Тезисы IV Международного конгресса "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине".

При цитировании или перепечатывании ссылка обязательна.

Адрес этой статьи в интернете: www.biophys.ru/archive/congress2006/abs-p37-1.htm

 

 

 

ОБОЛОЧЕЧНАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ САМОПОДОБИЯ ВОДЫ

В.А. Резников

С-ПбГУ, E-mail:V.Reznikov@pobox.spbu.ru

Оптическая плотность (n) воды и совместного конденсата кислород – параводород совпадают вблизи температур кипения последних при нормальном давлении. По отношению к воде большая плотность О2-Н2-конденсата ρ≈1,213-1,225 г/см3 предполагает наличие оболочек с объемом полости ~15-18% при небольшой пористости между ними. При криогенных температурах плотность аморфного льда, полученного всесторонним сжатием ρ≈1,25 г/см3, или льда-V (ρ ≈1,231 г/см3) совпадают с плотностью конденсата кислорода и параводорода. Термическое изменение плотности О22-конденсата коррелирует с термическим изменением плотности воды, т.е. вода проявляет свойство однокомпонентного конденсата с молекулярной массой элементов самоподобия >400 по пролонгированию зависимости температур плавления и кипения гидридов VI и VII групп таблицы Д.И. Менделеева. Эта оценка массы (Н2О)n-оболочек согласуется с аномально высокой концентрацией кластеров (Н2О)20-32 в составе паровой фазы (по данным массспектрометрии) и аномально низкой подвижностью кластеров Н+(Н2О)n в газовой фазе (Томсон). Клатратная структура (витрон) естественна для 20 и более взаимодействующих однотипных молекул вследствие уменьшения колебательной энергии в замкнутой системе. В конденсате витроны устойчивы при размерах ~1-3 нм. Оболочечная модель элементов самоподобия отвечает аномально высокой упругости льда и микрокапель воды. В то же время гидрирование металлов в воде при повышенных давлениях, кислотные свойства сверхкритической воды, высокая электропроводность при 0-2°С и Н-проводность льда 1h - свойства твердых электролитов. В клатратной модели эти свойства следуют из делокализации 11 и более Н+ на поверхности оболочки: Нn-х(ОН)n. В тетраэдрической координации кислорода оболочка более устойчива за счет О-О взаимодействия и тогда конденсат Нn-х(ОН)n представим как О2-Н2-конденсат.

Таблица энергетической эквивалентности С60-70 и (Н2О)n-оболочек, по наиболее вероятным моделям регулярных молекулярных центров (РМЦ) элементов самоподобия.

 

С60-70     эВ

Н2О Ē

Н2О  ΔΕ

1

ЕaС60 = 2,65

в-аОН, Ев(O-O)}  ЕBН2+

 

2

ЕaС70 = 2,68-2,69

Ев2Н2+), ЕаОН

Ев-аОН, ЕаН+

Ев2Н2+) ЕаО2

вН2 , ЕаН+} ЕаН0 -536 см-1

3

Еa60= 1,865

Еа+, О0)

Ē{ЕвН2, ЕаН+} Еа0Н+) -12 см-1

4

Ев60-776 см-1

ЕвОН, Еа0Н+)

ЕBН2 в(O-O), ЕаО2}

5

ЕвС60-1568 см-1

Ē{ЕBОН, ЕaН+} – 696 см-1

ЕBОН Еa(2Н+) + 160 см-1

6

ЕвС60- 776 см-1

ЕвН2-544 см-1, ЕаН+

ЕвО2¯ ЕаН0 + (184 + 88) см-1

7

Ē{ЕвС60-ω, Ев60}

Ев(O-O), ЕвО2¯

ЕвН2-1596 см-1 Еа(2Н)+

8

ЕвС60 = 3,435

Ев(ОН, Н2+) – 680 см-1

вОН, ЕаН+) + 184 +680 см1

ЕвН2-1648 см-1 ЕаН0 + 680 см-1

 

Ē {ЕвС2+, ЕвС2¯}

 

вН2О + 1596 см-1) -12 см-1

вН2-1646 см-1) + 64 см-1

ЕвО2 ЕaН0 + 536 см-1

ЕвН2О ЕaН0 + 536 см-1

11

Ē{ЕвС60- ω, Еa60}

ЕaН+ + 44 см-1     а.  Ев2Н2+) Еа2О)n + 32 см-1

в. Ē{(ЕвОН, ЕаН+) - 680 см-1} Еа2О)n + 64 см-1

 

По п.5 система взаимосвязанных С-атомов, возбужденных в присутствии лиганда энергетически эквивалентна системе взаимосвязанных ОН-групп, возбужденных в присутствии (Н+)¯. Из п. 5 следует, что ω = 160 см-1- трансляционные колебания в системе взаимосвязанных оболочек, (традиционная интерпретация полосы). Аналогично, по п.8 коллективизированные π-состояния совокупности С-молекул в высокосимметричной координации с точностью до либрационных колебаний энергетически эквивалентны системе взаимосвязанных РМЦ (ОН -Н2+), что выражено и соответствующим переходом. По п.9 система взаимосвязанных молекул С2+ с точностью до деформационных колебаний оболочки энергетически эквивалентна системе взаимосвязанных О-О, а система взаимосвязанных молекул С2+2¯ с точностью до вращательных колебаний оболочки энергетически эквивалентна коллективизированным состояниям делокализованных парных Н-центров. Переход также осуществляется на ЭС, определяемые связующими Н-атомами, но уже с энергетического уровня подсистемы взаимосвязанных О-О в составе оболочки.

По п.1 электронная плотность (ЭП) континуума вокруг оболочки эквивалентна ЭП совокупности Н2+ и находится в равновесии с РМЦ ОН(O-O) по модели О-Н-О.

По п.2 при повышении полярности оболочек происходит перераспределение ЭП в сторону статистически большего времени жизни центров (Н+)‾ и (Н2Н2+), что также отражено соответствующими переходами, в частности либрация совокупности Н-атомов в оболочке (536 см-1) отвечает смещение Н+ между оболочками. Из п.п. 6, 9 таблицы следует  взаимосвязь ω = 536 см-1 со смещением водорода между коллективизированными ЭС в составе оболочки и ω = 544 см-1 между ними.

По п.3 между оболочками с низкой степенью элипсоидальности ЭП понижена и определяется РМЦ (О -Н+- О)¯, тогда как переходы характеризуются статистически диссоциированными квазимолекулами между оболочками и РМЦ (Н0Н+) в составе оболочек.

По п.4 также как и в случае димеров 2С60 между (Н2О)n-оболочками, определяемыми РМЦ ОН - (Н0Н+) существует резонансный тип взаимодействия, которому соответствует переход между ЭС взаимосвязанных парных кислородных центров и взаимосвязанных квазимолекул Н2. В этом контексте необходимо допустить различные коллективизированные ЭС, связанные с межглобулярными делокализованными парными Н-центрами и ЭС собственно оболочек. Действительно, по п.6 с точностью до энергии деформации С-С связей система взаимосвязанных С-молекул энергетически эквивалентна коллективизированным состояниям взаимосвязанной системы межглобулярных (Н+)‾, тогда как по п.8 существуют коллективизированные ((Н+ - ē) в составе оболочки.

В соответствии с п.п. 6, 8 ω= 184 см-1 отвечает эквивалентным трансляционным колебаниям в составе оболочек, где ΔΕ= 24 см-1 следует рассматривать как переход, связанный с изменением возбужденного состояния водорода при переходе от водородного к кислородно-водородному конденсату. Этой модели соответствует взаимосвязанное изменение спина в атоме водорода (21 см-1 ) и системе квазимолекул О2+.

Скрытая теплота плавления (68 мэВ) соответствует энергетическим затратам на колебательный переход атомарного водорода между глобулярными оболочками. Энергетически полоса 680-696 см-1 отвечает резонансу межглобулярных трансляций, определяемых системой взаимосвязанных Н2+(2Н)+ и колебаий, связанных со смещением атомарного водорода. Следовательно, резонанс межглобулярных трансляций с внутри- и межглобулярными смещениями атомов водорода соответствует энергии Н-связи (155 мэВ).

Взаимодействие оболочка димер (п.10) энергетически эквивалентно смещению ЭП делокализованных пар (Н+-Н+) и коллективизированных центров (ОН - Н+) на энергетический уровень Еа(Н2О)n, что соответствует равновесию оболочек между совокупностью (Н+- ē). По этой модели поправка ω = 44 см-1 также отвечает парным Н-центрам по модели перехода (а.), а по модели перехода (в) предполагает вращательное колебание одиночной оболочки и либрацию в составе димера.