AIE (Твердый переплет). Верхняя Сэдл Ривер: Пирсон / Прентис Холл, 2007.

Авторы и указание авторства

• Коринн Йи (UCD), Дезире Роцци (UCD)

Структура воды

Структура воды значительно варьируется в зависимости от ее физического состояния.Во всех формах вода представляет собой полярную молекулу с бедными электронами атомами водорода и богатым электронами кислородом. Именно это приводит к образованию водородных связей между молекулами воды.

---

Водяной пар

Вода в газовой фазе состоит из изолированных молекул H ₂ O. Каждая молекула изогнута с валентным углом 105 град. Отрицательный заряд сосредоточен вокруг атома кислорода. Протоны имеют частичный положительный заряд.Карта электронной плотности (вверху справа) показывает, что электронная плотность вокруг кислорода примерно в 10 раз больше, чем вокруг атомов водорода.

Водяной пар можно идентифицировать и количественно определить по его ИК-спектру и с помощью его микроволнового спектра. Водяной пар концентрируется вблизи поверхности Земли в тропосфере. Показывает водяной пар в верхних слоях тропосферы и стратосферы в течение летнего сезона 2004 г.Он был получен с помощью прибора Microwave Limb Sounder (MLS) на спутнике НАСА Aura. MLS может одновременно измерять несколько газовых примесей и озоноразрушающих химикатов в верхних слоях атмосферы.

---

Лед

В отличие от водяного пара, в твердой фазе атомы кислорода в воде находятся в тетраэдре атомов водорода.

Справа — диаграмма, показывающая положение атомов кислорода воды в кубической плотноупакованной решетке.

В центре линий, соединяющих каждый атом кислорода с другим, находится атом водорода.

Связи жесткие внутри ледяной структуры.

---

Жидкая вода

Но, несмотря на ее распространенность и важность, жидкая вода не так хорошо изучена в других фазах.

В недавнем исследовании Нильссон и его коллеги исследовали структуру жидкой воды с помощью рентгеновской эмиссионной спектроскопии и рентгеновской абсорбционной спектроскопии. Эти методы используют рентгеновские лучи, генерируемые синхротронным источником света, для возбуждения электронов в единственном атоме кислорода молекулы воды.Настройка рентгеновских лучей на определенный диапазон энергий может точно выявить местоположение и расположение молекул воды.

Исследователи обнаружили, что вода в основном состоит из тетраэдрических групп, как во льду, но есть также менее определенная структура, которая выглядит как искаженная форма водяного пара с водородными связями.

Атомы кислорода в искаженных молекулах воды имеют 2 сильные связи с водородом и 2 слабые. Кислород в тетраэдрической ледяной воде имеет 4 эквивалентных связи с водородом.

Даже в своей тетраэдрической форме жидкая вода отличается от льда, потому что связи постоянно разрываются, молекулы воды движутся и образуются новые связи.

Вода плотнее льда из-за того, что молекулы воды удерживаются в отверстиях кубической плотноупакованной решетки.

Ледяная решетка

Водяная решетка

Назад Компас Показатель Вступление Facebook Следующий

Размер, разделение, структурный порядок и массовая плотность упаковки молекул в воде и льду

Medcraft, C.и другие. Наночастицы водяного льда: влияние размера и температуры на средний инфракрасный спектр. PCCP 15, 3630–3639 (2013).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Петков В., Рен Ю. и Сухомель М. Молекулярное расположение в воде: случайное, но не совсем точное. J. Phys .: Condens. Matter 24, 155102 (2012).

ADS CAS Google Scholar

Цай, М.К., Куо, Дж. Л. и Лу, Дж. М. Динамика и спектроскопический отпечаток генерации гидроксильных радикалов посредством ионизации димера воды: исследование молекулярной динамики ab initio. PCCP 14, 13402–13408 (2012).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Лю Ю. и Ву Дж. Связь: угловые корреляции на большие расстояния в жидкой воде. J. Chem. Phys. 139, 041103 (2013).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Остмейер, Дж.и другие. Восстановление после медленной инактивации в K-каналах контролируется молекулами воды. Nature 501, 121–124 (2013).

ADS CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

Gierszal, K. P. et al. π-Водородная связь в жидкой воде. J. Phys. Chem. Lett. 2011. Т. 2. С. 2930–2933.

CAS Статья Google Scholar

Медкрафт, К.и другие. Размерная и температурная зависимость в дальних инфракрасных спектрах частиц водяного льда. Astrophys. J. 758, 17 (2012).

ADS Статья Google Scholar

Скиннер, Л. Б. и др. Контрольная функция распределения пар кислород-кислород в окружающей воде на основе измерений дифракции рентгеновских лучей с широким диапазоном добротности. J. Chem. Phys. 138, 074506 (2013).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Викфельдт, К.T. et al. Кислородно-кислородные корреляции в жидкой воде: устранение несоответствия между дифракцией и тонкой структурой расширенного поглощения рентгеновских лучей с использованием новой техники подбора множества данных. J. Chem. Phys. 132, 104513 (2010).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Bergmann, U. et al. Расстояния до ближайших соседей по кислороду в жидкой воде и льду, наблюдаемые с помощью тонкой структуры расширенного поглощения рентгеновского излучения на основе рентгеновского комбинационного рассеяния.J. Chem. Phys. 127, 174504 (2007).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Морган Дж. И Уоррен Б. Э. Рентгеновский анализ структуры воды. J. Chem. Phys. 6. С. 666–673 (1938).

ADS CAS Статья Google Scholar

Наслунд, Л. А. и др. Исследование сетки водородных связей в объеме воды водных растворов методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии.J. Phys. Chem. А 109, 5995–6002 (2005).

PubMed Статья CAS Google Scholar

Оргель Л. Водородная связь. Ред. Мод. Phys. 31, 100–102 (1959).

ADS CAS Статья Google Scholar

Уилсон, К. Р. и др. Рентгеновская спектроскопия микроструй жидкой воды. J. Phys. Chem. В 105, 3346–3349 (2001).

CAS Статья Google Scholar

Нартен, А.Х., Тиссен, У. Э. и Блюм, Л. Функции распределения пар атомов жидкой воды при 25 ° C по дифракции нейтронов. Science 217, 1033–1034 (1982).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Fu, L., Bienenstock, A. & Brennan, S. Рентгеновское исследование структуры жидкой воды. J. Chem. Phys. 131, 234702 (2009).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Куо, Дж.Л., Клейн, М. Л. и Кухс, В. Ф. Влияние протонного беспорядка на структуру льда-Ih: теоретическое исследование. J. Chem. Phys. 123, 134505 (2005).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Сопер, А. К. Совместное уточнение структуры рентгеновских и нейтронографических данных на неупорядоченных материалах: приложение к жидкой воде. J. Phys Condens Matter 19, 335206 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

Уилсон, К.R. et al. Релаксация поверхности в жидкой воде и метаноле исследована методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии. J. Chem. Phys. 117, 7738–7744 (2002).

ADS CAS Статья Google Scholar

Лю К., Крузан Дж. Д. и Сайкалли Р. Дж. Водные кластеры. Science 271, 929–933 (1996).

ADS CAS Статья Google Scholar

Hakala, M. et al. Внутри- и межмолекулярные эффекты в комптоновском профиле воды.Phys. Ред. B 73, 035432 (2006).

ADS Статья CAS Google Scholar

Wernet, P. et al. Строение первой координационной оболочки в жидкой воде. Science 304, 995–999 (2004).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Сопер, А. К. Современные водные мифы. Pure Appl. Chem. 82, 1855–1867 (2010).

CAS Статья Google Scholar

Хед-Гордон, Т.И Джонсон, М. Э. Тетраэдрическая структура или цепочки для жидкой воды. PNAS 103, 7973–7977 (2006).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Кухне Т.Д., Халиуллин Р.З. Электронная подпись мгновенной асимметрии в первой координационной оболочке жидкой воды. Nat. общ. 4, 1450 (2013).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Вс, г.Q. et al. Аномалии плотности, упругости и устойчивости молекул воды с числом соседей менее четырех. J. Phys. Chem. Lett. 4. С. 2565–2570 (2013).

CAS PubMed Статья Google Scholar

Huang, C. et al. Неоднородная структура воды в условиях окружающей среды. PNAS 106, 15214–15218 (2009).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Вернет, П.и другие. Строение первой координационной оболочки в жидкой воде. Science 304, 995–999 (2004).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Нильссон А., Хуанг К. и Петтерссон Л. Г. М. Колебания в окружающей воде. J. Mol. Liq. 176, 2–16 (2012).

CAS Статья Google Scholar

Сан, К. К. Окислительная электроника: связь-зона-барьер и ее приложения.Прог. Mater Sci. 48. С. 521–685 (2003).

CAS Статья Google Scholar

Zhao, M. et al. Атомистическое происхождение, температурная зависимость и ответственность поверхностной энергетики: расширенное правило разорванной связи. Phys. Ред. B 75, 085427 (2007).

ADS Статья CAS Google Scholar

Sun, C.Q., Zhang, X. & Zheng, W. T. Скрытая сила, препятствующая сжатию льда.Chem. Sci. 2012. Т. 3. С. 1455–1460.

CAS Статья Google Scholar

Полинг, Л. Структура и энтропия льда и других кристаллов с некоторой случайностью расположения атомов. Варенье. Chem. Soc. 57, 2680–2684 (1935).

CAS Статья Google Scholar

Wang, Y. et al. Частично ионная фаза водяного льда под высоким давлением. Nat. Commun 2, 563 (2011).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Sun, C.Q. et al. Аномалии плотности и фононной жесткости воды и льда во всем диапазоне температур. J. Phys. Chem. Lett. 4. С. 3238–3244 (2013).

CAS PubMed Статья Google Scholar

Yoshimura, Y. et al. Рентгеновская дифракция высокого давления и рамановская спектроскопия льда VIII. Дж.Chem. Phys. 124, 024502 ​​(2006).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Sugimura, E. et al. Сжатие льда h3O до 126 ГПа и последствия для симметризации водородных связей: измерения дифракции рентгеновских лучей на синхротроне и расчеты функционала плотности. Phys. Ред. B 77, 214103 (2008).

ADS Статья CAS Google Scholar

Бенуа, М., Маркс Д. и Парринелло М. Туннелирование и движение нулевой точки во льду высокого давления. Nature 392, 258–261 (1998).

ADS CAS Статья Google Scholar

Гончаров А.Ф., Стружкин В.В., Мао Х.-к. И Хемли, Р. Дж. Рамановская спектроскопия плотной h3O и переход к симметричным водородным связям. Phys. Rev. Lett. 83, 1998–2001 (1999).

ADS CAS Статья Google Scholar

Малламас, Ф.и другие. Аномальное поведение плотности воды в диапазоне 30 K & lt; Т & lt; 373 K. PNAS 104, 18387–18391 (2007).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Erko, M. et al. Минимум плотности замкнутой воды при низких температурах: совместное исследование методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов. PCCP 14, 3852–3858 (2012).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Сульпизи, М., Саланн М., Сприк М. и Гайджо М.-П. Спектроскопия генерации суммарной частоты колебаний границы раздела вода-жидкость на основе молекулярно-динамического моделирования на основе теории функционала плотности. J. Phys. Chem. Lett. 2013. Т. 4. С. 83–87.

CAS PubMed Статья Google Scholar

Solveyra, E.G. et al. Структура, динамика и фазовое поведение воды в нанопорах TiO2. J. Chem. Phys. С 117, 3330–3342 (2013).

CAS Статья Google Scholar

Уйсал, А.и другие. Что рентгеновские лучи могут рассказать нам о межфазном профиле воды вблизи гидрофобных поверхностей. Phys. Ред. B 88, 035431 (2013).

ADS Статья CAS Google Scholar

Kasuya, M. et al. Определение характеристик воды, заключенной между поверхностями диоксида кремния, с использованием измерения резонансного сдвига. J. Phys. Chem. С. 117, 13540–13546 (2013).

CAS Статья Google Scholar

Гольдшмидт, В.М. Кристаллическая структура и химическая корреляция. Ber Deut Chem Ges 60, 1263–1296 (1927).

Артикул Google Scholar

Полинг Л. Атомные радиусы и межатомные расстояния в металлах. Варенье. Chem. Soc. 69, 542–553 (1947).

CAS Статья Google Scholar

Кахан, Т. Ф., Рид, Дж. П. и Дональдсон, Д. Дж. Спектроскопические зонды квазижидкого слоя на льду.J. Phys. Chem. А 111, 11006–11012 (2007).

CAS PubMed Статья Google Scholar

Siefermann, K. R. et al. Энергии связи, время жизни и значение сольватированных электронов в воде и на границе раздела фаз. Nat. Chem. 2010. Т. 2. С. 274–279.

CAS PubMed Статья Google Scholar

Исияма Т., Такахаши Х. и Морита А. Происхождение колебательного спектроскопического отклика на поверхности льда.J. Phys. Chem. Lett. 3, 3001–3006 (2012).

CAS PubMed Статья Google Scholar

Чжан, К., Гайги, Ф. и Галли, Г. Сильно анизотропная диэлектрическая релаксация воды на наноуровне. J. Phys. Chem. Lett. 4. С. 2477–2481 (2013).

CAS Статья Google Scholar

Qiu, H. & Guo, W. Электромеханическое сплавление замкнутого однослойного льда. Phys.Rev. Lett. 110, 195701 (2013).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Wang, C. et al. Стабильная жидкая капля воды на монослое воды, сформированная при комнатной температуре на подложках ионной модели. Phys. Rev. Lett. 103, 137801–137804 (2009).

ADS Статья CAS Google Scholar

Джеймс М. и др. Наноразмерная конденсация воды на самоорганизующихся монослоях.Мягкое вещество 7, 5309–5318 (2011).

ADS CAS Статья Google Scholar

Winter, B. et al. Водородные связи в жидкой воде изучены методом фотоэлектронной спектроскопии. J. Chem. Phys. 126, 124504 (2007).

ADS PubMed Статья CAS Google Scholar

Abu-Samha, M. et al. Локальная структура малых кластеров воды: отпечатки на фотоэлектронном спектре остовного уровня.J. Phys. В 42, 055201 (2009).

ADS Статья CAS Google Scholar

Nishizawa, K. et al. Мягкая рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия жидкой воды с высоким разрешением. PCCP 13, 413–417 (2011).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Vacha, R. et al. Перенос заряда между молекулами воды как возможная причина наблюдаемого заряда на поверхности чистой воды.J. Phys. Chem. Lett. 2012. Т. 3. С. 107–111.

CAS Статья Google Scholar

Ni, Y., Gruenbaum, S. M. & Skinner, J. L. Медленная динамика переключения водородных связей на поверхности воды, обнаруженная с помощью теоретической двумерной спектроскопии суммарных частот. PNAS 110, 1992–1998 (2013).

ADS CAS PubMed Статья Google Scholar

Вс, Х.КОМПАС: ab initio силовое поле, оптимизированное для приложений с конденсированной фазой: обзор с подробностями об алкановых и бензольных соединениях. J. Phys. Chem. В 102, 7338–7364 (1998).

CAS Статья Google Scholar

He, C., Lian, J. S. & Jiang, Q. Электронные структуры и сеть водородных связей окружающей воды и аморфных льдов. Chem. Phys. Lett. 437, 45–49 (2007).

ADS CAS Статья Google Scholar

Натараджан, Р., Чармант, Дж. П. Х., Орпен, А. Г. и Дэвис, А. П. Водные цепи в гидрофобных кристаллических каналах: нанопористые материалы как супрамолекулярные аналоги углеродных нанотрубок.