Лако-красочные материалы — производство

Рассмотрим некоторые экспериментальные данные о свойст­вах агрегатов, состоящих из небольшого числа молекул воды. Наиболее изучены, разумеется, димеры. Для них мы распола­гаем не только термодинамическими, но и структурными дан­ными. Так, были изучены отклонения молекулярного пучка па­ров воды в сильном электрическом поле [361] и вращательные переходы в димере воды (путем облучения молекулярного пучка в микроволновом диапазоне [362]). В результате удалось выяс­нить, что димеры воды имеют линейную структуру; расстояние между атомами кислорода /?оо = 298 пм, угол между связью ОН—О (этот угол близок к 180°) и биссектрисой угла Н—О—Н молекулы акцептора равен 57°. Что касается энтальпии образо­вания димеров (Н20)2, то различные экспериментальные мето­ды дают довольно отличающиеся друг от друга результаты (табл. 8.1).

Наиболее удобными методами изучения кластеров (Н20)„ (я>2) являются различные варианты масс-спектроскопической техники [363]. Естественно, что чем ниже температура экспери­мента, тем более крупные кластеры (с большим п) удается наблюдать. Так, удалось зарегистрировать в спектре пик, соот­ветствующий п—11 [368] и п=36 (температура 77 К) [369]. При температуре жидкого азота были зарегистрированы положи­тельно заряженные кластеры с л от 1 до 40 [370]. В работе [371] удалось наблюдать отрицательно заряженные кластеры, со­держащие вплоть до 50 молекул воды. В этой работе была сде­лана попытка изучить структуру этих кластеров методом элект­ронной дифракции. Авторы приходят к выводу, что по своей структуре эти кластеры не являются фрагментами кристаллов льда, а аморфны. Были также оценены дипольные моменты кластеров с п от 2 до 6; дипольные моменты кластеров с п= = 3-ь6 близки к нулю, что, по мнению авторов, свидетельствует о циклическом характере их структуры [361]. Много экспери­ментальных данных о существовании и свойствах кластеров, со­стоящих из нескольких десятков молекул воды, приводится в ра­боте [372].

Таблица 8.1. Энтальпии образования димеров из молекул воды

17,6 Полевая масс-спектроскопия

21,8±6,3 Радиоспектроскопия

18,9 Дальняя ЙК-спектроскопия

15,8 По 2-му вириальному коэффициенту

15,1 По теплопроводности пара

Подробное масс-спектроскопическое изучение кластеров из молекул воды проведено в работе [373]. Интересно, что энталь­пия образования (АН), рассчитанная на одну молекулу, резко возрастает при увеличении размера кластера от 2 до 4, после чего уже почти не зависит от я и составляет 35—39 кДж/моль.

Что касается кластеров, состоящих из большего числа мо­лекул, то, как уже говорилось, в заметном количестве их уда­ется наблюдать только в масс-спектрах, зарегистрированных при низкой температуре. Здесь следует отметить немонотонность зависимости интенсивности пиков от числа молекул, что свиде­тельствует об особой устойчивости некоторых кластеров, напри­мер, состоящих из 8 и 12 молекул воды [363], а также из 12, 24 и 36 молекул воды [370].