химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

енную диффузионно усредненную, D-структуру (см. рис. 4.14, б).

В жидкости М- и К-структуры подобны кристаллическим М-и К-структурам, но D-структура полностью размыта перемещением молекул. Более информативную картину можно было бы получить, поместив фотокамеру на данную молекулу воды и регистрируя окружающие молекулы во время пространственного

Рис. 4.14. Мгновенная (а), колебательно усредненная (б) и диффузионно

усредненная (в) структуры воды.

перемещения данной молекулы. Можно назвать D-структурой жидкости картину, полученную в этом мысленном опыте, — она будет в какой-то степени упорядоченной. Такая D-структура есть усреднение К-структур.

Очевидно, что, применяя различные методы исследования с разными временами опыта т, мы будем получать информацию о различных типах структуры — о М-, К- или D-структуре (рис. 4.15). Термодинамические свойства характеризуют, естественно, D-структуру жидкости.

Сказанное выше применимо к любым флуктуирующим конденсированным системам, в том числе и к макромолекулам белков.

Рентгенографическое исследование жидкой воды дает функцию радиального распределения (см. § 5.1), т.е. относительное содержание молекул, находящихся на тех или иных расстояниях друг от друга. При температурах от 4 до 120 °С главный максимум этой функции постепенно смещается от 2,82 А до 2,94 А [46]. Координационное число во всем этом температурном интервале приблизительно равно 4,4 (укажем для сравнения, что в жидком Ne и Аг координационные числа равны 8,6 и 10,5 соответственно). Таким образом, вода квазикристаллична, каждая молекула имеет в среднем четыре соседа.

D-структура воды есть пространственное среднее ее К-струк-тур, для которых были предложены различные модели. Немети и Шерага [47] интерпретировали радиальную функцию, считая, что вода является смесью мономерных молекул и водородно-связанных роев (кластеров). Рои непрерывно распадаются и создаются вновь, так что в среднем каждая молекула находится

д-структура

/{-структура М-структура

%(ледО°)

tY(8odo) 1?(лед)

+2 н—(Оt-2 н—н

—t~6 ч—н810 —н-/2 ч—н

Ч К-16

—I—I

Рентген

ЯМР

Термодинамика Рассеяниесдета

Диэлектрическая релаксация

Поглощение ультразвука^

Неупругое рассеяние нейтронов^

ч

Колебательные спектры

Рис. 4.15. Временные интервалы (в сек), соответствующие различным методам исследования структуры льда и жидкой воды. Tq—время смещения молекулы, ту—время ее колебания, т$—период валентного коле-баиия О—Н, Xg — время электронного движения. Логарифмический масштаб.

все время в одном и том же окружении. Самойлов [48] предположил, что мономеры НгО располагаются в пустотах квазикристаллической решетки, образованной водородными связями (см. также [46]). Попл [49] предложил модель с «изогнутыми» водородными связями. Эта идея была использована и в модели Бернала [50], согласно которой связанные молекулы с координационным числом 4 образуют в воде (в отличие от льда) нерегулярную сетку, состоящую из колец. Многие кольца содержат пять молекул Н20 (угол Н—О—Н в Н2О близок к 108° —углу в правильном пятиугольнике), другие — четыре, шесть, семь и большее число молекул. Все эти модели в большей или меньшей степени согласуются с наблюдаемой радиальной функцией распределения (см. [41]). Выбор одной из предложенных моделей пока затруднителен.

Оценки энергий водородной связи в жидкой воде, полученные из термодинамических и спектроскопических данных, варьируют в широких пределах — от 1,3 до 4,5 ккал/моль [41]. Вероятно, наиболее правдоподобны значения 2,5—2,8 ккал/моль [51].

Все описанные модели позволяют интерпретировать специфические свойства воды и, прежде всего, зависимость удельного объема от температуры примерно сходным образом. Минимум удельного объема при 4 °С объясняется конкуренцией двух процессов. Первый — ослабление или разрушение упорядоченной льдоподобной структуры с малым координационным числом 4, сопровождающееся уменьшением объема. Это — продолжение плавления. Второй процесс — термическое расширение жидкости вследствие возрастания амплитуд ангармонических, межмолекулярных колебаний. В модели смеси мономеров и роев предполагается, что последние имеют больший объем, чем во льде. В модели Самойлова уменьшение объема связано с заполнением полостей решетки мономерными молекулами. В модели Попла изгибание водородных связей приводит к сближению соседних молекул, т. е. к уменьшению объема.

Немети и Шерага [47, 52] предположили, что каждая молекула Н20 находится на одном из пяти уровней энергии, зависящем от того, сколько водородных связей она образует — 0, 1, 2, 3 или 4. Они вычислили статистическую сумму такой системы, выразив доли молекул, образующих 4,3,2 водородные связи в роях, через среднее число молекул в рое и через долю молекул с одной связью. Роям приписывается молярный объем и коэффициент расширения льда. Эти величины для несвязанных молекул определяются из экспериментальных значений молекулярного объема жидкости при 0, 4 и 25 °С. Оказалось, что вычисленный молекулярный объем действительно имеет

страница 72
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
дск ранис продажа
отель владивосток
новогоднее представление в москве братья запашные
cfqn gjvjxb ltnzv

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(15.12.2017)