Вода
Близкие по характеру зависимости D и от Т показывают, что соотношение (1.9) качественно справедливо и им можно воспользоваться для нахождения эффективного в данном процессе радиуса молекулы (табл.13). Значение r практически не зависит от температуры в рассматриваемом интервале температур, как и следовало ожидать, но имеет слишком больше значение по абсолютной величине для радиуса молекулы Н2О. Радиус молекулы по данным рентгеновских исследований равен 1,38 Å. Большая величина эффективного
Таблица 13 | |||||
Т, °С | D∙105 см2/с | r | ∙103, Пз | ||
(НТО) |
| ЯМР | |||
- 20 | 0,453 | 1,9 | 43,3 | ||
- 15 | 0,597 | 1,93 | 33,4 | ||
- 10 | 0,764 | 1,94 | 26,6 | ||
- 5 | 0,959 | 1,93 | 21,6 | ||
0 | 1,180 | 1,33 | 0,97 | 1,93 | 17,87 |
5 | 1,412 | 1,58 | 1,16 | 1,94 | 15,19 |
10 | 1,672 | 1,90 | 1,36 | 1,93 | 13,07 |
15 | 1,953 | 2,14 | 1,58 | 1,93 | 11,39 |
20 | 2,260 | 2,35 | 1,65 | 1,93 | 10,02 |
25 | 2,590 | 2,66 | 2,19 | 1,93 | 8,904 |
30 | 2,930 | 2,46 | 1,92 | 7,975 | |
35 | 3,310 | 3,49 | 2,79 | 1,93 | 7,194 |
40 | 3,700 | 3,14 | 1,93 | 6,529 | |
45 | 3,52 |
радиуса молекулы, полученная из соотношения (1.9) хорошо согласуется с данными Доре (1984) относительно функции радиального распределения . Первый максимум этой функции приходится на расстояние 1,93 Å, а Å. Можно предполагать, что эффективный радиус молекулы определяется расстоянием между кислородом молекулы и протоном другой молекулы, связанной с первой водородной связью. Это означает, что эффективный радиус молекулы определяется переходом протонов - расстоянием О – Н…Н – О.
Другим источником информации относительно коэффициента самодиффузии, связанного с временными корреляционными функциями, являются эксперименты по изучению рассеяния медленных нейтронов в воде. Угловое и энергетическое распределение рассеиваемых нейтронов непосредственно связано с фурье-компонентами временных корреляционных функций, так кА корреляционные функции могут быть в принципе восстановлены из функций сечения рассеяния нейтронов путем применения обратного фурье-преобразования.
В отличие от рентгеновских лучей, которые рассеиваются связанными электронами вещества, нейтроны рассеиваются на ядрах и рассеяние их определяется ядерными силами. Если в процессе рассеяния изменяется не энергия, а импульсы, то рассеяние упругое, и закон сохранения в этом случае имеет вид
,
,
где и - импульс падающего и рассеянного нейтрона. При неупругом рассеянии энергия нейтрона не изменяется за счет передачи энергии молекулам рассеивающего вещества
,
,
где - импульс фонона, - волновой вектор импульса отдачи.
Время рассеяния нейтронов составляет с и позволяет проследить изменения, происходящие в жидкости за этот интервал времени.