Определение степени связанности молекул в жидкой воде
Л.Н. СИНИЦА, А.П. ЩЕРБАКОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия
sln@iao.ru
Ключевые слова: Фурье-спектроскопия, спектр поглощения, жидкая вода, модовая структура, водородная связь, регрессионный анализ, температура
Страницы: 551-556
Аннотация
Полосы поглощения жидкой воды характеризуются модовой структурой, которая определяется наличием сетки водородных связей между молекулами воды различной степени ОН-связанности. Знание параметров структуры воды важно для изучения внешних воздействий на воду. В работе методом ИК-Фурье-спектроскопии исследована температурная зависимость полосы поглощения жидкой воды, соответствующей составной частоте ν + δ (диапазон 4500-5600 см-1), в интервале температур от +10 до +90 °C. На основе регрессионного анализа спектров предложен метод определения температуры образца по его спектру поглощения с погрешностью, не превышающей 1-2 °C. Путем декомпозиции спектрального контура показано, что наблюдаемые изменения обусловлены перераспределением интенсивности между составляющими модами, которые интерпретируются как вклады молекул воды с различной силой водородных связей. В качестве количественного спектроскопического параметра, характеризующего структуру воды, введен коэффициент связанности воды C(T), задаваемый как отношение интенсивностей низкочастотной моды (~ 4900 см-1), описывающей количество сильно связанных молекул воды, и высокочастотной моды (~ 5200 см-1), описывающей количество слабо связанных молекул. Значение C(T) закономерно уменьшается с ростом температуры, отражая уменьшение доли молекул с сильными водородными связями. Погрешность определения коэффициента связанности воды составляет ±4%. Разработанный подход открывает возможности для исследования влияния слабых внешних воздействий на структуру воды.
DOI: 10.15372/AOO20260701 |
