Получены новые данные о структуре жидкой воды

Упорядоченные образования в жидкой воде (иллюстрация авторов работы).

Исследования особенностей структуры воды авторы проводили с помощью мощных источников синхротронного излучения Национальной ускорительной лаборатории SLAC и SPring-8. Как выяснилось, в широком диапазоне температур — от комнатной до 100 ˚C — в жидкой воде соседствуют упорядоченные образования, в которые входит до 100 молекул, и разупорядоченные области. С повышением температуры упорядоченных структур становится все меньше, однако число образующих их молекул остается на прежнем уровне.

Результаты экспериментов согласуются с теоретическими работами, которые затрагивают свойства переохлажденной воды: их авторы также указывают на вероятное наличие в жидкости тетраэдрических — упорядоченных — образований, количество которых зависит от температуры.

Новые данные позволяют дать простое объяснение некоторым необычным свойствам воды. Так, тот факт, что ее плотность достигает максимума при 4 ˚C, исследователи связывают с тем, что упорядоченные структуры имеют меньшую плотность, значение которой практически не зависит от температуры, в то время как плотность разупорядоченных больше, однако с повышением температуры ее величина уменьшается. Нагревание воды приводит к повышению количества молекул, находящихся в разупорядоченном состоянии — отсюда, как утверждают авторы, и высокая теплоемкость воды.

Полная версия отчета ученых будет опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

Оригинал статьи находится на сайте Компьюлента