Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Доказательство кристаллического состояния первоначального адсорбированной воды

Доказательство кристаллического состояния первоначального адсорбированной воды

16.10.2017

Имеется достаточно данных, подтверждающих наличие нескольких типов конфигураций молекул воды, первоначально адсорбированных на поверхности глинистых минералов. Характерные особенности молекул воды уже сами по себе дают основания для группировки их в сетки определенного типа. Гизекинг резюмировал это следующим образом:
«Согласно работам Бернала и Фаулера, Кросса и др., кислородный атом стремится расположить свои силы притяжения по направлению 4 вершин правильного тетраэдра. В молекулах воды большинство сил притяжения кислородного атома направляется к тем двум вершинам тетраэдра, где будут находиться атомы водорода, а слабая остаточная сила оказывается направленной к двум другим вершинам тетраэдра. Сумма положительных сил притяжения двух водородных атомов будет точно равна сумме отрицательных сил притяжения одного двухвалентного атома кислорода. Согласно Берналу и Фаулеру, два водорода не могут точно нейтрализовать 4 положения атомов кислорода таким образом, чтобы положения, занятые атомами водорода, несли слабый остаточный положительный заряд, а другие две вершины тетраэдра несли бы одинаково слабый остаточный отрицательный заряд. Следовательно, водные молекулы стремятся притягивать или сорбировать друг друга. Молекула воды подвергается меньшему напряжению, если остаточная положительная сторона молекул имеет положительный заряд, нейтрализованный отрицательной стороной соседней молекулы. Этот процесс, когда остаточные положительные, богатые связями положения одной молекулы нейтрализуют остаточные отрицательные положения в соседних молекулах, называется водородной связью. Бернал и Фаулер считают, что водородная связь не прекращается с объединением только двух молекул воды в жидкую фазу. По их мнению, несколько десятков или сотен молекул воды стремятся вступить в водородную связь... Ионы кислорода на поверхности кристаллов глинистых минералов, подобно кислородным атомам в молекулах воды, будут также слабо заряжены. Эти слои кислородных атомов направляют большую часть своих сил обратно в кристалл к положительному иону кремния или к катиону металла в промежуточных пространствах кристаллов глинистых минералов. Слабые остаточные отрицательные заряды возникают на внешнем слое атомов кислорода тех кристаллов глинистого минерала, которые способны стать поставщиками водородной связи. Каждый кислород, если он свободен от других сорбированных веществ, может притягивать водородизированную, или положительную, сторону молекулы воды».
Кислородные атомы на поверхности глинистых минералов имеют определенное расположение (узор). Следовательно, на этой поверхности будет такой узор зарядов, который может быть перенесен на адсорбированные молекулы воды. Поэтому развитию определенной конфигурации в первоначально адсорбированной воде благоприятствует природа поверхности глинистого минерала и водных молекул.
При изучении свойств системы глина — вода становится ясно, что характер первоначально адсорбированной воды отличается от характера капельно-жидкой воды. Теория Грима и Кутберта о связывающем действии глины и воды в формовочных песках основана на предположении о нежидкой природе первоначально адсорбированной воды. Она объясняет многие свойства глинистых материалов. Грим и другие исследователи показали, что пластические свойства глины легко объяснить, допустив некоторые изменения в физическом состоянии адсорбированной воды. Так, в случае смеси песок — глина — вода максимальная связывающая сила развивается тогда, когда песок и глина смочены чрезвычайно ограниченным количеством воды. При небольшом отклонении относительного количества воды в ту или другую сторону от оптимального ее содержания связь сильно уменьшается. Это может быть легко объяснено, если учесть, что максимальная связь развивается тогда, когда смесь содержит максимальное количество воды, которое может создать определенную конфигурацию. Дополнительная вода будет частично иметь свойства жидкой воды. Она сильно ослабляет связь между песчинками. Подобным образом развивается оптимальная пластичность, когда к сухой глине прибавлено определенное количество воды. Если вода добавляется маленькими порциями к сухой порошковатой глине, легко определить количество воды, необходимое для увеличения пластичности. Таким образом, пластичность увеличивается, когда добавлено необходимое и достаточное количество воды, чтобы удовлетворить потребность всех поверхностей, пригодных для воды с определенной конфигурацией, плюс еще небольшое количество воды, которая будет развивать мало определенную или совсем неопределенную конфигурацию молекул воды.
Структурные свойства почв предполагают, что первоначально адсорбированная вода была в нежидком состоянии.
Исследователи явления теплоты увлажнения в глинистых минералах объясняли это, по крайней мере частично, изменением природы воды, адсорбированной на поверхностях частичек глинистых минералов. Многие почвоведы показали, что точка замерзания первоначально адсорбированной воды в почвах понижена. Другими словами, некоторое количество воды, содержащееся в почве в определенном физическом состоянии, затрудняет замерзание. По мнению Бодмена и Дея, монтмориллонит понижает точку замерзания в большей степени, чем каолинит, который сходен с монтмориллонитом по высокой силе сорпции воды.
На основании анализа фазовых состояний воды Винтеркорн заключил, что вода, находящаяся непосредственно на поверхностях глинистого минерала, должна быть твердой, а не жидкой; изменение в состоянии воды с расстоянием от поверхности глинистого минерала носит характер экспоненциальной функции.