24 октября, 2012 
admin В этой главе собраны работы, посвященные исследованию физических свойств воды в различных модельных и природных дисперсных системах, а также вблизи активных групп макромолекул и биополимеров. Сопоставление данных, полученных разными методами и для разных объектов, приводит к общему выводу об отличиях свойств воды в граничных слоях от ее свойств в объеме. Характер этих изменений существенным образом зависит от природы воздействующих на воду групп и поверхностей. Наиболее сильное влияние на структуру воды оказывают заряженные центры и полярные группы, способные к образованию водородных связей с молекулами воды. При этом оказываются важными эпитаксиальные эффекты — число и характер расположения активных центров на твердой поверхности.
Большая часть исследований выполнена с гидрофильными поверхностями и дисперсиями. Для них характерна пониженная тангенциальная подвижность молекул воды, на макроскопическом уровне проявляющаяся в повышении вязкости граничных слоев, и измененная плотность. Однако масштаб изменений вязкости и плотности различен. Если вязкость повышается в 1,5—2 раза, то изменения плотности не превышают нескольких процентов.
Менее изучены, но начинают привлекать все больший интерес свойства воды вблизи гидрофобных поверхностей. Это связано с новым, недавно установленным экспериментальным фактом — дальнодействующим притяжением макроскопических гидрофобных тел в воде. Раньше такое взаимодействие было известно только для гидрофобных групп отдельных молекул.
Применительно к биологическим макромолекулам обсуждается вопрос о коллективном действии полярных групп на структуру воды. В исследованных случаях изменения* структуры воды, в первом приближении, могут быть представлены как сумма локальных изменений вблизи отдельных групп. В отличие от молекул, в двухмерной решетке активных центров эффекты топографии выходят за первый план, предопределяя, например, знак изменений плотности приповерхностных слоев.
В разделах 1 и 6 этой главы рассматривается, как влияют изменения структуры воды на ее течение в тонких порах; и пленках. Действие поверхностных сил, характеризуемых расклинивающим давлением тонких прослоек, определяет равно — весне и кинетику смачивающих пленок, их влияние на испарение воды из пористых тел, массоперенос под действием градиента температуры (термокапиллярное течение), в том числе в промерзающих пористых телах (термокр. чсталлизационный перенос). Рассматриваются явления тремоосмоса и капиллярного осмоса в заполненных водой тонких порах.
В сильноувлажненных системах типа торфов, связывающих значительные количества воды, ее свойства и состояние играют особенно важную роль, определяя выбор технологических решений. В этом случае, как и в случае минеральных адсорбентов, новые возможности открываются при модифицировании поверхности различными физико-химическими методами. Эти способы воздействия оказываются актуальными и в случае горных пород, механические свойства которых зависят от количества связанной воды и характера ее взаимодействия с твердой фазой сложных геологических образований.
Опубликовано в рубрике 