В среду 7 апреля 2021 г. в 15:00 состоится научный семинар по акустической и оптической спектроскопии.
С докладом на тему «Нанопузырьки в водных системах: молекулярное строение и оптические свойства» выступит Тытик Дмитрий Леонидович (Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, РАН).
Представлен краткий обзор современных физических методов регистрации газовых нанопузырьков в водных растворах. Рассмотрены молекулярные модели строения нанопузырьков в модельных водных системах.
Предложены структурные модели стабильных оболочек связанной воды морфологически подобные икосаэдру и полостям-многогранникам в водных клатратных каркасах (додекаэдр, многогранники Аллена). Обсуждена возможность применения структур связанной воды для моделирования строения межфазной области, микрогетерогенных свойств водных систем при растворении в воде атмосферных газов.
Процесс растворения атмосферных газов в воде трактуется как конкуренция двух основных факторов – давления атмосферы на границе газ-вода, обусловливающего диффузию газов, и обратного процесса – выталкивания молекул газа из упругой сетки водородных связей (УСВС) из-за гидрофобного (сольвофобного) эффекта. Используя молекулярное представление о строении объемной воды (модель сетки водородных связей и упругой сетки водородных связей), можно заключить, что газы диффундируют внутрь объема по системе дефектов сетки водородных связей. Это, по-видимому, приводит к молекулярным процессам, формирующим некоторый оптимум, когда избыточное локальное напряжение в УСВС может компенсироваться слиянием, например, газогидратных оболочек и формированием более крупных полостей – нанопузырьков («стоки напряжений» в УСВС).
Стабильность нанопузырьков, в основном, определяется постоянным действием градиента химического потенциала между фазой объемной воды (УСВС) и газовой фазой внутри пузырька. Действие этого фактора приводит к структурированию части молекул УСВС и формированию стабильной («напряженной») межфазной области (модель поверхностного слоя воды Н.А.Бульёнкова) с избыточной свободной энергией.
Если принять концентрацию нанопузырьков примерно 109 мл-1, а средний их размер 150 нм, то внутренняя поверхность нанопузырьков составит примерно 3000 см2/л. Состав квазиравновесной нанопузырьковой фазы в воде зависит от многих физико-химических параметров – давления атмосферы, температуры, pH раствора и ряда других.
Семинар состоится в смешанном (очно-заочном) формате с онлайн-трансляцией.
