background image

 

56

Ассоциат,  составленный  из  молекул  НОН  с  помощью  Н-связей  и  имеющий 

тетраэдрическую  структуру,  не  может  иметь  больших  размеров  из-за  малой  энергии 
Н-связей  и  непостоянных,  различных  термобарических  условий,  в  которых  находится 
определенный  объем  жидкой  воды.  Подвижность  воды  объясняется  небольшой 
энергией  Н-связей,  их  гибкостью,  которая  может  легко  быть  разорвана  термически. 
Помним [1, 5], что  атом  Н  кроме  того,  что  он  представляет  собой  электрический 
диполь,  еще  является  элементарным  магнитом: p

+

-  ē  или N-S (северный  и  южный 

полюсы  соответственно).  Молекулы,  соединяющиеся  между  собой  Н-связью,  могут 
располагаться относительно друг друга под разными, (но острыми углами), поскольку 
эта  связь,  кроме  электрического,  представляет  собой  и  магнитное  взаимодействие 
магнитного N-полюса  атома  Н  молекулы  А  с  диамагнитной  ячейкой  (квадруполем) 
другой  молекулы  В  (связь  № 3 в  табл. 5), вследствие  неполной  сбалансированности 
заряда  протона  атома  водорода,  благодаря  небольшой  разнице  в  величинах 
потенциалов ионизации атома О (13,614 эв) и атома Н (13,595 эв). 

Итак,  заключаем,  что  вода  может  состоять  из  нескольких  структур  разного 

строения.  Возникает  вопрос,  какие  размеры  могут  иметь  перечисленные  структуры 
и почему вода жидкая? 

8.2  Почему вода жидкая? 

Всем  хорошо  известны  три  природные  субстанции – газ,  жидкость  и  твердое 

тело.  Чем  же  обусловлено  существование  в  обычных  условиях  этих  субстанций,  то 
есть,  какова  природа  этих  состояний  вещества?  Естественно,  ответ  напрашивается 
сам  собой – потому  что  они  состоят  из  разных  атомов,  от  свойств  разных  атомов, 
от  природы  химических  связей  между  атомами  и  новых  свойств  вещества, 
появляющегося  при  взаимодействии  между  атомами.  В  связи  с  тем,  что 
многообразие  окружающего  нас  мира  состоит  из  сочетания  самых  различных 
атомов  химических  элементов,  и  конкретно  выделить  какой  атом  или  группа 
атомов  за  что  отвечает,  определяя  различные  физические  свойства  в  трех 
вышеперечисленных  субстанциях,  практически  невозможно,  предлагаем  упростить 
задачу  и  рассмотреть  вещества,  имеющие  три  агрегатных  состояния,  имеющие  в 
своем составе минимальное количество разных по природе атомов. 

Вода  может  находиться  в  трех  агрегатных  состояниях – газообразном,  жидком 

и  твердом.  Вопрос – а  почему  вода  в  нормальных  условиях  находится  в  состоянии 
жидкости?  Чтобы  ответить  на  этот  вопрос  попытаемся  обратиться  к  хорошо 
известным  из  практики  фактам,  в  которых  вещество  состоит  только  из  двух  видов 
атомов. Первое вещество – это углеводороды, молекулы которых состоят из атомов 
С и Н, а второе – это вода, молекулы которой состоят из атомов О и Н. 

Атом  углерода  имеет  возможность  образовывать  наибольшее  количество 

связей с атомами водорода. После присоединения к атому углерода четырех атомов 
водорода  получается  самая  простейшая  и  самая  легкая  молекула  метана  СН

4

имеющая  тетраэдрическое  строение  в  соответствии  с  геометрией  расположения 
валентных  диполей  в  кристалле  атома  углерода.  Связь  углерод-углерод  образуется 
по механизму диполь-дипольного взаимодействия. 

Известно,  что  молекулы  углеводородов  С

1

4

  являются  газами,  молекулы, 

содержащие  от  пяти  атомов  углерода  до  пятнадцати – представляют  собой 
жидкости, а молекулы, имеющие более С

1 5

 – это твердые вещества. 

Составим таблицу с некоторыми ориентировочными цифрами. 

Таблица 7. Молекулярная масса углеводородов. 

Углеводород 

Молекулярная масса 

Агрегатное состояние 

1

4

от 16 до 58 

газ 

5

1 5

от 72 до 212 

жидкость 

1 6

7 0

от 226 и больше 

твердое