Таван усны молекул. Газрын тос, байгалийн хийн агуу нэвтэрхий толь бичиг

Ус нь түүний бүх эрхтэн, эд эсийн нэг хэсэг юм: зүрх, уушиг, бөөрөнд 80%, цусанд - 83%, ясанд - 30%, шүдний пааланд - 0.3%, биеийн биологийн шингэнд - 95% байдаг. - 99

Хуудас 1 Эдгээр том хооронд таван усны молекул байрладагсөрөг ионууд

CuSO4 - 5H2O талст дахь дөрвөн зохицуулагдсан H3O молекул ба SO2 ионуудын хүчилтөрөгчийн атомтай тав дахь усны молекулын устөрөгчийн холбоо.  

Хэдийгээр Cu атом бүрт таван усны молекул байдаг ч тэдгээрийн дөрөв нь л зохицуулагддаг.   Баривчлах-арилгах механизм нь орношилжилтийн төлөв

чийгшүүлэх бүрхүүл дэх таван усны молекул.   Таван усны молекул агуулсан тетраэдрүүд (Зураг 1.4, а) ижил төстэй бусад тетраэдрүүдтэй давхаргаар холбогддог.нийтлэг өнцөг

, мөн дээр байрлах давхаргатай - оройнууд нь мөсний харьцангуй сүвэрхэг зургаан өнцөгт бүтцийг бүрдүүлдэг.  

Тиймээс нэг анхдагч үүссэн H2O ионы хувьд таван задрах усны молекул байдаг. H2O молекулын иончлох боломж 13 В, таван H2O молекул задрахад ойролцоогоор 5X2 5 12 5 эВ энерги шаардагддаг тул энерги хадгалагдах хуулийг зөрчөөгүй.  

Энэ гидратад метал байдаг зохицуулалтын дугаар 6, мөн нэг катионд ердөө таван усны молекул байдаг ч тав дахь молекул нь үүнтэй холбоогүй.  

Барийн силикаттай гексагидрат талст гидрат (BaSiO3 - 6H2O) нийлдэг чийгшүүлэх чийгээс 120 хэм хүртэл халаахад зөвхөн таван молекул ус ууршдаг бөгөөд хамгийн сүүлийн молекул нь илүү их хэмжээгээр арилдаг. өндөр температур, манай тохиолдолд холбоо барих төхөөрөмжид массыг 400 хүртэл халаах үед. Албан тушаалын үндсэн дээр эхийн архинаас татгалзах асуудал руугаа буцъя чухал цэгХатаах хурдны муруйн хувьд даралтын дор массыг зөвхөн эцсийн чийгийн агууламж 25-30% хүртэл шахаж авах боломжтой гэж практик дээр баталж байна. Массанд шингэсэн чийгээс харьцангуй бага хэмжээний механик холбоотой чийг байгаа нь үүнийг тайлбарлаж байна. жижиг өөрчлөлтмассын чийгийн агуулгад хүргэдэг гэнэтийн өөрчлөлтсүвэрхэг бүтэц. Тиймээс хатаагч дахь температурыг нэмэгдүүлснээр хатаах процессыг мэдэгдэхүйц эрчимжүүлэх боломжтой болно.  

Үүнтэй холбогдуулан цэвэр усан дахь тээврийн тоог хэмжихэд үндэслэсэн Виллегийн ажлыг мөн үзнэ үү аммиакийн уусмалзэс (II)-д зэс (II) ион нь усан уусмалусны таван молекулыг холбодог.  

Төмрийн сульфатын талсжилт удаашралтай, талст ялгарах нь заримдаа хоёроос гурван хоног үргэлжилдэг. 98 градусын температурт энэ гидрат нь таван молекул ус, 125 градусын температурт 6 цагийн дотор найман молекулыг алддаг; 175 хэмд усгүй давс гаргаж авдаг. Энэ нь гигроскопийн шинж чанартай бөгөөд агаарт тархдаг.  

Төмрийн (III) сульфатын талсжилт удаан, талстуудын тунадас заримдаа хоёроос гурван хоног үргэлжилдэг. 98 градусын температурт энэ гидрат нь таван молекул ус, 125 градусын температурт 6 цагийн дотор найман молекулыг алддаг; 175 хэмд усгүй давс гаргаж авдаг. Энэ нь гигроскопийн шинж чанартай бөгөөд аажмаар агаарт уусдаг. Төмрийн сульфат Fe2 (S04) 2 нь бохир шар өнгийн талст нунтаг юм.  

Ус бол дэлхий дээрх бүх амьдралын гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь организмын амьдрах орчин, тэдгээрийн бүтцийн гол элемент, улмаар амьдралын эх үүсвэр юм. Үүнийг үйлдвэрлэлийн бүх салбарт ашигладаг. Тиймээс усгүйгээр амьдралыг төсөөлөхөд маш хэцүү байдаг.

Усанд юу багтдаг вэ

Ус нь устөрөгч, хүчилтөрөгчөөс бүрддэг гэдгийг хүн бүр сайн мэддэг. Энэ үнэн. Гэхдээ эдгээр хоёр элементээс гадна ус нь химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн асар их жагсаалтыг агуулдаг.

Ус юунаас бүрддэг вэ?

Энэ нь ууршилт, конденсаци, хур тунадас гэх мэт гидрологийн мөчлөгөөр дамжих хандлагатай байдаг. Эдгээр үзэгдлийн явцад ус нь олон органик нэгдлүүд, металлууд, хийнүүдтэй харьцдаг бөгөөд үүний үр дүнд шингэнийг янз бүрийн элементүүдээр дүүргэдэг.

Усны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг 6 бүлэгт хуваадаг.

1. Ионууд. Үүнд: Na, K, Mg, Ca катионууд, анионууд: Cl, HCO 3 ба SO 4. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь бусадтай харьцуулахад хамгийн их хэмжээгээр усанд байдаг. Тэд шингэн рүү ордог хөрсний давхаргууд, байгалийн ашигт малтмал, чулуулаг, түүнчлэн аж үйлдвэрийн бүтээгдэхүүний задралын элемент болгон .
2. Ууссан хий: хүчилтөрөгч, азот, хүхэрт устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэлболон бусад. Усан дахь хий бүрийн хэмжээ нь түүний температураас шууд хамаардаг.
3. Биоген элементүүд. Гол нь хур тунадас, бохир ус, хөдөө аж ахуйн уснаас шингэнд ордог фосфор, азот юм.
4. Микроэлементүүд. 30 орчим зүйл байдаг. Усны найрлага дахь тэдгээрийн үзүүлэлтүүд нь маш бага бөгөөд 1 литр тутамд 0.1-ээс микрограмм хооронд хэлбэлздэг. Үүнд: бром, селен, зэс, цайр гэх мэт.
5. Усанд ууссан органик бодис, азот агуулсан бодисууд. Эдгээр нь спирт, нүүрс ус, альдегид, фенол, пептид гэх мэт.
6. Хорт бодис. Энэ бол үндсэндээ хүнд металлуудболон нефтийн бүтээгдэхүүн.

Усны молекул

Тэгэхээр ус ямар молекулуудаас бүрддэг вэ?

Усны томъёо нь өчүүхэн юм - H 2 O. Мөн энэ нь усны молекул нь устөрөгч, хүчилтөрөгчийн атомуудаас бүрддэг болохыг харуулж байна. Тэдний хооронд тогтвортой харилцаа бий болсон.

Усны молекул сансарт ямар харагддаг вэ? Молекулын хэлбэрийг тодорхойлохын тулд атомын төвүүдийг шулуун шугамаар холбодог бөгөөд үүний үр дүнд эзэлхүүний тоо- тетраэдр. Энэ бол усны бүтэц юм.

Усны молекулын хэлбэр нь нэгтгэх төлөв байдлаас хамааран өөрчлөгдөж болно. Учир нь хийн төлөвХүчилтөрөгч ба устөрөгчийн атомуудын хоорондох өвөрмөц өнцөг нь 104.27 o, хувьд хатуу төлөв- 109.5 o, шингэний хувьд - 105.03 o.

Усыг бүрдүүлэгч молекулууд нь сансар огторгуйд тодорхой эзэлхүүнийг эзэлдэг бол тэдгээрийн бүрхүүлүүд нь хөшиг хэлбэртэй электрон үүлээр бүрхэгдсэн байдаг. Хавтгайгаар харахад усны молекулын гадаад төрхийг дамжуулах үүрэгтэй X хэлбэрийн хромосомтой харьцуулдаг. генетикийн мэдээлэл, улмаар шинэ амьдралын эхлэлийг өгдөг. Энэ хэлбэрээс амьдралын эх үүсвэр болох хромосом ба ус хоёрын хооронд зүйрлэл гардаг.

Сансарт молекул нь гурван хэмжээст гурвалжин, тетраэдр шиг харагддаг. Энэ хэлбэр нь маш тогтвортой бөгөөд зөвхөн усан дээр гадны физик хүчин зүйлсийн нөлөөгөөр өөрчлөгддөг.

Ус юунаас бүрддэг вэ? Ван дер Ваалсын хүчний нөлөөнд автдаг атомуудаас устөрөгчийн холбоо үүсдэг. Үүнтэй холбогдуулан хөрш молекулуудын хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн хооронд санамсаргүй холбоо, кластерууд үүсдэг. Эхнийх нь эмх замбараагүй бүтэц, хоёр дахь нь захиалгат түншүүд юм.

Усны ердийн төлөвт холбоотны тоо 60%, кластерууд - 40% байна.

Устөрөгчийн гүүр үүсэх нь хөрш усны молекулуудын хооронд боломжтой бөгөөд энэ нь үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг янз бүрийн бүтэц- кластерууд.

Кластерууд нь устөрөгчийн холбоогоор дамжуулан бие биетэйгээ харьцах чадвартай бөгөөд энэ нь шинэ дарааллын бүтэц болох зургаан талт бүтэц үүсэхэд хүргэдэг.

Усны молекулын электрон бүтэц

Атом нь уснаас бүтдэг зүйл бөгөөд атом бүр өөр өөр электрон бүтэцтэй байдаг. Тэгэхээр, график томъёоэлектрон түвшин дараах байдалтай байна: 8 O 1s 2 2s 2 2p 4, 1 H 1s 1.

Усны молекул үүсэх процесс явагдах үед электрон үүлний давхцал үүсдэг: хүчилтөрөгчийн хоёр хосгүй электрон нь устөрөгчийн 1 хосгүй электронтой давхцдаг. Давхардлын үр дүнд атомуудын хооронд 104 градусын өнцөг үүсдэг.

Усны физик байдал

Өмнө дурьдсанчлан усны молекулууд нь диполь ба энэ баримтер бусын нөлөө үзүүлдэг Эдгээр шинж чанаруудын нэг нь ус байгальд шингэн, хатуу, уур гэсэн гурван төлөвт хуримтлагдах боломжтой байдаг.

Нэг төлөвөөс нөгөөд шилжих нь дараахь үйл явцтай холбоотой юм.

1. Буцалгах - шингэнээс уур хүртэл.
2. Конденсац гэдэг нь тэдгээрийн уурыг шингэн (хур тунадас) болгон хувиргах явдал юм.
3. Талсжилт гэдэг нь шингэн нь мөс болж хувирах явдал юм.
4. Хайлах гэдэг нь мөс хайлж шингэн үүсэх үйл явц юм.
5. Сублимация гэдэг нь мөсийг уурын төлөвт хувиргах явдал юм.
6. Десублимаци гэдэг нь сублимацийн урвуу урвал, өөрөөр хэлбэл уурыг мөс болгон хувиргах явдал юм.

Түүний молекулын торны бүтэц нь усны төлөв байдлаас хамаарна.

Дүгнэлт

Тиймээс бид ус гэж хэлж болно энгийн бүтэц, энэ нь түүний нөхцөл байдлаас хамаарч өөр өөр байж болно. Ус ямар молекулуудаас бүрддэг нь бидэнд тодорхой болсон.

Ус бол бидний амьдралд хамгийн түгээмэл, хамгийн түгээмэл бодис юм. Хүний бие 70% ус, бидний эргэн тойрон дахь орчноос бүрддэг байгалийн орчинмөн 70% ус агуулдаг.

-аас сургуулийн сурах бичигУсны молекул нь хүчилтөрөгчийн атом ба хоёр устөрөгчийн атомаас бүрддэг гэдгийг бид мэднэ. хамгийн жижиг, хамгийн хөнгөн молекулуудын нэг. Хэдийгээр бидний байнга хэрэглэдэг усны шинж чанар нь бидний хувьд энгийн бөгөөд ойлгомжтой боловч дэлхий дээрх амьдралын хэлбэрийг хүртэл тодорхойлдог шингэн усны парадоксууд байдаг.

Шингэн устай илүү өндөр нягтралтаймөсний нягтаас илүү. Тиймээс хөлдөх үед мөсний хэмжээ нэмэгдэж, мөс нь усны гадаргуу дээр хөвдөг.

Усны нягтрал нь хамгийн ихдээ 4 ° C, хайлах цэг дээр биш, энэ температурын баруун болон зүүн талд буурдаг;

Усны зуурамтгай чанар нь даралт ихсэх тусам буурдаг.

Усны буцалгах цэг нь буцалгах цэгийн ерөнхий хамаарлаас үл хамаарна молекул жинбодис (Зураг 1.1). Үгүй бол энэ нь 60 хэмээс хэтрэхгүй байх ёстой.

Усны дулааны багтаамж нь бусад шингэнээс дор хаяж хоёр дахин их байдаг.

Ууршилтын дулаан (~2250 кЖ/кг) бусад шингэнээс дор хаяж 3 дахин, этанолоос 8 дахин их байдаг.

Усны энэ сүүлчийн шинж чанарыг авч үзье. Ууршилтын дулаан нь молекулууд өтгөрүүлсэн фазаас хийн үе рүү шилжих үед тэдгээрийн хоорондын холбоог таслахад шаардагдах энерги юм. Энэ нь бүх парадоксик шинж чанаруудын шалтгаан нь усны молекул хоорондын холбоосын шинж чанарт байдаг гэсэн үг бөгөөд энэ нь эргээд усны молекулын бүтцээр тодорхойлогддог.

Зураг 1.1. Төрөл бүрийн нэгдлүүдийн молекул жин ба тэдгээрийн буцлах цэгүүдийн хоорондын хамаарлын хүрээ.

1. Энэ ямар төрлийн усны молекул вэ?

1780 онд Ус нь хүчилтөрөгч, устөрөгчөөс бүрддэг, хоёр эзэлхүүнтэй устөрөгч нь нэг эзэлхүүнтэй хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг, усан дахь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн массын харьцаа 2:16 гэдгийг Лавуазье туршилтаар тогтоосон. 1840 он гэхэд усны молекулын томъёо нь H2O гэдэг нь тодорхой болсон.

Молекул дахь гурван цөм нь суурь дээр хоёр протонтой, тэгш өнцөгт гурвалжин үүсгэдэг (Зураг 1.2). Цахим томъёоусны молекулууд [(1S 2)] [(1S 2)(2S 2)(2P 4)].

Зураг 1.2.m.o-г холбох системийг бий болгох. хүчилтөрөгчийн атомын 2p-орбиталаас ба 1с-хүчилтөрөгчийн атомын орбиталууд ба 1с-устөрөгчийн атомын тойрог замууд.

Хоёр хүчилтөрөгчийн 2p электронтой холбогдон хоёр устөрөгчийн 1s электрон оролцсоноос sp эрлийзжилт явагдаж, тэдгээрийн хооронд 104.5 o өнцгөөр өвөрмөц өнцөгтэй, түүнчлэн эсрэг цэнэгийн хоёр туйлтай эрлийз sp 3 орбиталууд үүсдэг. Урт O-N холболтууд 0.95Å (0.095 нм), протон хоорондын зай 1.54Å (0.154 нм) байна. Зураг 1.3-т усны молекулын электрон загварыг үзүүлэв.

Зураг.1.3. Цахим загвармолекулууд H 2 ТУХАЙ.

Найман электрон гурван хавтгайд байрладаг дөрвөн тойрог замд хос хосоороо эргэлддэг (өнцөг 90 О ), шоо болгон тохируулах. 1, 2 - ганц хос электронууд.

Үүнийг авч үзэх хамгийн чухал үр дагавар: цэнэгийн хуваарилалтын тэгш бус байдал нь H 2 O молекулыг диполь болгон хувиргадаг: протонууд хоёр эерэг төгсгөлд байрладаг ба хүчилтөрөгчийн р-электронуудын дан хосууд нь хоёр сөрөг төгсгөлд байрладаг.

Тиймээс усны молекулыг гурвалжин пирамид гэж үзэж болно - тетраэдр, түүний буланд дөрвөн цэнэг байдаг - хоёр эерэг, хоёр сөрөг.

Эдгээр цэнэгүүд нь ойр орчноо бүрдүүлдэг бөгөөд хөрш зэргэлдээх усны молекулуудыг хатуу тодорхойлсон байдлаар эргүүлдэг - ингэснээр хоёр хүчилтөрөгчийн атомын хооронд үргэлж зөвхөн нэг устөрөгчийн атом байдаг. Ийм молекул хоорондын бүтцийг төсөөлж, судлах хамгийн хялбар арга бол хатуу төлөвт байгаа усан дээр байдаг. Зураг 1.4-т мөсний бүтцийг үзүүлэв.

Цагаан будаа. 1.4. Зургаан өнцөгт мөсний бүтэц

Бүтэц нь O-H...O бондоор бэхлэгддэг. Нэг устөрөгчийн атомын зуучлалаар хөрш зэргэлдээх усны молекулуудын хоёр хүчилтөрөгчийн атомын холболтыг устөрөгчийн холбоо гэж нэрлэдэг.

Устөрөгчийн холбоо дараахь шалтгааны улмаас үүсдэг.

1 - протон нь зөвхөн нэг электронтой тул хоёр атомын электрон түлхэлт хамгийн бага байдаг. Протон зүгээр л хөрш атомын электрон бүрхүүлд орж, атомуудын хоорондох зайг 20-30% (1 Å хүртэл) бууруулдаг;

2 - хөрш атом нь илүү өндөр цахилгаан сөрөг утгатай байх ёстой. Уламжлалт утгуудад (Паулингын дагуу) электрон сөрөг чанар F- 4.0; O – 3.5; Cl – 3.0; S – 2.5;

Усны молекулд дөрвөн устөрөгчийн холбоо байж болох ба хоёрт нь электрон донор, хоёрт нь электрон хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Мөн эдгээр холбоо нь хөрш усны молекулууд болон бусад бодисуудтай хоёуланд нь үүсч болно.

Тэгэхээр, диполь момент, өнцөг N-O-Nмөн O-H...O устөрөгчийн холбоо нь усны өвөрмөц шинж чанарыг тодорхойлж, бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг бүрдүүлэхэд томоохон үүрэг гүйцэтгэдэг.

Усны молекул дахь гол зүйл жүжигчинхүчилтөрөгчийн атом юм.

Устөрөгчийн атомууд бие биенээ мэдэгдэхүйц түлхэж байдаг тул химийн холбоо (атомын цөмийг холбосон шугамууд) устөрөгч-хүчилтөрөгчийн хоорондох өнцөг нь шулуун биш (90 °), харин арай том - 104.5 ° байна.

Хүчилтөрөгч сөрөг цэнэгтэй электроныг, устөрөгч эерэг цэнэгтэй электроныг татдаг тул усны молекул дахь химийн холбоо нь туйлтай байдаг. Үүний үр дүнд хүчилтөрөгчийн атомын ойролцоо илүүдэл сөрөг цэнэг, устөрөгчийн атомын ойролцоо эерэг цэнэг хуримтлагддаг.

Тиймээс усны молекул бүхэлдээ диполь, өөрөөр хэлбэл хоёр эсрэг туйлтай молекул юм. Усны молекулын диполь бүтэц нь түүний ер бусын шинж чанарыг ихээхэн тодорхойлдог.

Усны молекул нь диамагнит шинж чанартай байдаг.

Хэрэв бид эерэг ба эпицентрүүдийг холбовол сөрөг цэнэгүүдэнэ нь эзэлхүүнтэй болно геометрийн дүрс- тетраэдр. Энэ бол усны молекулын бүтэц юм.

Усны молекулын төлөв өөрчлөгдөхөд талуудын урт ба тэдгээрийн хоорондох өнцөг нь тетраэдрт өөрчлөгддөг.

Жишээлбэл, хэрэв усны молекул уурын төлөвт байгаа бол түүний талуудаас үүсэх өнцөг нь 104 ° 27" байна. Усны төлөвт өнцөг нь 105 ° 03" байна. Мөн мөсний нөхцөлд өнцөг нь 109.5 ° байна.

Усны молекулын геометр ба хэмжээс янз бүрийн нөхцөл
a - уурын төлөвийн хувьд
b - хамгийн бага чичиргээний түвшинд
в - усны молекулын геометр нь 3: 4: 5 харьцаатай Египетийн хоёр гурвалжны геометртэй тохирч байх үед мөсөн талст үүсэхтэй ойролцоо түвшний хувьд.
g - мөсний нөхцөлд.

Хэрэв бид эдгээр өнцгүүдийг хагасаар хуваавал өнцгийг олж авна.
104°27": 2 = 52°13",
105°03": 2 = 52°31",
106°16": 2 = 53°08",
109.5°: 2 = 54°32".

Энэ нь ус ба мөсний молекулуудын геометрийн хэв маягийн дунд алдартай байдаг гэсэн үг юм Египетийн гурвалжин, барилгын ажил нь алтан харьцааны хамаарал дээр суурилдаг - талуудын урт нь 3: 4: 5, 53 ° 08" өнцөгтэй.

Усны молекул замдаа ус мөс болж хувирах үед алтан харьцааны бүтцийг олж авдаг ба мөс хайлах үед эсрэгээр. Барилга угсралтын явцад түүний бүтэц нь алтан зүсэлтийн харьцаатай байх үед хайлсан усыг энэ нөхцөлд үнэлдэг нь ойлгомжтой.

Одоо 3:4:5 харьцаатай Египетийн алдарт гурвалжинг усны молекулын аль нэг төлөвөөс "авсан" нь тодорхой боллоо. Усны молекулын геометрийг хоёр египет хүн бүрдүүлдэг зөв гурвалжин, 3-тай тэнцүү нийтлэг хөлтэй.

Алтан харьцаанд суурилсан усны молекул нь физикийн илрэл юм Тэнгэрлэг байгальамьдралыг бүтээхэд оролцдог. Тийм ч учраас дотор дэлхийн байгальбүхэл бүтэн сансар огторгуйд байдаг зохицол оршдог.

Тиймээс эртний египетчүүд 3, 4, 5-ын тоог бурханчилж, гурвалжинг ариун гэж үздэг байсан бөгөөд түүний шинж чанар, эв найрамдлыг ямар ч бүтэц, байшин, пирамид, тэр ч байтугай талбайн тэмдэглэгээнд оруулахыг хичээдэг байв. Дашрамд хэлэхэд, Украины овоохойг алтан харьцаагаар барьсан.

Сансарт усны молекул тодорхой эзэлхүүнийг эзэлдэг бөгөөд бүрхэгдсэн байдаг электрон бүрхүүлхөшиг хэлбэрээр. Хэрэв та хавтгайд байгаа молекулын таамаглалын загварыг төсөөлвөл энэ нь эрвээхэйний далавч шиг, амьд амьтны амьдралын хөтөлбөрийг бичсэн X хэлбэрийн хромосом шиг харагдана. Мөн энэ нь ус өөрөө гэдгийг илтгэх баримт юм шаардлагатай элементбүх амьд зүйл.

Хэрэв та усны молекулын таамаглалын загварыг эзлэхүүнээр төсөөлж байгаа бол энэ нь 4 нүүртэй, нүүр тус бүр нь 3 ирмэгтэй гурвалжин пирамидын хэлбэрийг илэрхийлдэг. Геометрийн хувьд гурвалжин пирамидтетраэдр гэж нэрлэдэг. Энэ бүтэц нь талстуудын онцлог шинж юм.

Ийнхүү усны молекул нь уурын төлөвт, мөс болохын даваан дээр, мөс болж хувирах үед ч гэсэн бат бөх өнцгийн бүтэц үүсгэдэг.

Хэрэв усны молекулын "араг яс" маш тогтвортой байвал түүний энергийн "пирамид" - тетраэдр нь мөн хөдлөшгүй байдаг.

Ийм бүтцийн шинж чанардахь усны молекулууд өөр өөр нөхцөл байдалХоёр устөрөгчийн атом ба нэг хүчилтөрөгчийн атомын хүчтэй холбоогоор тайлбарлагддаг. Энэ холбоо нь хөрш усны молекулуудын хоорондох холбооноос ойролцоогоор 25 дахин хүчтэй байдаг. Тиймээс нэг усны молекулыг нөгөөгөөсөө салгах нь усны молекулыг өөрөө устгахаас илүү, жишээлбэл, халаах замаар салгах нь илүү хялбар байдаг.

Хөрш зэргэлдээх молекулуудын устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомуудын хоорондох чиг баримжаа, индуктив, дисперсийн харилцан үйлчлэл (ван дер Ваалсын хүч) ба устөрөгчийн холбоо зэргээс шалтгаалан усны молекулууд санамсаргүй холбоот хэлбэрээр үүсэх боломжтой байдаг. эмх цэгцтэй бүтэцгүй, кластерууд нь тодорхой бүтэцтэй холбоотнууд юм.

Статистикийн мэдээгээр энгийн усанд санамсаргүй холбоотнууд байдаг - 60% (бүтэцтэй ус), кластерууд - 40% (бүтэцтэй ус).

Оросын эрдэмтэн С.В.Зениний хийсэн судалгааны үр дүнд тогтвортой, удаан эдэлгээтэй усны бөөгнөрөл олдсон.

Зенин усны молекулууд эхлээд хоёр талт хэлбэртэй болохыг олж мэдэв. Дөрвөн додекаэдр нийлж усны бүтцийн үндсэн элемент болох 57 усны молекулаас бүрдэх кластерийг бүрдүүлдэг.

Кластерт додекаэдрүүд нийтлэг нүүртэй бөгөөд тэдгээрийн төвүүд үүсдэг ердийн тетраэдр. Энэ бол усны молекул, түүний дотор эерэг ба сөрөг туйлтай гексамеруудын эзлэхүүний нэгдэл юм.

Устөрөгчийн гүүр нь усны молекулуудыг нэгтгэх боломжийг олгодог янз бүрийн аргаар. Үүнээс үүдэн усанд хязгааргүй олон төрлийн бөөгнөрөл байдаг.

Чөлөөт устөрөгчийн бондын улмаас кластерууд бие биетэйгээ харилцан үйлчилж чаддаг бөгөөд энэ нь зургаан талт хэлбэртэй хоёр дахь эрэмбийн бүтэц үүсэхэд хүргэдэг. Эдгээр нь 912 усны молекулаас бүрддэг бөгөөд тэдгээр нь харилцан үйлчлэх чадваргүй байдаг. Ийм бүтцийн ашиглалтын хугацаа маш урт байдаг.

6 ромб нүүртэй жижиг хурц мөсөн талсттай төстэй энэхүү бүтцийг С.В. Зенин үүнийг "усны бүтцийн гол элемент" гэж нэрлэсэн бөгөөд олон тооны туршилтууд нь усанд олон тооны талстууд байдгийг баталжээ.

Эдгээр мөсөн талстууд бие биетэйгээ бараг харьцдаггүй тул илүү төвөгтэй тогтвортой бүтэц үүсгэдэггүй бөгөөд бие биентэйгээ харьцуулахад нүүрээ амархан гулсуулж, шингэнийг бий болгодог. Энэ утгаараа ус нь талсжих боломжгүй хэт хөргөсөн уусмалтай төстэй юм.