алентного
У комп'ютерному експерименті пару молекул вважають пов'язаної водневої зв'язком, якщо вони задовольняють деяким заздалегідь сформульованим умовам - критеріям освіти НД Один з найпростіших енергетичних критеріїв водневого зв'язку, що дозволяє ідентифікувати її в рамках чисельного експерименту, був запропонований в 1972 році Стіллінжером і Рахманом [1]. Згідно з цим визначенням, дві молекули є пов'язаними водневої зв'язком, якщо енергія взаємодії між молекулами менше деякого порогового значення тобто
(1)
Другий критерій водневого зв'язку грунтується на геометричних параметрах, враховують кути і відстані між атомами. Існують різні модифікації геометричного критерію водневого зв'язку [2-5]:
водневий зв'язок вода лід
Згідно з визначенням (2), воднева зв'язок існує, якщо відстань між атомами кисню в сусідніх молекулах менше або дорівнює значенню. У визначенні (3) відстань між атомами кисню і водню в молекулярних парах обмежується пороговим відстанню. Параметр визначає максимальне значення довжини водневого зв'язку. Порогові значення і зазвичай визначаються з парціальних радіальних функцій розподілів часток, і, відповідно. Двухпараметрический геометричний критерій водневого зв'язку (4) накладає додаткову умову на орієнтацію взаємодіючих молекул. Параметр представляє допустиме відхилення водневого зв'язку від лінійності. Зазвичай воно має значення порядку 30 о. Критерій, який визначається системою нерівностей (5) включає умови (2) і (4). Нещодавно був введений модифікований енергетичний критерій водневого зв'язку, який визначається наступними умовами:
(6)
Даний критерій фактично об'єднує умови енергетичного критерію Стіллінжера-Рахмана (1) і геометричного критерію (4).
§ 1.3 Аномальні властивості води
Фізичні аномалії
Вода в нормальних атмосферних умовах зберігає рідке агрегатний стан, тоді як аналогічні водневі сполуки є газами. Це пояснюється особливими характеристиками складають молекули атомів і присутністю зв'язків між ними. Через велику різниці електронегативності атомів водню і кисню електронні хмари сильно зміщені в бік кисню. З цієї причини молекула води є активним диполем, де киснева сторона негативна, а воднева позитивна. У результаті молекули води притягуються своїми протилежними полюсами, і утворюють полярні зв'язку, на розрив яких потрібно багато енергії. У складі кожної молекули іон водню (протон) не має внутрішніх електронних шарів і володіє малими розмірами, в результаті чого він може проникати в електронну оболонку негативно поляризованого атома кисню сусідньої молекули, утворюючи водневий зв'язок з іншою молекулою.
Кожна молекула пов'язана з чотирма іншими за допомогою водневих зв'язків - дві з них утворює атом кисню і дві атоми водню. Комбінація цих зв'язків між молекулами води - полярної і водневої і визначає дуже високу температуру її кипіння і питому теплоти пароутворення. В результаті цих зв'язків у водному середовищі виникає тиск в 15-20 тис. атмосфер, яке і пояснює причину трудносжімаемості води, так при збільшенні атмосферного тиску на 1 бар, вода стискується на 0,00005 частки її початкового об'єму.
Перше аномальне властивість води - аномалія точок кипіння і за...
