Молекулярна модель будови інтерфейсу повітря/вода та її вплив на швидкість випаровування води (фізико-хімічний аналіз)

Abstract

Показано, що на поверхні води плоскі циклічні кластери N4 і N5 можуть за допомогою додаткових молекул Н₂О формувати плоску сітку водневих зв'язків. Взаємодія цієї електронейтральної сітки з об’ємною водою спричиняє активну адсорбцію іонів Н₃О⁺, виникнення подвійного електричного шару і переорієнтацію всіх незв'язаних груп ОН кластерів у бік рідкої фази. У результаті на поверхні інтерфейсу повітря/вода виникає негативний структурний заряд. Сформована таким чином поверхнева молекулярно-кластерна плівка інтерфейсу має досить високу стійкість і здатність адсорбувати іони Н₃О⁺ та катіони різних металів. Вода повинна випаровуватися через достатньо великі “вікна” в поверхневій кластерній сітці.

Показано, что на поверхности воды плоские циклические кластеры N4 и N5 могут с помощью дополнительных молекул Н₂О формировать плоскую сетку водородных связей. Взаимодействие этой электронейтральной сетки с объемной водой приводит к активной адсорбции ионов Н₃О⁺, возникновению двойного электрического слоя и переориентации всех несвязанных групп ОН кластеров в сторону жидкой фазы. В результате на поверхности интерфейса воздух/вода возникает отрицательный структурный заряд. Сложившаяся таким образом поверхностная молекулярно-кластерная пленка интерфейса имеет достаточно высокую устойчивость и способность адсорбировать ионы Н₃О⁺ и катионы различных металлов. Вода должна испаряться через достаточно большие «окна» в поверхностной кластерной сетке.

It is shown that, on the surface of water, the planar cyclic clusters N4 and N5 can form a flat grid of hydrogen bonds with the help of additional Н₂О molecules. The interaction of this electrically neutral grid with bulk water leads to the active adsorption of Н₃О⁺ ions, the emergence of a double electric layer, and the reorientation of all incoherent groups of OH clusters toward the liquid phase. As a result, a negative structural charge arises on the surface of the air/water interface. The surface molecular-cluster interface film formed in this way has a sufficiently high stability and the ability to adsorb Н₃О⁺ ions and cations of various metals. Evaporation of water must pass through sufficiently large “windows” in the surface cluster grid.