Положение иона оксония не фиксировано на определенном месте поверхности додекаэдра. Его перемещение связано с так называемым туннелированием протона вдоль водородной связи. Речь, конечно, не идет о реальном туннельном эффекте для протона. Процесс сводится к замене водородной связи на валентную, приводящей к переходу протона в соседнюю молекулу. Как уже было упомянуто выше, каждый протон, находящийся на ребре додекаэдра, связан с двумя кислородными атомами: с одним — валентной, с другим — водородной связью. В силу симметрии системы эти связи могут меняться местами (переставляться). При такой перестановке избыточный протон, находящийся около одной из вершин, переходит к другой вершине, что связано с превращением молекулы воды, находящейся в этой вершине, в ион ок-синия. Частота таких перестановок оказывается порядка 1012 с-1, в то время как время разупорядочения за счет теплового движения рассматриваемой системы составляет 10 6 с. Таким образом, за время существования системы происходит приблизительно 106 актов туннелирования и ион оксония успевает много раз побывать во всех вершинах додекаэдра. Это приводит к размазыванию избыточного заряда по всей поверхности додекаэдра и минимизирует энергию системы, делая ее более устойчивой. Заметим, что все экспериментальные исследования проводились пока только в средах с очень низкой плотностью электрического заряда, т. е. в газах или в разреженной идеальной плазме.
Скачать страницу
[Выходные данные]
