Гранит науки - 2003-10-15

Международная группа физиков установила причину неполного смешения спирта с водой оказалось, что этому препятствуют возникающие при контакте двух жидкостей устойчивые, упорядоченные и довольно крупные по молекулярным меркам, образования У микрофона Марина Аствацатурян! О водно-спиртовых кластерах, которые были обнаружены рентгенолучевой спектроскопией в Лаборатории имени Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) (США) американскими и шведскими учеными, сообщил Бюллетень Физических Новостей (The American Institute of Physics Bulletin of Physics News). Разработанный крупнейшей в мире национальной лабораторией метод позволяет изучать образование химических связей между молекулами в течение пико- и даже фемтосекунд, то есть за время от 10 в минус 12-й до 10 в минус 15-й степени секунды. Изучив таким образом непитьевой спирт метанол, исследователи обнаружили присутствие колец и цепей, состоящих из 6-8 его молекул. А смешивая метанол с водой, они установили, что 6-8-молекулярная цепь связывается с молекулами воды с образованием еще больших, чем объединение молекул спирта, водно-метаноловых кластеров.

По наблюдениям ученых, эти кластеры очень стабильны, и держатся они на водородных связях. Но, кроме того, водно-метаноловые кластеры еще и сильно упорядочены, что снижает общую хаотичность, а следовательно и энтропию жидкости. Мера определения в данном случае упорядоченности структуры энтропия - у жидкостей, как известно, меньше, чем у газов, но больше, чем у твердых тел. Считается, что в жидкостях она может только увеличиваться или оставаться на одном и том же уровне. Последний случай для водно-спиртового раствора: стабильные образования в нем не располагают к полному, т.е. "молекула к молекуле", смешению двух жидкостей, и об этом позаботилась природа. Таким образом разрешился и 40-летний спор о молекулярной структуре чистого жидкого метанола и структурах, возникающих при его смешении с водой. В частности, высказывались предположения о том, что вода окружает молекулу спирта, образуя статичную, льдоподобную структуру. По мнению авторов открытия 6-8-молекулярных кластеров в водных растворах метанола, схема образования этих стабильных упорядоченных структур присуща всем спиртовым растворам, и растворам этилового спирта в том числе. Если пойти в перечислении алкогольных смесей еще дальше, то известное пожелание Джеймса Бонда к коктейлю "водка с мартини" "взболтать, но не перемешивать", не лишено глубокого научного смысла, поскольку смешать эти субстанции до конца все равно не удастся - по законам природы.