IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Современные технические средства позволяют рассматривать элементарные акты физико-химических процессов в динамике, с соблюдением геометрии частиц и переходных состояний. Варианты моделирования, различны: наглядные отражения строения молекул, численное моделирование, моделирование динамики сверхбыстрых процессов.

Используя литературные данные о вандерваальсовых радиусах кислорода и водорода, сохраняя пропорции, величину валентного угла, исходя из предположения, что расстояние на которое могут сблизиться атомы - это половина вандервальсова радиуса [1], нами построены модели элементарного объёма, который приходится на одну молекулу воды (Рис. 1 А). Для демонстрации использовали компьютерную среду Power Point, которая позволяет представить модели в разных цветовых вариантах, демонстрировать движение молекул, ассоциатов, образование флуктуаций плотности.

При образовании димеров и ассоциатов с большим числом молекул расстояние между частицами возрастает (Рис.1.Б). Появляется возможность внедрения неполярных молекул в эти пространства. Этим можно объяснить растворение кислорода, эфиров, бензола (хотя и в малых количествах) в воде (или других полярных растворителях). Кроме того, модель демонстрирует выход вандерваальсовой сферы за пределы объёма, рассчитанный для одной молекулы, таким образом обеспечивается устойчивость жидкого состояния воды. В жидком состоянии перемещение молекул может осуществляться и в свободные зоны «d». При понижении температуры фиксируются структуры за счёт водородных связей  (Рис.1 Б), в свободные зоны молекулы не перемещаются и объём системы увеличивается.

Моделирование схем подобных рисунку 1 очень полезно при рассмотрении строения поверхности металлов, защитных покрытий, биологически активных веществ, растворов ПАВ.

Список литературы

1. К. Райд Курс физической органической химии. - М.: Мир, 1972. - 575 с.