ТЕРМОДИНАМІЧНА ВПОРЯДКОВАНІСТЬ ЯК ОДНА З СУТНОСТЕЙ МІЖМОЛЕКУЛЯРНОЇ СТРУКТУРИ ВОДИ

Анотація

В роботі розглянуті можливі оцінки структурованості води з позицій її ентропійних показників, розуміючи під їх зростанням стан розупорядкованості системи та її дезорганізованість. Враховані можливі співвідношення окремих молекул води та їх структурних накопичень у вигляді організованих кластерів. Основний посил складається з того, що завжди структурована та впорядкована система має нижчу ентропії, ніж невпорядкована і менш організована система. Надана методика розрахунку ентропії води в залежності від її структурованості та умовного співвідношення окремих молекул і їх кластерів. В основі методики комбінаторний метод «склеювання» n молекул в нерозрізнені кластери і виявлення ентропії змішування з урахуванням динамічної факторизації (часовий фактор), а також тонкої динаміки зв’язків між молекулами H2O всередині кластера. Показана висока розрахункова чутливість ентропії до розміру кластера. Чисто комбінаторна стратифікація за вказаних умов і при житті кластера у 1 ⋅ 10-12 с здатна надавати зниження ентропії рідини на 14,7 % до стандартного її значення. А у дуже короткі проміжки життєвого циклу кластера (10-13–10-14 с) ефект термодинамічного впорядкування практично зникає. За аргументацією відносно таких розрахункових кластерів у складі води в роботі звернено увагу до публікацій з експериментальними даними щодо структури води, отриманими методами квантово-хімічного аналізу можливих конфігурацій водневих мереж в кластері (H2O)20, в тому числі, в інтерфейсному режимі орієнтованості молекул води на границі міжфазного поля, та відповідної орієнтаційної ентропії, зниження якої підтверджується тільки в приповерхневому впорядкованому шарі води. Показано, що структурована вода на межі з біологічними системами являє собою більш термодинамічно впорядковане середовище, для якого існують короткоживучі молекулярні кластери, які безумовно стабільні поблизу біомолекул і впливають на біохімію, електричні процеси та механіку органічних взаємодій. Такі та інші опосередковані залежності, незважаючи на їх локальність, мають претендувати на критеріальні здібності на користь аргументації до кластерної структурованості водних систем за термодинамічними показниками.