background image

 

71

Обычный  лёд  образуется  из  воды  при  нормальном  давлении  и  температуре 0 

ºС. Кристаллическая структура этого льда формируется с помощью Н-связей между 
молекулами НОН. Механизм образования обычного льда был изложен выше. 

Увеличение  давления  на  воду  приводит  к  её  уплотнению.  Молекулы  НОН  в  Н-

ассоциатах  (фаза-1)  будут  смещаться  относительно  друг  друга  при  разрывах  Н-
связей и приближаться друг к другу, что в конечном итоге приводит к образованию 
квадруполь-квадрупольных  связей  между  атомами  кислорода,  т.е.  образуются 
плотные кластерные структуры (фаза-2). 

Опираясь  на  модели  различных  плотных  структур,  представленных  схемами  А, 

В,  С  и D, можно  расширить  количество  молекул  участвующих  в  таких  структурах. 
От  количества  плотных  структур  и  последующего  их  сжатия  будет  зависеть 
плотность льда. 

В [9] отмечается,  что  вода  обладает  многообразием  кристаллических  фаз  или 

форм  льдов,  которых  насчитывается  не  менее  тринадцати  видов,  в  которые 
кристаллизуется вода в зависимости от давления (Р) и температуры (Т). 

Лёд  имеющий  плотность 1,5 г/см

3

,  полученный  при  Р 

 21700 атм.,  должен 

иметь  по крайней мере  около  половины  молекул  НОН  в объёме 1 см

3

,  соединённых 

между собой своими атомами кислорода. 

Лёд,  полученный  при  давлении  более  Р = 2000 атм  обладает  повышенной 

плотностью  и  является  молекулярным  кристаллом.  Молекулярные  кристаллы – это 
структуры,  характеризующиеся  энергией  межмолекулярных  связей,  значительно 
превышающей  энергию  Н-связей,  и  сравнимой  с  энергией  внутримолекулярных 
связей. 

Известно,  что  в  газопроводах  при  транспортировке  влажного  горючего  газа 

метана образуется лёд даже в летних условиях, который при накоплении в трубе со 
временем  перекрывает  подачу  газа.  Этот  странный  лёд  возникает  только  в 
присутствии  сжатого  до  большого  давления  влажного  горючего  газа.  До 
настоящего  времени  однозначно  не  доказано  лёд  это  или  не  лёд.  Показано,  что  в 
пустотах  (клетках)  такого  льда  находятся  молекулы  метана,  и  они  не  образуют 
химических связей с этим льдом. 

Давление перекачиваемого газа в газопроводах на разных участках разнится от 

50  атм  до 200 атм.  Молекулы  воды,  находятся  в  качестве  примеси  в  метане.  При 
высоком  давлении  водородные  связи  между  молекулами  воды  образоваться  не 
могут из-за  принудительного  весьма малого  расстояния между молекулами НОН.  В 
этом  случае  возможно  только  образование  плотных  квадруполь-квадрупольных 
связей между атомами кислорода соседних молекул по схеме (с): 

 

O

O

H

O

O

O

O

O

O

H

H

H

H

H

H

H

 (с) 

 

В  реальной  действительности  образование  плотных  кластеров  из  разного 

количества  молекул  НОН  возможно.  Число  таких  кластеров  будет  зависеть  от 
количества молекул воды в перекачиваемом газе. 

Небольшое  количество  молекул  воды  находится  среди  огромного  количества 

молекул  метана.  Высокое  давление  в  трубе  приводит  к  плотному  контакту  между 
молекулами  воды  НОН  и  молекулами  СН

4

.  Между  этими  молекулами  Н-связей 

образоваться  не  может,  по  причине  отсутствия  протонизации  в  СН

4

  и  отсутствия 

квадруполей  на  поверхности  кристалла  атома  С,  хотя  в  молекуле  НОН  атомы