им методикам в пределах суммарной погрешности (кроме квантовой
жидкости Ne), что указывает на адекватность предложенной модели
для прогнозирования ИК-спектров в неквантовых жидкостях.
Остановимся более подробно на исследовании ИК-спектров воды.
Определяющим размером димера воды является расстояние меж-
ду атомами кислорода
`
O...O
, которое определяется расстоянием
`
O...H
в молекуле воды и длиной кислородно-водородной связи
`
O...H
между
молекулами. Исследуя малые кластеры воды методами молекулярной
динамики (МД), авторы работы [13, 14] приняли следующие характе-
ристики димера воды:
`
O...H
= 0
,
9572
◦
A
;
α
= 104
,
52
◦
и
`
O...O
= 2
,
70
◦
A
.
В работе [15] было выявлено, что величина
`
O...O
зависит от разме-
ра кластера, т.е. от числа частиц в кластере
Z
, ядром которого являет-
ся димер, причем при увеличении размера кластера расстояние
`
O...O
уменьшается с
3
,
032
◦
A
при
Z
= 2
до 2,699
◦
A
при
Z
= 7
.
Представляя димер как жесткую механическую систему атомов,
можно оценить механический момент инерции такого димера по из-
вестным массам атомов и расстояниям между ними относительно цен-
тра масс. Моменты инерции различных конфигураций димера относи-
тельно одноименных осей различаются незначительно, однако именно
это отличие позволяет объяснить тонкую структуру спектральных ли-
ний поглощения в ИК-спектрах воды.
На рис. 3 представлены схемы трех возможных конфигураций
образования димера молекулами воды, принятых авторами.
Рентгеноструктурные исследования кристаллического льда вбли-
зи точки плавления предполагают наличие ГЦК-решетки с теплотой
сублимации
Δ
H
субл
= 12
,
2
. . .
13
,
5
ккал/моль [7]. Знание теплоты суб-
лимации позволяет оценить глубину потенциальной ямы парного по-
тенциала взаимодействия по формуле [8]
Δ
H
субл
= 8
,
6ˉ
ε
0
,
(30)
где
ˉ
ε
0
— среднее значение энергии парного взаимодействия молекул
воды.
Расчет по формуле (30) дает значение величины
ˉ
ε
0
= 767
K
=
= 1
,
52
ккал/моль при теплоте сублимации
Δ
H
субл
= 13
,
1
ккал/моль.
Рис. 3. Базовые конфигурации димеров воды вблизи температуры плавления
118
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 3
