Строение молекулы воды

Кривые интенсивности рассеянных рентгеновых лучей жидкой водой были получены Стюартом Амальди, Майером, Берналом, Фаулером и Нартэмом и др. Катцов, Морган, Уоррен, Симоне, Финбак, Виервол, Брэди и др. применили анализ Фурье к экспериментальным кривым интенсивности и определили функцию радиального распределения атомно-электронной плотности. Анализ кривых интенсивности и функций радиального распределения атомно-электронной и электронной плотности воды при различных температурах позволил установить, что каждая молекула воды имеет четыре ближайших соседа (координационное число z – 4) на расстоянии г, = 2.90Л (для сравнения во льду г, = 2.76Л) при t = 1,5° С и на расстоянии г, = 3.05Л при 83°С.

Межмолекулярные расстояния в воде несколько больше, чем во льду, и увеличиваются с повышением температуры.

При плотной упаковке сферических молекул каждая молекула окружена двенадцатью ближайшими молекулами. Поэтому вода даже приблизительно не является плотно упакованной жидкостью. Структура воды ближе к открытому тетрагональному типу структуры льда (г = 4), чем к плотно упакованной структуре. Если каждая молекула воды тетрагонально окружена четырьмя молекулами воды, то каждая из этих четырех молекул будет иметь двух ближайших соседей (как и во льду) на расстоянии. На кривых радиального распределения атомно-электронной плотности при 1,5, 13 и 30° С на этом расстоянии наблюдается заметная концентрация молекул, что находится в хорошем согласии с предполагаемым существованием тетрагональных связей в жидкой воде. С повышением температуры они становятся менее прочными.

Предполагалось, что жидкость является лишь разупорядочным вариантом структуры соответствующего кристалла, т. е. в жидкости сохраняется лишь ближний порядок.