——议渗透剂溶液分子的大小

2011年11月，远东“在线言欢.有问有答”有个帖子，讨论了水分子的形状和大小。我想在此发表一下看法，希望与想兴味的友人沟通。

1 水分子的形状和大小

水是生命之源，也是我们最熟悉的液体。在常温常压环境中，与其它液体相比，水分子的形状是较简单、空间尺度也是较小的。水分子的形状是：一个大球缺(氧)扣住两个小球缺(氢)，呈Λ形，既不是正立方体，也不是球体，但近似为球。水分子的直径d、确切地说，是分子中心至中心的间距，大约为4埃(1埃为10的负10次方米)。

资料〔1〕以立方体作为水分子模型，得出其边长为3.1埃的结果。

我以为：统计平均计算的这些数值，只能给我们一个大概的、定性的理解，也就够了，没必要去追求什么数据准确。因为水分子的形状和大小，不是刚性的，会随着温度不同，水分子中的两个氢原子与氧原子相对间距会发生些变化，也即水分子大小会发生一些变化。

2由于氢键存在，液体水局部可形成水分子团

一个明显的例子是：水分子与紧邻的配位的水分子，因温度、状态不同，氢键作用和配位数也不同，冰是结晶体，配位数为4，温度为零度的水平均配位数为4点多(有少数分子钻入4配位间隙中)，所以密度大于冰。温度升高，破坏氢键的作用增强(平均配位数值增大)，但水分子的热振动范围也增大，占空间尺度也增大，这是一对矛盾。在温度4度时，这一对矛盾处于最佳状态，水的密度最大。水不是冰，不是晶体，但由于氢键存在，在液体局部可形成亚晶体式水分子团，这确是事实；亚晶体式水分子团的大小约是单个水分子的四、五倍，或者近程有序范围更大。

3 渗透剂溶液分子比水分子要复杂多了

在常温常压环境中，渗透剂溶液分子的形状和大小，比水分子要复杂多了。例如，溶剂去除型的染料苏丹红Ⅳ(溶质)的分子本身就很复杂，它不但有几个偶氮基，还有若干个氢键构成的芳香环(苯环)；这样的溶质溶入煤油和萘的溶剂，由于相似相溶作用，会形成由多个分子构成的、更为复杂的大分子团。这些大分子团的分子量，甚至用现代化学方法都难以确定，那么，人们怎么知道它们的形状和大小呢？渗透剂溶液中苏丹红Ⅳ分子的大小可能为水分子直径的几十倍、或上百倍。通常而言，允许着色渗透剂溶液最大分子通过的最窄间隙可能在0.1μm左右。

因为《物理化学》没学好，以上认识，当否，望沟通。

参考文献

资料〔1〕：黄生训等.物理奥林皮克教程〔M〕.长沙：湖南师范大学出版和，2003.

资料〔2〕：胡学知主编.渗透检测〔M〕.北京：中国劳动社会保障出版社，2007.