75

имеющих  объём 9 %; именно  на  такую  величину  и  происходит  увеличение  объёма 
замёрзшей воды. 

Следует  отметить  интересные  данные,  приведённые  в  работе [19], о  том,  что 

вода  при 0,0098 °С  и  давлении 4,579 мм.  рт.  ст.  находятся  в  устойчивом 
равновесии в трёх состояниях – льда, жидкой воды и водяного пара. 

Повышение  температуры  от 4 до 20 °С  приводит  к  увеличению  амплитуды 

колебательных  движений  молекул  воды,  плотность  воды  уменьшается,  за  счет 
отделения малых структур от фазы 1 и 2 и частичного разрушения (разукрупнения) 
больших  Н-ассоциатов,  т.е.  происходит  разделение  всех  имеющихся  структур,  а 
дальнейшее повышение температуры приводит к началу процесса парообразования. 

Вернёмся  к  таблице 12. Видно,  что  при 20 °С  количество  поглощенного  газа 

каждого из четырёх наименований существенно меньше, чем при 0 °С. Это отличие 
объясняется  большей  частью  присутствием  льда  и  его  большим  объёмом  пор,  в 
которые и проникают (или заполняют) молекулы этих газов. 

Количество  поглощённого  Н

2

  при 0 °С  примерно  в 2,5 раза  меньше  количества 

поглощённого  О

2

  можно  объяснить  разным  строением  атомов  Н  и  молекулы  Н

2

,  и 

атомов О и молекулы О

2

. Строение этих атомов и этих молекул было рассмотрено в 

разделах 2 и 6. 

Молекула  Н

2

,  во-первых,  имеет  самый  малый  размер,  по  сравнению  с  любыми 

другими  молекулами;  во-вторых,  два  атома  Н,  объединённые  валентной  диполь-
дипольной  связью образуют диамагнитную  молекулу  Н

2

,  в  которой  электроны  двух 

электромагнитных диполей находятся между двумя протонами; с химической точки 
зрения  молекула  Н

2

 – инертна,  и  никаких  связей  ни  сильных,  ни  слабых  она 

образовать не может ни в порах льда, ни в пустотах жидкой воды. 

Молекула  О

2

  имеет  двойную  связь  между  своими  атомами,  т.е.  образована 

двумя диполь-дипольными связями. Каждый атом О кроме двух валентных диполей 
имеет  ещё  два  квадруполя  на  своей  поверхности,  поэтому  молекула  О

2

  имеет 

четыре квадруполя. 

Ранее  отмечалось,  что  молекулы  или  атомы  имеющие  квадруполи,  способны 

образовывать  Н-связь  с  молекулами,  содержащими  группы  О-Н, N-H, F-H, Cl-H, S-
H и др. 

В  этой  связи  отмечаем,  что  молекула  О

2

  может  образовывать  Н-связи  с 

краевыми  молекулами  НОН,  расположенными  в  стенке  поры  кристалла  льда,  а 
также краевыми молекулами НОН ассоциатов жидкой воды. 

Молекула  СО

2

,  имея  относительно  большой  размер,  и  по  два  кувадруполя  на 

атоме  кислорода,  может  образовывать  Н-связи  с  отдельными  молекулами  НОН,  с 
цепочками  из  молекул  воды  и  концевыми  молекулами  НОН,  как  плотных 
кластеров,  так  и  Н-ассоциатов.  Геометрия  молекулы  СО

2

  и  её  свойства 

способствуют увеличению количества контактов на поверхности кристаллов льда и 
в пустотах воды, что увеличивает количество поглощенных молекул. 

Молекула NH

3

  имеет  размер  меньший  чем  молекулы  СО

2

  и  О

2

.  Атом  азота 

имеет  один  квадруполь,  необходимый  для  образования  Н-связи.  Мало  того, 
молекула NH

3

  имеет  ещё  три  атома  водорода,  которые  как  раз  и  «организовывают» 

водородные  связи  с  атомами,  у  которых  имеются  квадруполи – O, N, F, Cl, S. Это 
молекула,  как  и  молекула  НОН,  может  участвовать  одновременно  в  четырёх  Н-
связях. 

Считаем,  что  при 0 °С  молекулы NH

3

  могут  встроиться  в  многочисленные 

пустоты структуры льда и в пустоты между плотными кластерами и Н-ассоциатами 
жидкой воды и образовать с ними также многочисленные Н-связи. При 20 °С, когда 
происходит  разделение  фаз  жидкой  воды  и  лёд  отсутствует,  остаётся  количество 
молекул NH

3

, поглощенных только пустотами жидкой воды. 

Процесс  растворения  газа  без  его  диссоциации  в  воде  или  иной  жидкости, 

более  правильно  было  бы  назвать  абсорбцией  газа,  поскольку  в  действительности 
происходит заполнение пустот, имеющихся в жидкости, молекулами газа.