УДК 538.9
Г. А. М е л ь н и к о в, В. Н. В е р в е й к о,
Ю. Ф. М е л и х о в, М. В. В е р в е й к о,
А. В. П о л я н с к и й
КЛАСТЕРНАЯ МОДЕЛЬ И ИК-СПЕКТРЫ
ЖИДКОСТЕЙ
В рамках кластерной модели конденсированного состояния предло-
жена функция распределения кластеров по числу содержащихся в
них частиц. С использованием закона распределения кластеров по
числу содержащихся в них частиц, получены выражения для оцен-
ки наиболее вероятного, среднего и среднеквадратического числа
частиц в кластерах простых и органических жидкостей в зави-
симости от параметров состояния вещества. В рамках теории
эффективного поля получено соотношение для прогнозирования ча-
стот в ИК спектре жидкостей, связанных с наличием вращатель-
ных и либрационных движений в структуре кластеров. Проверка
предложенной модели проведена для инертных газов, азота, кисло-
рода, бензола и воды. Сравнение результатов вычислений с экспери-
ментальными данными указывает на адекватность предложенной
модели для прогнозирования числа частиц в кластерах и частот
ИК-спектров жидкостей.
E-mail:
Ключевые слова
:
кластер, функция распределения, число частиц в кла-
стере, жидкости, ИК-спектры, димерные конфигурации.
Современные теории конденсированного состояния предполагают
наличие в жидкостях молекулярных комплексов-кластеров, образую-
щихся в результате флуктуаций плотности и обладающих характерной
структурой, составом и размерами, внутренней и поверхностной энер-
гией, определенным временем жизни. Размеры кластеров сравнимы с
размерами наносистем, что ставит исследования кластерных и нано-
систем в один ряд по своей значимости. Однако полноценная теория
кластерного строения жидкостей в настоящее время отсутствует. Со-
здание такой теории — одна из важнейших задач физики конденсиро-
ванного состояния. Кластерная теория позволит сформировать новый
подход к исследованию природы конденсированного состояния и ре-
шать многие теоретические и практические проблемы современной
физики, химии, химической промышленности, нанотехнологий.
В рамках предлагаемой модели первопричиной образования кла-
стера в жидкости является образование димера из свободных молекул.
Появившийся димер становится ядром формирующегося кластера.
В равновесной среде устанавливается некоторое распределение
кластеров по числу содержащихся в них частиц. Это число в общем
случае может быть любым и является случайной величиной.
108
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 3
