Предполагая, что в воде вблизи точки плавления имеется три базо-
вые конфигурации димеров: MLL, BLO и BLC, среднее значение энер-
гии парного межмолекулярного взаимодействия можно рассчитать по
соответствующим энергиям различных конфигураций димеров:
ˉ
ε
0
=
1
3
(
ε
MLL
+
ε
BLO
+
ε
BLC
)
.
(31)
Параметры конфигураций димеров воды приняты следующими:
а) односвязная линейная (MLL) конфигурация димера:
`
O...O
=
= 2
,
834
◦
A
;
`
O...H
= 0
,
9635
◦
A
;
α
= 104
,
5
◦
. Моменты инерции димера:
J
x
= 11
,
0
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
J
z
= 124
,
5
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
J
y
= 135
,
5
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
б) двухсвязная открытая (BLO) конфигурация димера:
`
O...O
=
= 2
,
762
◦
A
;
`
O...H
= 0
,
9635
◦
A
;
α
= 104
,
5
◦
. Моменты инерции димера:
J
x
= 17
,
3
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
J
z
= 138
,
4
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
J
y
= 145
,
5
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
в) двухсвязная закрытая (BLC) конфигурация димера:
`
O...O
=
= 2
,
690
◦
A
;
`
O...H
= 0
,
9635
◦
A
;
α
= 104
,
5
◦
. Моменты инерции димера:
J
x
= 16
,
5
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
J
z
= 114
,
2
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
;
J
y
= 117
,
7
∙
10
−
47
кг
∙
м
2
.
Энергия парного межмолекулярного взаимодействия MLL-конфи-
гурации обусловлена энергией одиночной водородной связи, энергия
разрыва которой
ε
MLL
≈
500
K
≈
1
ккал/моль, что составляет величину
ε
MLL
≈
0
,
769
T
c
. Коэффициент пропорциональности
k
= 0
,
769
между
энергией
ε
и критической температурой
T
c
характерен для большого
класса парных потенциалов взаимодействия [8].
Две водородные связи имеет BLO-конфигурация димера воды.
Общая длина водородных связей изменяется по сравнению с MLL-
конфигурацией. Общая энергия увеличивается менее чем в 2 раза.
Авторы нашли, что
ε
BLO
≈
1
,
76
ε
MLL
≈
882
K
≈
1
,
75
ккал/моль.
Самой компактной конфигурацией является BLC-конфигурация с
двойной водородной связью; она имеет энергию парного взаимодей-
ствия
ε
BLC
≈
1
,
815
ε
MLL
≈
915
K
≈
1
,
815
ккал/моль.
Вблизи точки плавления число частиц в среднем кластере воды,
согласно формуле (14), составляет
ˉ
Z
= 12
, которому сопутствуют два
равновероятных кластера с числом частиц
ˉ
Z
0
= 4
и
ˉ
Z
00
= 18
. Среднее
число частиц в критической точке
ˉ
Z
с
= 2
.
(6)
. Поэтому ряд “магиче-
ских” чисел составляет последовательность
ˉ
Z
i
= 2
,
2
.
(6)
,
4
,
12
,
18
.
Ряд “магических” чисел, энергия парного межмолекулярного взаи-
модействия в каждой конфигурации димера, моменты инерции диме-
ров относительно основных осей
(
x, y, z
)
определяют минимальную
частоту в ИК-спектре по формуле (26) и последующий набор частот
согласно формуле (28).
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 3
119
