ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
28
частичное сохранение такого каркаса после плавления льда. Со
структурными особенностями воды связаны и такие ее характеристики, как
высокая диэлектрическая постоянная, свойства полярного растворителя,
существенное изменение ее структуры вблизи растворенных веществ.
Для биологических систем важно не только изменение структуры
воды вблизи поверхности раздела, сопровождаемое уменьшением доли
молекул, связанных 4-мя водородными связями . Подобная перестройка
вблизи неполярной поверхности энергетически невыгодна , что
подтверждается данными по модельным системам - растворам неполярных
углеводородов в воде. Неполярные углеводороды плохо растворимы в
воде, причем , несмотря на уменьшение энтальпии системы , наблюдается
значительная положительная свободная энергии растворения [16]. При
растворении в воде регистрируют практически одинаковые значения
теплоты гидратации для различных неполярных соединений [17], откуда
следует , что изменение энергии связано не с каким-либо специфическим
взаимодействием неполярных молекул с водой , а с перестройкой
структуры самой воды. Невыгодность подобных структурных изменений
для воды в пограничных областях обусловливает тенденцию к вытеснению
неполярных соединений или групп из воды, их слипанию между собой и
уменьшению поверхности контакта с ними [16], что является источником
гидрофобного взаимодействия, которое играет решающую роль в
формировании конформации биополимеров и в их стабилизации. Наличие
гидрофобных участков на поверхности макромолекул отчасти связано с их
важной ролью в составе активных центров ферментов при взаимодействии
с ними субстратов реакций [18].
Изучение растворов малых концентраций представляет
принципиальный интерес для понимания строения воды и водных
растворов вообще, так как в таких растворах структура воды ещё не
нарушена за счёт эффекта избытка растворённого вещества, и изменения
структуры воды от добавления посторонних молекул проявляются в
наиболее чистом виде. Кроме того , при очень малых концентрациях
наблюдается и биологическое действие многих веществ (например,
явление анестезии и др.).
В работе [19] замечено, что изменения спектров поглощения воды
при растворении малых количеств неэлектролитов аналогичны
изменениям , наблюдающимся в спектре чистой воды при понижении
температуры . Такой характер изменений спектров свидетельствует об
упорядочивании воды в смысле упрочнения водородных связей между
молекулами воды. Наблюдаемые сдвиги полос, свидетельствующие об
увеличении силовой постоянной водородной связи, согласуются с
распространённым мнением об увеличении структурированности воды в
растворах неэлектролитов.
Установлено [19], что при растворении разнообразных веществ
полоса поглощения воды с частотой 5180 см
-1
смещается в сторону малых
частот, что свидетельствует об “упорядочивании” структуры воды при
28 части чное сохранени е такого каркаса после плавлени я льд а. Со стру кту рны ми особенностями вод ы связаны и таки ееехарактери сти ки , как вы сокая д и э лектри ческая постоянная, свойства полярного раствори теля, су щ ественноеи зменени ееестру кту ры вбли з и растворенны х вещ еств. Д ля би ологи чески х си стем важно не только и з менени е стру кту ры вод ы вбли зи поверхности раз д ела, сопровожд аемое у меньш ени ем д оли молеку л, связ анны х 4-мя вод ород ны ми связями . П од обная перестройка вбли зи неполярной поверхности э нергети чески невы год на, что под твержд аетсяд анны ми по мод ельны м си стемам - растворам неполярны х у глевод ород ов в вод е. Н еполярны е у глевод ород ы плохо раствори мы в вод е, при чем, несмотря на у меньш ени е э нтальпи и си стемы , наблю д ается з начи тельная положи тельная свобод ная э нерги и растворени я [16]. П ри растворени и в вод е реги стри ру ю т практи чески од и наковы е з начени я теплоты ги д ратаци и д ля раз ли чны х неполярны х соед и нени й [17], отку д а след у ет, что и з менени е э нерги и связано не с каки м-ли бо специ ф и чески м взаи мод ействи ем неполярны х молеку л с вод ой, а с перестройкой стру кту ры самой вод ы . Н евы год ность под обны х стру кту рны х и зменени й д лявод ы в пограни чны х областях обу словли вает тенд енци ю к вы теснени ю неполярны х соед и нени й и ли гру пп и з вод ы , и х сли пани ю межд у собой и у меньш ени ю поверхности контакта с ни ми [16], что является и сточни ком ги д роф обного вз аи мод ействи я, которое и грает реш аю щ у ю роль в ф орми ровани и конф ормаци и би ополи меров и в и х стаби ли з аци и . Н али чи е ги д роф обны х у частков на поверхности макромолеку лотчасти связано си х важной ролью в составеакти вны х центров ф ерментов при взаи мод ействи и сни ми су бстратов реакци й [18]. И з у чени е растворов малы х концентраци й пред ставляет при нци пи альны й и нтерес д ля пони мани я строени я вод ы и вод ны х растворов вообщ е, так как в таки х растворах стру кту ра вод ы ещ ё не нару ш ена з а счёт э ф ф екта и збы тка растворённого вещ ества, и и зменени я стру кту ры вод ы от д обавлени я посторонни х молеку л проявляю тся в наи более чи стом ви д е. К роме того, при очень малы х концентраци ях наблю д ается и би ологи ческое д ействи е многи х вещ еств (напри мер, явлени еанестез и и и д р.). В работе [19] замечено, что и зменени я спектров поглощ ени я вод ы при растворени и малы х коли честв неэ лектроли тов аналоги чны и зменени ям, наблю д аю щ и мся в спектре чи стой вод ы при пони жени и температу ры . Т акой характер и зменени й спектров сви д етельству ет об у поряд очи вани и вод ы в смы сле у прочнени я вод ород ны х связей межд у молеку лами вод ы . Н аблю д аемы е сд ви ги полос, сви д етельству ю щ и е об у вели чени и си ловой постоянной вод ород ной связ и , согласу ю тся с распространённы м мнени ем об у вели чени и стру кту ри рованности вод ы в растворах неэ лектроли тов. У становлено [19], что при растворени и разнообразны х вещ еств полоса поглощ ени я вод ы с частотой 5180 см-1 смещ аетсяв сторону малы х частот, что сви д етельству ет об “у поряд очи вани и ” стру кту ры вод ы при
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- …
- следующая ›
- последняя »