用17O核磁共振研究液态水的团簇结构(4)

ｌ期李福志等：用１Ｔｏ核磁共振研究液态水的团簇结构９

化来大致计算升温过程中液态水团簇结构变化的情况．己

图５给出了熔点和沸点之间液态水的定压比热容ｃ，．从§

图中可以看出，在熔点和沸点之间，液态水的定压比热容数值０

变化不大．对于一般液体而言，液相和固相的比热容相差不大，嚣

例如苯的ＧＰ穰＝１．０３ｃＰ儡．从水的３相的比热窖可以看出（见表弱

３），气相和固相的比热容相差不大，而液相的比热容要比气相

和固相高出很多，这是因为在气相和固相中，氢键的数目不随田５液态水的定压比热窖

温度变化，而在液相中，温度的升高会导致氢键的断裂，因而就随沮度的变化

需要大量的能量．他５。ｒｄｌｌｑ“４“…‘。１“…

根据一般液体比热容的规律和一定的假设，可以计算在整“”ｐ“”

衰３水的３相的比热窖个液态范围内氢键断裂的大体情况假设：１）液

Ｔ曲ｌｅ３ＳｐｅｃＩＥｃｈｅｍｃ８ｐａｃｔ【ｙ甜山地８Ｉｍ鹪脯ｆ缸ｗｍｅｒ相的比热容比气相和固相多出的部分是由于氢键

的断裂所导致的比热容的增加；２）在熔点和沸点

之间的整个温度范围内氢键的断裂是均匀的．

根据以上假设，在熔点和沸点之间由于氢键

断裂所导致液态水的比热容的增加量约为：

７６．０２一堡笪妻旦堂：３８．４６（Ｊ．。。ｌ～．Ｋ ）（２）

氢键的键能按２３．３ｋｊ，ｍｏｌ进行计算．由此计算出氢键的断裂数与最大可能的氢键数目的

比值为：筹岩糕“２×１０“一（３）２３．３ｋ】 ｍ０１一。×２。一‘。一…

即，温度每升高１Ｋ，水中断裂的氢键数目占最大可能的氢键数目的Ｏ．０８２％左右．因此在

液态水中，随着温度的升高，氢键断裂，液态永团簇的平均大小必然随之减小．由于１７０．ＮＭＲ谱

线宽可以用来表征液态水团簇结构的平均相对大小，因此随着温度的升高，纯水和人工配水的

１７０．ＮＭＲ谱线宽迅速变窄．

４结论

利用１ｂ核磁共振谱线宽可以反映液态水团簇结构的平均相对大小，谱线越宽，团簇越

大；谱线越窄，团簇越小温度升高，纯水和人工配水水样的”Ｏ—ＮＭＲ谱线宽迅速变窄，与温度

升高，氢键断裂所导致的液态水团簇变小的趋势相一致．

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