Динамика фрактально-кластерных структур приповерхностного слоя спиртосодержащих водных растворов

Abstract

В предлагаемой к рассмотрению работе представлены результаты исследования фрактально-кластерных структур, сформированных в приповерхностном слое спиртосодержащих водных растворов. Молекулы спирта, имеющие больший размер, чем молекулы воды, при встраивании в структуру воды существенно нарушают её, вследствие чего изменяется структура системы и ее свойства. В связи с чем проведены исследования зависимостей коэффициента поверхностного натяжения и показателя преломления спиртосодержащих водных растворов от концентрации спирта в воде. Обнаружено, что, чем выше концентрация спирта в воде, тем сильнее структура раствора изменяется и в диапазоне средних концентраций спирта в водном растворе, не смотря на некоторую стабилизацию структуры системы, растворы в ней имеют существенную неоднородность в виде изменяющихся фрактально-кластерных структур. Для визуализации этих структур в приповерхностном слое спиртосодержащих водных растворов, в работе был применен метод лазерной интерферометрии.На основе проведенных исследований показаны возможные механизмы перехода фрактально-кластерных структур воды при взаимодействии с этанолом в пространственные клатраты. Предложены возможные модели и структурные схемы образования устойчивых кластеров этилового спирта в воде. The considered paper presents the results of the study of fractal-cluster structures formed in the near-surface layer of alcohol-containing aqueous solutions. Molecules of alcohol, having a larger size than water molecules, when embedded in the structure of water, significantly violate it, as a result, the structure of the system and its properties change. Investigations of the dependences of the surface tension coefficient and the refractive index of alcohol-containing aqueous solutions on the concentration of alcohol in water have been carried out. It was found that the higher the alcohol concentration in water, the stronger the structure of the solution changes, and in the range of average concentrations of alcohol in an aqueous solution, in spite of some stabilization of the system structure, the solutions in it have a substantial heterogeneity in the form of changing fractal-cluster structures. To visualize these structures in the near-surface layer of alcohol-containing aqueous solutions, laser interferometry was used in the work. On the basis of this research possible mechanisms for the transition of fractal-cluster water structures in the interaction with ethanol into spatial clathrates are shown. Possible models and structural schemes for the formation of stable clusters of ethyl alcohol in water are proposed.