наличием водородных связей, природа которых в настоящее время изучена достаточно хо- рошо [Коулсон, 1965]. Начало современным — ис- следованиям воды с позиций существования в ней структур различного типа — положила классическая работа Дж. Бер- нала и Р. Фаулера (1934). На основании — спектроскопи- ческих и рентгенографических исследований они установили, / что структура воды имеет тет- раэдрический — характер, при котором каждая ее молекула Кластеры окружена четырьмя другими молекулами (см. рис. 1.1). Рис. 1.4. Структура жидкой воды в модели Эти ученые выдвинули ги- мерцающих кластеров Френка — Вина. потезу, согласно которой в во- де существуют три типа рас- положения ее молекул, преобладающие при различных температурах: вода 1 (типа льда-тридимита) — устойчива при температуре ниже 4°С; вода П (типа льда-кварца) — преобладает в интервале темпера- тур 4—200°С; вода П (типа аммиака) — плотно уложенная идеальная жидкость, т. ©. не имеющая водородных связей, доминирующая при тем- пературах выше 200°С. С изменением температуры эти формы связи непре- рывно переходят одна в другую, однако это не значит, что в воде имеются отдельные объемы с разной структурой. При всех температурах вода ос- тается гомогенной и только средние взаимные расположения молекул в большей или меньшей степени напоминают воду 1, П или П. Гипотеза Бернала — Фаулера положила начало представлениям о двухструктурных моделях строения воды, которые развиваются многими исследователями [Эйзенберг, Кауцман, 1975]. Особое внимание привлека- ет гипотеза Х. С. Френка и У. И. Вина, в соответствии с которой жидкая вода представляется конгломератом «мерцающих кластеров», состоящих из соединенных водородными связями молекул, плавающих в более или менее свободной воде (рис. 1.4). В этой гипотезе кластеры хотя и отожде- ствляются с льдоподобными каркасами, но их структура не отождествля- ется со структурой льда-тридимита. Авторы считают, что механизм объ- единения воды в кластеры неизвестен. То же касается и мономерной не- связанной воды, в которой, хотя водородные связи и разорваны, каждая молекула участвует в сильных диполь-дипольных и лондоновских взаимо- действиях с соседними молекулами [Хорн, 1972]. В противоположность двухструктурным моделям воды О. Я. Самой- лов (1957) на основании экспериментальных работ и теоретических рас- четов предложил одноструктурную модель жидкости, согласно которой каждая молекула воды соединена водородными связями с четырьмя сосед- ними молекулами, расположенными по углам тетраэдра. При этом распо- ложение молекул воды в непосредственной близости друг от друга соот- ветствует по форме льдоподобному каркасу, слегка нарушенному тепловым движением, пустоты которого частично заполнены молекулами воды. При таком подходе в жидкой воде нельзя выделить структурно разнородные участки. Вода в этом случае представляет собой едипое целое, любые элементарные объемы которой в каждый данный момент структурно соот- ветствуют друг другу. 10