Кіріспе

Су молекулалары сутекті байланыс арқылы ұсталып тұрады; ең қарапайым су кластері. Су димері сутекті байланыспен шала байланысқан екі су молекуласынан тұрады. Бұл ең кішкентай су шоғыры. Судағы сутекті байланысты зерттеу үшін ең қарапайым модельдік жүйе болғандықтан, ол көптеген теориялық (кейіннен эксперименттік) зерттеулердің нысанасы болды, сондықтан оны "теориялық теңіз шошқасы" деп атады.

Құрылымы мен қасиеттері

Екі су молекуласының арасындағы бастапқы байланысу энергиясы 5-6 ккал/моль шамасында бағаланады, бірақ қолданылған әдіске байланысты 3-тен 8-ге дейінгі мәндер де алынған. (H2O)2 және (D2O)2 диссоциациялық энергиясы (ядролық кванттық эффектілерді ескере отырып) эксперименттік жолмен өлшенгенде тиісінше 3,16 ± 0,03 ккал/моль (13,22 ± 0,12 кДж/моль) және 3,56 ± 0,03 ккал/моль (14,88 ± 0,12 кДж/моль) құрайды. Бұл мәндер есептеулермен толық сәйкес келеді. Тербеліс негізгі күйіндегі O-O арақашықтығы эксперименттік түрде шамамен 2,98 Å деп өлшенген; сутекті байланыс дерлік сызықтық, бірақ акцептор молекуласының жазықтығымен шамамен 57° бұрыш жасайды. Тербеліс негізгі күйі сызықтық су димері (суретте оң жақта көрсетілген) деп аталады, ол сопақта пролат топқа жақын (яғни айналу тұрақтылары бойынша A > B ≈ C). Басқа да қызығушылық тудыратын конфигурацияларға циклдық димер және екі тармақты димер жатады.

Тарих және маңыздылығы

Су димерінің алғашқы теориялық зерттеуі 1968 жылы Морокума және Педерсен жариялаған ab initio есептеу болды. Содан бері су димері сутекті байланыспен айналысатын теориялық химиктердің үнемі қызығушылығын тудырып келеді – 2006 жылға дейінгі CAS деректер базасындағы іздеу 1100-ден астам байланысты сілтемелерді көрсетті (олардың 73-і 2005 жылғы). Сутекті байланыстың моделі ретінде ғана емес, (H2O)2 атмосферадағы көптеген процестерде, оның ішінде химиялық реакциялар, конденсация және атмосфераның күн энергиясын жұтуында маңызды рөл атқарады деп саналады. Бұдан өзге, су димерін толыққанды түсіну, судың сұйық және қатты күйіндегі сутекті байланыстың тереңірек түсінуіне көмектеседі деп есептеледі.