关于水的5个问题

1.为什么水呈液态? 如果水仅由互不相关并且随机冲撞的简单分子H_2O所组成,那么水在常温常压下应该呈气态,然而水却是呈液态的。这是因为氢键在起作用。两串氢键分别将两个氢原子和一个氧原子结合起来,组成一个水分子。此时,由两个氢原子和一个氧原子组成的水分子与呈气态的氢和氧相比,自由程度减小。在这些分子还没有呈液态前,氢键     

水的第四态

人们一直以为，水以固态（冰）、液态（水）和气态（水蒸气）三种状态存在地球上，并且不能导电。然而，根据美国圣地亚国家实验室物理学家的最新研究显示，在满足一定的温度和压力条件后，将可能得到超离子状态的水，称之为“金属水”。金属水的特点是一个水分子中的2个氢原子是处于自由活动状态的，而氧原子则像被冰冻休眠处于固定状态，这种状态的水会和我们日常所见的金属一样具有导电功能。     

配位聚合物[Nd2(C8H5NO4)3·4H2O]∞的单晶结构

报道了具有菱形隧道的配位聚合物:[Nd2（C8H5NO4）3·4H2O]∞的单晶结构.它有两个晶体学独立的金属Nd（Ⅲ）离子中心,每个金属Nd（Ⅲ）离子处于8配位的环境中.8个配位的氧原子中7个氧原子来源于6个5-氨基间苯二甲酸有机配体,另一个氧原子由配位水提供.羧基通过η1,1和η1,3方式连接两个Nd3+.晶体数据:三斜晶系,空间群P1,a=1.03680（5）nm,b=1.66934（15）nm,c=0.88221（14）nm,α=99.754（2）℃,β=111.169（4）°,γ=85.400（4）°.一部分配体在平行于ab面连接金属Nd（Ⅲ）形成分子梯,另一部分配体沿着c轴分子梯构成菱形隧道,同时配位水分子和氨基悬挂在隧道中.     

论物质的稳定性

论物质的稳定性ＲｉｃｈａｒｄＬｉｐｋｉｎ著孙家明译为什么物质既不会坍塌也不发生爆炸？请对着一杯水注视一会儿。试想：这表面上平静的水内却有着狂乱的原子在运动，１杯水含有许多水分子，每１个水分子是由１个氧原子和２个氢原子组成的，它们在不断地互相碰撞着。通...     

水的核量子效应研究进展

"水的结构是什么"这是Science杂志在创刊125周年的特刊中提出的21世纪125个亟待解决的科学前沿问题之一.水的结构之所以如此复杂,其中一个很重要的原因就是源于水分子之间的氢键相互作用.人们通常认为氢键的本质为经典的静电相互作用,然而由于氢原子核质量很小,其量子效应在室温下都会非常明显,氢核的量子隧穿和量子涨落将减弱经典势垒对氢原子的限制,从而增强或减弱氢键相互作用强度,改变氢键网络构型,甚至影响氢键体系的宏观物性.该综述首先概述了核量子效应的起因和表现,然后介绍核量子效应研究的传统实验手段,以及新兴的基于扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜的高分辨成像和谱学技术.然后,本文总结了水中氢核量子隧穿和量子涨落的最新研究进展,尤其是深入到原子尺度的核量子效应研究,最后对核量子效应研究所面临的问题和挑战以及未来发展方向进行评述.     

人工神经网络用于1，1-二苯基乙烯衍生物的QSAR研究

对于19个1,1-二苯基乙烯衍生物,分别采用人工神经网络（网络结构为3—7—1）和线性回归分析方法,建立了其抗雌激素活性／C与扩展的引力指数Go、17号氢原子的净电荷Q和24号氧原子与17号氢原子间库仑力KL之间的QSAR模型,ANN模型的相关系数R=0．9999,标准偏差SD=3．05888E-4;MLR模型的相关系数R=0．9660,标准偏差SD=0．1010。结果表明人工神经网络是一种比较精密的拟合方法,具有良好的预测效果。     

结构Ⅰ型氙水合物的分子动力学研究

采用分子动力学模拟研究了包含368个水分子内部有22个氙气分子的晶胞构成的氙水合物系统．模拟中水分子和水分子之间采用TIP4P势，氙-氙分子之间及水-氙分子之间采用Lennard—Jones势．得到在势能曲线上75．0-100K的范围内有一个平台和局部极小的特征．通过分析异常热容、声子态密度和径向分布函数，预测在该温度范围内存在一个二阶玻璃化相变．     

反氢

制造氢比较简单，因为只要将电子和质子混合在一起并让电子围绕着质子旋转即成。而制造反氢就不是这么简单了，因为它是由正电子（带正电荷的电子配对物）和反质子（带负电荷的质子配对物）组成，因此要想制造、贮存和控制它都是非常困难的。上个星期，伊利诺斯巴达维亚国立费米加速器实验室的戴维·克里斯蒂安（DavidC．Christian）和他的同事们宣布了他们的初步成果，他们已发现了7个反氢原子。在2个研究组──日内瓦欧洲粒子物理实验室（CERN）和费米实验室──的早期实验中，研究人员在加速器里制出了接近光速的反质子。这些环流的叵…     

走进氢的世界

翻开元素周期表,第一个映入眼帘的元素就是氢。氢是自然界中最简单的元素,一个原子和一个质子就组成了氢,两个氢原子结合成氢气,分子量是2。正是由于氢气身轻,在小学玩气球时你就认识了它。到了中学,化学中的氢变得令人难以捉摸,它是那么的活泼,能与氧结合成不能拆散的水分子;与碳组成的甲烷,用火一点就熊熊燃烧;参与三酸两碱组建,又导演出左右国计民生的化学工业。如果离开书本,走进氢的内部世界,氢又是怎样的多姿多彩呢?宇宙处处都有氢氢是宇宙间最普遍,也是存量最多的元素。在地球生物圈的气圈中,氢是大气的成分之一,虽说它占空气的总量…     

甲醇为探针研究活性光系统Ⅱ次级电子给体TyrZ与底物水分子作用机制

光系统Ⅱ（PSⅡ）次级电子给体TyrZ担负调控原初电荷分离和水的催化氧化功能. 目前有两类TyrZ调控机理模型被提出: 一类是TyrZ通过与底物水分子直接作用调控水氧化; 另一类是TyrZ处于疏水环境中, 不与底物水分子直接作用, 而是借助与His190之间氢键强度的变化调控水氧化. 本文利用低温电子顺磁共振技术研究与水分子类似的甲醇分子对活性PSⅡ中TyrZ氧化还原特性的影响, 发现当Mn簇处于S2和S0态时, 甲醇分子的存在能够明显促进TyrZ的低温氧化和TyrZ•的低温还原. 理论计算显示: (1)当甲醇分子与Tyr直接作用时会导致Tyr氧化变难; (2)伴随环境极性降低, Tyr的氧化变得容易. 综合这些结果, 我们推测在活性PSⅡ中甲醇分子不与TyrZ直接作用, 甲醇对TyrZ的低温氧化及TyrZ•的低温还原的促进作用可能是由于甲醇分子替换PSⅡ内部的水分子, 降低了TyrZ-His190周围环境的极性, 使TyrZ与His190之间的氢键强度增加所致. 鉴于甲醇分子与水的类似性, 以上结果支持我们最近提出的活性PSⅡ中TyrZ不与水分子直接作用的观点.     

天漏了!

“我们已经忘记了怎样做一个好客人，怎样像其他生物一样轻柔地走路。”远古时期，人类对太阳顶礼膜拜，夸父因向往太阳光芒的伟大，逐日而去。但今天，掌握了先进科学技术的我们，却在讨论如何躲避那含有强烈紫外线的赤裸阳光。这一切，只因地球生物的防护面纱──臭氧层遭到了人类自己的破坏臭氧：地球生物的保护神臭氧是1839年首先在实验室被发现的，每个臭氧分子（03）含有三个氧原子。随后，人们从大气中发现了臭氧分子。臭氧分子在大气中非常稀少，每1000万个大气分子中只有3个。地球90％以上的臭氧存在于地球上空16－32公里的平流层…     

配位聚合物[Nd2(C8H5NO4)3·4H2O]∞的单晶结构

报道了具有菱形隧道的配位聚合物: [Nd2(C8H5NO4)3@4H2O]∞的单晶结构. 它有两个晶体学独立的金属Nd(Ⅲ)离子中心, 每个金属Nd(Ⅲ)离子处于8配位的环境中. 8个配位的氧原子中7个氧原子来源于6个5-氨基间苯二甲酸有机配体, 另一个氧原子由配位水提供. 羧基通过η1,1和η1,3方式连接两个Nd3+. 晶体数据: 三斜晶系, 空间群, a = 1.03680(5) nm,b = 1.66934(15) nm, c = 0.88221(14) nm, α= 99.754(2)°, β= 111.169(4)°, γ= 85.400(4)°. 一部分配体在平行于ab面连接金属Nd(Ⅲ)形成分子梯, 另一部分配体沿着c轴分子梯构成菱形隧道, 同时配位水分子和氨基悬挂在隧道中.     

N-氧化野百合硷的晶体结构

N-氧化野百合硷是从野百合硷合成的一种双稠呲咯啶生物硷的氮氧化物。对这类化合物的晶体和分子结构的研究已有很多报道。为了探讨结构与功能的关系,作者已测定了一系列这类化合物的晶体结构。N-氧化野百合硷的化学结构式如图1所示。它与野百合硷不同的是在N(4)—O(24)之间形成了配位键。在结构分析的过程中发现晶胞内含有八个结晶水。N-氧化野百合硷的分子是通过水分子由氢键沿C轴连接在一起的。     

日本再现宇宙中水的诞生

太阳系诞生前，宇宙中就形成了由含有氢、氧、氮等元素的气体和尘埃高密度聚集而成的分子云，然而最初分子云内并不存在水分子，水是如何形成的一直是个疑问。     

量子化学方法研究表面活性剂在气液界面上的吸附

用量子化学方法中的密度泛函理论, 在B3LYP/6-311+G(d)水平上, 对烷基硫酸盐阴离子表面活性剂与水分子形成的水合物CH₃(CH₂)₇OSO^-₃(H₂O)n(n = 0~6)进行结构优化和频率计算. 从分子水平上研究了CH₃(CH₂)₇OSO^-₃在气液界面上与水分子的相互作用. 计算结果表明6个水分子与极性头以氢键形式构成水合层, 形成的氢键属于中强氢键, 结合能数据表明水合层是稳定的; 随着水分子数增加疏水基链长收缩, 亲水基总电荷增加, S10 — O9 — C8的键角增大, S10 —O11, S10 — O12和S10 — O13的键长缩短.     

加利福尼亚星云（NGC1499）

NGC1499是位于银河系内英仙座的一个发射星云，距离地球约1000光年，1884年被巴纳德发现。这朵漂流的宇宙云形状和美国西岸加州的轮廓很相似，因而得到加州星云（California Nebula）的雅号。星云红色特征辉光是氢原子被高能量星光剥去（游离）一个电子之后，氢再得回失去的电子时所辐射出来的光。这个图片中，射出这些高能量星光的恒星，很可能是位于星云影像中下方的明亮炽热蓝色英仙座Xi星（Xi Persei）。     

有机负氢化学研究新进展

氢是有机化合物中的一个非常重要的化学组成元素,在人类目前已知的900多万种有机化合物中,氢作为一个核心的化学元素几乎存在于每一个有机化合物中,所以有机氢化学(即涉及有机化合物中氢原子化学反应的化学)应该是有机化学的一个中心研究领域.由于有机化合物通常是由碳、氢、氧、氮、硫、卤素等非金属元素组成,而氢原子的电负性(2.2)一般小于碳(2.5)、氧(3.4)、氮(3.0)、硫     

超硬陶瓷

研究聚合物的科学家与研究陶瓷的不同,前者更具优越性,可在不断扩展的组合阵列中进行选择;后者则必须进行多年的深入研究,在数量相对有限的体系中进行精选。所以泽尔（Zerr）等人的发现是一个令人振奋的消息,他们在其中一个体系（氦化硅）中发现了一种化合物的新形式,这种新的立方体化合物的硬度比现有的各种相的硬度要大得多,因而可被广泛地应用在工业上。氯化硅（Si3N4）有两种早已确定的晶体形式：a和p,在这两种形式中,中心硅与周围的四个氛按四面体阵列相连。几个四面体彼此联接方式的不同便产生出不同的晶体结构。在Si3N4见…     

糖为什么味甜

糖具有甜味,这是人们熟知的事实,但是,糖的甜味是怎样产生的呢?生物化学的分析表明,甜味是与化学作用、电、电荷的相互吸引、分子中原子间的束缚以及质子和电子间不可思议的距离有关。具有甜味的第一个要求是当食物被咀嚼而和唾液混和后,必须能分成一种有特殊结构的分子;这个分子中又必须有一个氢原子被分离出来,并且直接排列在一个不同原子的邻近,而该原子是带有轨道电子的。这就是基本的化学作用。     

科学家首次观察到反物质原子内部结构

由美国哈佛大学加布里埃尔斯教授领导的一个国际科学家小组，利用电场对反氢原子进行了“撕裂”实验，首次观察到反物质原子内部结构。这一实验类似于“将反氢原子放到一个电池旁边，反质子会因此而被吸引到电池的一极，正电子则将被吸引到电池的另外一端”。当外加电场电压等达到足够高，反氢原子就会被拆散，通过测量拆散反氢原子所需电场的大小，就知道反氢原子内部反质子和正电子之间结合的紧密程度，从而得以首次“瞥见”反氢原子的内部状态。他们的研究成果在《物理评论通讯》杂志上发表。在过去几年中，一些科学家成功地制造出了一些…