CC BY
3ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СВОЙСТВА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
ВАРИАЦИИ ДАВЛЕНИЯ КАК ФАКТОР, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ И ИЗМЕНЯЮЩИЙ ХАРАКТЕР ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРОТОНОВ В ВОДЕ И ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Новаковская Ю.В., Бедняков А.С.
МГУ имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, Ленинские горы, д. 1, стр. 3,
Москва, 119991, РФ jvnovakovskaya@gmail.com
Большинство физических и физикохимических свойств воды и водных растворов определены особенностями водородного связывания, которое проявляется не только непосредственно в структурных параметрах систем, но и во всех энергетических характеристиках электронно-ядерной динамики. Одной из ключевых составляющих этой динамики является перемещение протонов, которое непосредственно определено прочностью и скоррелированностью водородных связей, т.е. требуемой энергией активации и траекторией и длиной пути, который может быть пройден последовательно перемещающимися протонами водородных связей. Траектории могут существенно различаться соответственно степени поляризации возникающих структур. Предельными вариантами являются перемещения в среднем в одном определенном направлении в пространстве, в результате которого происходит максимальное изменение дипольного момента, и перемещения по замкнутым траекториям, не порождающие дополнительной поляризации системы. Механизм активации процессов этих двух типов должен быть различным, как и условия реализации. При этом энергии водородных связей, определяющие энергию активации обоих типов процессов, коррелируют с расстояниями между электроотрицательными атомами, которые изменяются соответственно физическим условиям эксперимента. Одним из важных факторов, определяющих межатомные расстояния, является давление.
Неэмпирические молекулярно-динамические расчеты кластерных систем, построенных из молекул воды, при различных начальных условиях, имитирующих локальное изменение давления, позволили выявить различные варианты деформации кластеров, в том числе, приводящие к смещения протонов. В результате анализа соответствующих профилей изменения потенциальной энергии кластеров были построены эффективные координаты процессов. Решение квантовомеханических задач с построенными одномерными потенциалами позволило определить спектры энергетических состояний кластерных систем и степень перемещения протонов при изменении давления.
Работа выполнена в рамках темы «Молекулярное строение и надмолекулярная организация индивидуальных веществ, гибридных и функциональных материалов» (121031300090-2).
