Условия эквивалентности молекулярной модели воды модели кластерно организованной плазмы

С использованием частотно-энергетических характеристик воды рассмотрены условия соответствия модели воды как организованного конденсата кислородных и водородных атомарно-молекулярных центров с переменным зарядовым состоянием молекулярным моделям. Динамическая обратимая организация центров формульного состава или элементарных центров льда в однотипные кластеры в составе организованной системы водородных связей – следствие энергетического равновесия регулярных центров независимо от их состава и зарядового состояния.

   Накопление экспериментальных данных при исследовании простых жидкостей переводит понятие «структура жидкости» в разряд обиходных, но требующих уточнения терминов отношение к которому на настоящее время вполне выражается названием одной из работ «Структура  жидкости –  что  это  такое ?» [1]. Отнесение стекол к категории «жидкости» при кластерной организации вплоть до однотипных не упорядоченных нанокристаллических фаз, как и существование жидких кристаллов различного состава, допускает смысловое значение «структура жидкости» как динамического равновесия между молекулами и надмолекулярными ассоциатами [2]. В случае воды конкретизация понятия «структура жидкости» может быть базой для объяснения её аномальных свойств по отношению к жидкофазным соединениям близкого состава. В рамках наиболее распространенных двухфазных молекулярных моделей большинством исследователей под структурной организацией в воде понимается короткоживущая диполь-дипольная организация молекул в ассоциаты с пентагональной и/или гексагональной координацией по кислороду [3-10]. Программная обработка вариантов параметрических моделей, включающих определенный набор экспериментальных данных, допускает существование метастабильных многомолекулярных ассоциатов в конденсате молекул [10-14]. Предполагается, что топология и время жизни молекулярных кластеров не влияет на макрофизические характеристики воды. Молекулярное построение структурных моделей вытекает из постулирования ковалентного типа взаимодействия в ОН-групах при межъядерном расстоянии О-Н < 1 Å, незначительного отклонения состава воды (льда) от стехиометрического, низкой концентрации собственных примесных центров (рН = 6,5-7,0) и масс-спектрометрической регистрации молекул Н₂О и ОН-групп, поэтому параметрическое моделирование обычно ограничивается вариацией углов между О-Н- связями в пределах ±4%, динамической ассоциацией молекул Н₂О и координационным окружением (локальная плотность). Ассоциация с нейтральными и заряженными атомарно-молекулярными центрами учитывается лишь для моделей дефектов. В рамках молекулярных моделей необычные свойства воды связывают с вариацией валентного угла между ОН-группами и расстояния О-Н, а также «специфичности» Н-связей, что выражено утверждением: «Аномальные свойства воды обусловлены особенностью структуры ее молекулы.» [6]. В этом контексте наличие Н-связей в соединениях иного состава с обычными макрофизическими свойствами должно рассматриваться как фактор в пользу необычности именно конденсата молекул из спаренных ОН-групп.  «Молекулы H₂O  полностью  определяют  свойства  воды,  а  их  взаимодействие  между  собой описывается классическим поведением молекул в жидкости. Эта точка зрения была общепринятой очень  долгое  время,  однако  к  настоящему  времени  стали  появляться  теоретические  и экспериментальные  данные,  которые  свидетельствуют  о  том,  что «классический»  общепринятый взгляд не отражает полной картины. Современный  взгляд  на  структуру  воды  заключается  в  том,  что  в  ней  существует  единая  трехмерная  сетка,  образованная  молекулами,  соединенными водородными связями. Такой  взгляд  на  воду впервые был обоснован в знаменитой работе Бернала и Фаулера, опубликованной в 1933 г. Устройство этой сетки не похоже на структуры каких-либо кристаллов, она структурно и динамически неоднородна» [9]. «Молекулы в гипотетических микрофазах, которые можно выделить в воде более и менее плотной, ведут себя как нормальные жидкости: чем выше плотность, тем меньше подвижность молекул. А система в целом ведет себя аномально.» [9]. Так ведет себя двухфазная жидкость с экстремумом термической зависимости объемной упругости («особая точка» воды ~57°С) [15]. «Теоретические модели, …, более или менее удовлетворительно  объясняют  только некоторую  часть  наблюдаемых  явлений,  часто вступая  в  неразрешимые  противоречия  одна  с  другой» [16]. «Были предложены различные модели структуры воды, на основе которых предпринимались  попытки  объяснения её  термодинамических  и  кинетических  свойств. Однако  области применимости  этих  моделей  ограничиваются  объяснением  только  одного  или  нескольких свойств  воды. » [17]. При огромном объеме накопленной информации нет подтверждений существования однотипных надмолекулярных частиц в воде: «понятие водного кластера на сегодня не определено. Оно вводится для интерпретации экспериментальных данных и не имеет конкретного  структурно-геометрического или иного физического содержания …правильнее говорить о макроскопических метастабильных состояниях воды,… кластеры воды как более или менее устойчивые совокупности молекул воды в матрице жидкой воды, на сегодня не имеют прямого спектроскопического подтверждения». «…энергия взаимодействия маломерного кластера имеет порядок 2n, в единицах энергии водородных связей. …В то же время энергия кластера, связывающая его в единое целое, очевидно, в два раза меньше» [17].

Двукратное увеличение теплоемкости воды по отношению к теплоемкости льда-1h может расходоваться на «конфигурационные» колебания кластеров с гексагональными ячейками льда для которых естественна организация в гибкие оболочки, включающие пентагональную организацию ОН-групп (фуллереноподобная структура кластеров, включающая элементы льдоподобной структуры [18]). Соотношение внутри кластерного и межкластерного (О – О) –расстояний  в твердом кислороде 1,174(5) [19] коррелирует с соотношением (О – О)–расстояний в воде при экспериментальных значениях ~2,89 и ~3,4 Å [20].  

В молекулярных моделях атомы водорода равноценны и могут находиться в состоянии Н-связи с другими молекулами или их ассоциатами, что допускает коллективный тип Н-взаимодействия, прежде всего в составе (Н₂О)_n-кластеров. Противоречивость молекулярно-динамических моделей воды с не регулярной структурой и количественным составом молекулярных ассоциатов, прежде всего в коллективном перераспределении Н-связей в системе взаимодействующих молекул во всей температурной области жидкофазного состояния при постоянстве температур фазовых переходов I-рода и энергии этих переходов (скрытая теплота плавления и испарения). При переходе от молекулы к формульному центру в состоянии Н-взаимодействия диполь-дипольная молекулярно-кластерная организация теряет смысл и требует уточнения модели Н-связи. «Корректно определить понятие Н-связи в воде пока не удалось» [21]. Под энергией Н-связи (Е_н) обычно подразумевают «всю энергию межмолекулярного взаимодействия.», т.е. помимо перераспределения электронной плотности при периодических смещениях (Н⁺)¯ между акцепторами модель Н-связи допускает диполь-дипольный и иной тип взаимодействий. Энергия резонанса как признак коллективизации Н-связей в кластере или конденсате не рассматривается. Необычность физико-химических свойств в жидкофазном состоянии простого по составу соединения предполагает иной тип организации n·Н₂О.

При равноценности Н-атомов в составе ОН-групп и в состоянии Н-связи нет причин ~30^х изменения энергии связи. В контексте выяснения причины столь существенного изменения энергии взаимодействия при переходе (Н⁺)¯ от ОН-групп к состоянию Н-связи без привлечения внешних воздействий целесообразно построение моделей организации регулярных центров посредством согласования энергетических характеристик между элементарными составляющими воды и электронно-колебательными состояниями наиболее вероятных регулярных центров:

центром формульного состава (ФЦ), учитывающим переход к Н-взаимодействию (ОН- Н⁺)¯, элементарных центров льда {O-(H⁺)¯-O} и водородными центрами с переменным зарядовым состоянием. Модель взаимодействия двух ФЦ когда (Н⁺)¯ находится в состоянии Н-связи, включает модель регулярного центра льда: {НО- (Н⁺)¯-(ОН-Н⁺)¯}. Электронейтральное значение рН и большая энергия связи в ОН-группах рассматриваются как ограничения на степень диссоциации молекул. Однако, физический смысл рН определяется отклонением от равновесного состояния термически стабильных при нормальных условиях собственных носителей отрицательного и положительного зарядов (концентрация собственных примесных дефектов, например гидроксония и гидроксила), что не накладывает ограничений на диссоциацию молекул [22,23] при динамическом равновесии элементарных носителей единичного заряда: (ē – Н⁺) ↔ (Н⁺)¯. Изменение диэлектрической проницаемости воды при механических [24] или магнитных [25] воздействиях естественно при перераспределении элементарных и молекулярных носителей заряда в совокупности ФЦ n·{НО-(Н⁺)¯-(ОН-Н⁺)¯}.     Представление энергетических характеристик воды через энергетические характеристики кислородных, кислородно-водородных и водородных атомарно-молекулярных центров возможно по молекулярно-динамическим моделям через аддитивную суперпозицию их электронных состояний (ЭС) [26]. В конденсате кислородно-водородного состава формирование кластеров с энергетическими характеристиками, эквивалентными (Н₂О)_n возможно при организации подсистемы Н-связи в три типа состояний: в составе ФЦ, между  ФЦ в составе кластеров и между кластерами, при этом критерий стехиометрии состава выполняется при эквивалентной концентрации n·(Н⁺)¯, обеспечивающих межмолекулярное и межкластерное взаимодействие [27]. Частотно-энергетические характеристики наиболее вероятных моделей кислородно-водородных атомарно-молекулярных центров воды взаимосвязаны [28]. Частотные характеристики воды (льда) соответствуют резонансам частот атомарного и молекулярного водорода в нейтральном или катионном состояниях и молекулярного кислорода в нейтральном или ионизованном состояниях [28-29]. Особые температурные точки воды (льда) соответствуют частотным резонансам, включающим  преимущественно электронно-спиновые переходы [29]. Соответствие модели воды как конденсата организованных кислородно-водородных центров  с переменным зарядовым состоянием (организованная плазма) экспериментальным данным допускает существование определенных критериев и частотно-энергетических характеристик регулярных центров, связывающих эту модель с двухфазными молекулярными моделями. Условия непротиворечивости моделей: представление частотно-энергетических характеристик молекулы Н₂О через энергетические характеристики возбужденного кислорода и водорода в атомарном и/или молекулярном состоянии и не зависящая от состава регулярных центров модель Н-связи.

Частотно-энергетическая характеристика водородной связи

На момент диссоциации Н₂О с образованием связывающей пары (Н⁺-ē)↔(Н⁺)¯ распределение электронной плотности (ЭП) в окружении ФЦ отвечает суперпозиции энергии сродства протона и ОН-группы к электрону Е_аН⁺= 2,262 эВ и Е_аОН= 1,822 эВ: Ē_а(ОН, Н⁺) = 2,042 эВ. Энергетическая характеристика ФЦ отличается заменой Е_аОН на энергию связи ОН-группы Е_вОН = 4,39 эВ: Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) = 3,326 эВ [26]. Электронно-колебательный переход между внутренней и внешней характеристиками ФЦ соответствует распределению ЭП в окружении парного центра по модели 2·(Н⁺)¯↔(Н⁺-Н⁺)¯ и включает частотную характеристику Н-связи: Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) ↑ Е_а(ОН, Н⁺) = 1,131 эВ + 1234 см^-1 (Е_н= 0,153 эВ). То же частотное значение Е_н следует из других моделей переходов. Так полосы воды ~2146 см^-1 и ~3380 см^-1 (3°С) [20] смещены на 1234 см^-1. Перераспределение ЭП для водорода в состоянии Н-связи выражает изменение энергии сродства к электрону Е_аНº → Е_аН⁺ : Ē_а(Н⁺; Нº) = 1,508 эВ = Е_аН⁺ ↑ Е_аНº. Частотную характеристику (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи выражает электронно-колебательный переход как смещение ЭП от ФЦ к ОН-группе: Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) ↑ Е_аОН = Е_аН°^↔+- 32 см^-1. Переход между ФЦ (состояние диссоциации) и ФЦ в состоянии Н-связи соответствует другому ФЦ в состоянии Н-связи: Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) ↑ Ē(Е_аОН, Е_аН^+↔º - 32 см^-1) = Ē(Е_аОН, Е_аН^+↔º - 32 см^-1). Смещение ЭП между подсистемой ОН-групп и ФЦ в состоянии Н-связи отвечает Е_н с поправкой на ω= 32 см^-1: Ē{Е_вОН, Е_аОН} ↑ Ē{Е_вОН, Е_аН°^↔+} =  (1234 + 32) см^-1 = Е_аОН  ↑  Ē{Е_аОН, Е_аН^0↔+}. Смещение ЭП между энергетическими уровнями ФЦ и подсистемы ОН-групп происходит на резонансе частоты либрации (H⁺)¯ в составе ОН-группы и частотной характеристики Н-связи: Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) ↑ Е_в-аОН = 1774,4 см^-1. Смещения характеристических полос воды 5185-5200 см^-1; 3382-3425 см^-1; 1620-1650 см^-1 соответствуют переходам на частоте ω= 1774,4 см^-1. В спектрах связанной воды полоса  ω=1787,16 см^-1  смещена на ~12 см^-1 [30].

Динамическое равновесие Н° между ОН-группой в составе ФЦ в состоянии Н-связи и кислородным атомом ближайшего ФЦ, характеризующее структуру регулярного центра льда {O-(H⁺)¯-O}, выражает электронный переход между энергетической характеристикой ФЦ и энергией связи молекулы (О-О): Ē(Е_вОН, Е_аН°^↔+) ↑ Е_в(О-О) = Е_аН°, что отвечает энергетической эквивалентности атомов кислорода составе ОН-групп [26,28]. Колебания (H⁺)¯ между атомами кислорода по модели {O-(H⁺)¯-O}↔(Н⁺-ОН)¯ происходят на частоте Е_н: Е_в(O-O) ↑ Ē(Е_аОН, Е_аН⁺) = 1234 см^-1. Энергетическое равновесие (Н⁺)¯ между атомами кислорода как молекулярного (О-О)-центра выражает равенство: Е_аН⁺- 540 см^-1 = Е_в(O-O), где частота либрации указывает на связанное состояние (Н⁺)¯. Равенство Е_вОН = 2·Е_в(O-O) отражает делокализацию (Н⁺)¯ во взаимодействующих ОН-группах, а равенство Ē{Е_в(O-O); Е_а(Н⁺-Н⁺)}= Ē{Е_аОН, Е_аН^0↔+- 32 см^-1} – эквивалентность электронных состояний (ЭС) взаимодействующих ФЦ и кислородных центров в составе  (Н⁺-Н⁺)-центров. Представление взаимодействующих ФЦ как подсистемы регулярных центров льда: (О-Н⁺-О)-(Н⁺-Н⁺)¯-(О-Н⁺-О) предполагает переход на частоте Е_н, включающего ЭС Н-подсистемы и (О-О)-центра: Ē{Е_в(Н₂°^↔+), Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Е_в(О-О) = 1234 см^-1, гдемодель (Н⁺-Н⁺)-центров в состоянии диссоциации Н₂°^↔+ ↔(Н⁺-Н⁺)¯ отвечает смещению ЭП на акцепторы (кислородные центры). Изменение заряда {О-(Н⁺)¯-О}-центра выражает эквивалентный переход между моделями ЭС {О-(Н⁺)¯-О}-центра в состоянии Н-связи и тем же центром при смещении ЭП на атомы кислорода, включающих энергии связи молекулярного кислорода в нейтральном и анионном состояниях: Ē(Е_вО₂, Е_аН^+↔º-32 см^-1) ↑ {Е_вО₂¯, Е_в(O-O)= (1234 + 8) см^-1, где ω= 8 см^-1 отвечает вибрации (Н⁺)¯между акцепторами [28]. Эквивалентный переход и при смещении ЭП от (Н⁺-Н⁺)-центров включает электронно-спиновый переход (Н⁺)¯ между двумя атомами кислорода: Ē{Е_вO₂ˉ, Е_аН^+↔°} ↑ Е_вН₂⁺ = 1234 см^-1+ ω_сН°. Смещение ЭП между ОН-группой и (Н⁺-Н⁺)-центром отвечает либрационному состоянию (Н⁺)¯: Е_аОН ↑ Е_а(Н⁺-Н⁺) = (Е_аН°- 540 см^-1)+ 32 см^-1 . Следовательно, в модели перехода для ОН-групп, взаимодействующих с ФЦ (состояние Н-связи) ω≈ 32 см^-1 можно рассматривать как частотный резонанс, включающий электронно-спиновый переход ω_сНº= 21 см^-1 и ω¹(Н₂) ≈ 11 см^-1:  Σ{ω_с(Нº); ω(Н₂)} [28,29].

   Корректность представления ЭС регулярных центров льда через энергетические характеристики молекулярного кислорода следует из электронно-колебательного перехода между энергетической характеристикой ФЦ и кислородного центра на частоте ω(О₂^с) ≈1430,4 см^-1 [31] при поправке ω≈ 2,8 см^-1: Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) ↑ {Е_вО₂¯, Е_в(O-O)}- 2,8 см^-1 = ω(О₂^с). Подсистема ОН-групп энергетически эквивалентна подсистеме попарно организованных атомов кислорода, включающей атомы водорода: Ē{Е_вО₂ -ω, Ē_а(О⁰, Н°) ≈ Ē(Е_аОН, Е_вОН) при ω≈ 3 см^-1. Эквивалентный переход на частоте Ē(Е_аОН, Е_аН⁺)  ↑  Ē(Е_аОº, Е_аН⁺) = ω(О₂^с) + 1,2 см^-1  допусакет существование перехода  на частоте ω≈ 1,2 см^-1 между  колебательным состоянием {О-(Н⁺)¯-О}-центра как (О-О)-центра с частотой ω(О₂^с) и колебательным состоянием (Н⁺-Н⁺)¯-центра.

   В сравнении с рассмотренными моделями колебательных переходов на частоте Н-связи или переходов в оптическом диапазоне, включающих частотную характеристику Е_н частота перехода ФЦ из состояния диссоциации в состояние Н-связи дополнительно возрастает на (1234 + 32) см^-1:  Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) ↑ Ē{Е_вОН, Е_аН°^↔+} ≈  3040,7 см^-1. Эквивалентное перераспределение ЭП в окружении ОН-группы на момент диссоциации и переходе в состояние Н-связи с другим ФЦ  или молекулой: Ē(Е_а0⁰, Н⁺) ↑ Ē{Е_а(Н°^↔+), Е_аО⁰} = 3040,7 см^-1. Частоту ~3013 см^-1 связывают с колебанием молекулы Н₂ при расстоянии между (Н⁺)¯ τ ≈ 1,5 Å [31]. В этом контексте целесообразно рассмотреть энергетические характеристики молекулы Н-О-Н как суперпозицию возбужденных состояний атомарно-молекулярных компонент: возбужденного атома кислорода, (О-Н)-центров и парного Н-центра  двух  ОН-групп по модели {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}↔ Н₂.   

Молекула Н₂О как динамический кислородно-водородный центр

Оценка межъядерного расстояния в отдельной О-Н группе r(ОН)≈ 0,94 Å [32 и цит. лит.] соответствует сумме ковалентных радиусов О° и Н°. Распределение ЭП в ФЦ в состоянии Н-связи происходит в соответствии с энергиями сродства к электрону Е_аН^+↔°и Е_аОН, что выражает переход на частотах (Н⁺)¯: Е_аОН ↑ Ē{Е_аОН, Е_аН^0↔+}= (1234 + 32) см^-1. Увеличение межъядерного расстояния r(О-Н)≈ 0,957(8) Å в отдельной молекуле допускает увеличение подвижности (Н⁺)¯ и при радиусе r(Н₂О)~ 1,38 Å отвечают включению (Н⁺)¯ в состав электронной подсистемы кислорода в основном анионном состоянии (~1,36 Å). При включении (Н⁺)¯ в электронную подсистему О^* энергия связи Е_вОН соответствует электронно-колебательному состоянию возбужденного  О^*: Ē(Е²_аО^*; Е¹_аО^*) - 1234 см^-1 = Е_вОН = Е_аО₁₇⁺= 3·(Е_аО° - 32 см^-1) при значении  Е_аО°= 1,4673 эВ  (утроение энергии сродства М⁺ по отношению к нейтральному атому М° [28]) и Ē_а(О₁^*, О₂^*)= 4,543 эВ [31]. Перераспределение ЭП между возбужденными состояниями О^*совпадет с равновесным ЭC в окружении компонент ОН-групп с поправкой на ω= 12 см^-1 [33]:    Е¹_аО^* ↑ Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) ↑ Е²_аО^* =  Ē(Е_аОº; Е_аНº) - 12 см^-1.  Энергия сродства к электрону высокоэнергетического возбужденного состояния кислорода Е¹_аО^*= 5,655 эВ смещена относительно Е_вН₂О на одну из характеристических частот паровой фазы ω≈ 3655 см^-1 [20] и частоту либрации ω= (3654 + 540) см^-1 при значении Е_вН₂О= 5,135 эВ, эквивалентной энергии фотоионизации гидратной оболочки атомарного катиона ~5,14 эВ [34].  В эквивалентной модели электронно-колебательного перехода, включающей частоту ОН-группы и либрационное состояние (Н⁺)¯: Е¹_аО^* ↑ Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) = (Е_аНº- 532 см^-1) + 3419,7 см^-1 частота либрации отличается на ω= 8 см^-1. Тот же переход отвечает энергетической характеристике континуума молекулы Е_аН₂= 0,7195 эВ с поправкой на частотный эквивалент молекулярной энергии испарения: Е¹_аО^*↑ Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) = Е_аН₂+ 3165,7 см^-1 (~0,3925 эВ), что отвечает эквивалентности ОН-групп. Корректность модели перехода, включающей энергетическую характеристику молекулярного водорода следует из модели Е_аН₂ ↔{(Н⁺)¯-(Н⁺)¯} как аддитивной суперпозиции Н° в основном и либрационном состояниях на частоте ω= 540 см^-1: Ē(Е_аН°; Е_аН°- ω) – 8 см^-1 = Е_аН₂.Перерапределение ЭП между двумя (Н⁺)¯ как {(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центром и (Н⁺)¯ в составе ОН-группы выражается переходом: Ē(Е_аН₂- 12 см^-1; Е_аНº) = 0,736 эВ [31]. Следовательно, в модели перехода между возбужденными состояниями кислорода частота ω= 12 см^-1 является характеристикой Н₂ иотносится к паре (Н⁺)¯.  Эквивалентный переход между электронно-колебательным состоянием молекулярного (Н⁺-Н⁺)¯- центра и межмолекулярного центра по модели (Н⁺)¯-(Н⁺-Н⁺)¯: Е_вН₂-ω ↑ Ē(Е_вН₂; Е_аН⁺) = 0,736 эВ соответствует делокализации (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи и эквивалентности состояний (Н⁺)¯. Частоту колебаний кислородно-водородного центра О*-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯} выражает переход: Ē(Е²_аО^*; Е¹_аО^*) ↑ Е_вН₂– ω(Н₂) ≈ 3516,5 см^-1 [20]. Эквивалентный переход ЭС в окружении компонент ФЦ: Е_аН⁺ ↑ Е_аОН = 3548,8 см^-1 смещен относительно ω(Н₂) = 3008,7 см^-1 на частоту либрации ω= 540 см^-1 и частотную характеристику (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи ω≈ 32 см^-1, что обуславливает корректность модели либрационного состояния (Н⁺)¯ как перехода между возбужденным состоянием кислорода и электронно-колебательным состоянием {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра как молекулярного центра в составе О^*: Ē(Е²_аО^*; Е¹_аО^*) ↑ Е_вН₂- 32 см^-1 = 540 см^-1 и подтверждает наличие Н-связи в ОН-группе. Следовательно, Н-связь следует рассматривать каксобственное колебательное состояние протона  и связанное с этим состоянием (Н⁺)¯ кулоновское перераспределение ЭП, вне зависимости от принадлежности ЭС в окружении (Н⁺)¯ и возможное в составе электронной подсистемы  большинства атомов [35] и молекул, начиная с димеров.     Соответствие перехода между ЭС в окружении протона (Н⁺)¯ и катиона Н₂⁺ в состоянии обратимой диссоцииации Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯ колебанию молекулы Н₂: Е_аН⁺ ↑ Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)}- 12 см^-1 = ωН₂ возможно при взаимосвязанных смещениях элементарных носителей заряда (Н⁺- ē). Расстояние между (Н⁺)¯ в Н₂⁺ в ~1,5^х меньше расстояния в возбужденной молекуле Н₂ с колебательной частотой  ω= 3008 см^-1. Совпадение колебаний ω(Н₂)иω(Н₂⁺)возможно при делокализации элементарных носителей заряда.

    В рамках молекулярного представления {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра в Н₂О равновесное состояние молекулярных групп Ē(Е_вОН; Е_вН₂) = 4,435 эВ выражает электронно-колебательный переход: Е_вН₂О ↑ (Е_аН°- 540 см^-1) =Ē(Е_вОН; Е_вН₂) + (64 + 32 + 8) см^-1, где ω_врН₂О = 64 см^-1 [20]. Смещение ЭП от {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра к О* соответствует электронно-колебательному состоянию О^* на частоте{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра: Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) ↑ Е_а(Н⁺-Н⁺) = Е²_аО^*- 153,2 см^-1, тогда как  переход между колебательным состоянием (Н⁺-Н⁺)¯-центра и либрационным состоянием (Н⁺)¯: Е_а(Н⁺-Н⁺) – 153,2 см^-1 ↑ Е_аН⁰-532  см^-1 = 3419,7 см^-1 → ω(ОН). Следовательно,  ω(ОН) - резонанс собственной частоты (Н⁺)¯ и частотной характеристики перераспределения ЭП в О^*. Рассмотренные модели переходов обуславливают представление Е_вН₂О как электронно-колебательное состояние О^* на частоте {(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}: Е¹_аО^*- ω'(Н-Н). Частоту {(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центра ω= 4194 см^-1 можно рассматривать как частотный резонанс Н-подсистемы и частоты вращения единого О*-{(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центра как О₁₈: Σ{ω(Н₂); 2· 540; 2· 21; 64} см^-1. Повышение частоты ω'(Н-Н)≈ 4194 см^-1 относительно ω(Н₂)≈ 4161 см^-1  при r(Н-Н)≈ 0,6 Å  [31] отличается от ω(Н^+↔°) в состоянии Н-связи на Δω= 1 см^-1. Частота ω(Н₂)= 4161 см^-1 отвечает резонансу по модели (Н₂⁺)¯↔{(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}: Σ{ω(Н₂⁺); 1234; 540; 64}см^-1 при частоте ω(Н₂⁺)≈ 2323 см^-1 [36]. Представление {(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центра в составе возбужденного О^* молекулой в состоянии переменного заряда Н₂^+↔° вследствие колебаний (Н⁺)¯ и независимость частотно-энергетических характеристик (Н⁺)¯ от принадлежности ЭС континуума обуславливает корректность представления ЭС (Н₂⁺)¯ по модели суперпозиции ЭС Ē(Е_вН₂↔Е_вН₂⁺) → Ē_вН₂^+↔° [26-29]. В воде как взаимосвязанной системы молекул по модели (О°)¯-{Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯} смещение ЭП от ОН-группы к (Н⁺-Н⁺)¯-центру соседней молекулы выражается переходом на частоте (Н⁺)¯ в состоянии либрации: Е_аОН ↑ Е_а(Н⁺-Н⁺)¯= (Е_аН°- 540 см^-1)+ 32 см^-1, а  возникающеепри взаимодействии колебание О^* как ОН-группы выражает смещение ЭП между (Н⁺-Н⁺)¯-центром по модели {Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯} и атомом кислорода: Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Е_аОº- 21 см^-1= 3419,7 см^-1, где уменьшение  Е_аОº = на ω_сНº отражает включение (Н⁺)¯ в его электронную подсистему.      Соответствие экспериментальным данным моделей взаимосвязанных внутримолекулярных переходов и колебание (Н⁺)¯ в ОН-группах предполагает наличие колебательного перехода на частоте паров воды при смещении ЭП между ЭС основных молекулярных составляющих: Ē(Е_вОН; Е_вН₂) ↑ Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) - 2·Е_н ≈ 1596,4 см^-1 (с той же погрешностью Δω≈ 0,9 см^-1). Эквивалентный переход: Ē(Е_вОН; Е_вН₂) ↑ Е_вН₂ - ω*≈ 1596 см^-1  выполняется при ω*≈ 1960 см^-1. Внутримолекулярный переход на частоте либрации Ē(Е²_аО^*; Е¹_аО^*) ↑ Е_вН₂- 32 см^-1 = 540 см^-1 позволяет рассматривать ω* как частотный резонанс ω*= Σ(1927,6; 32) см^-1 (обе частоты относятся к переходам в Н-подсистеме). Переходы:  Е¹_аО^* ↑ Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) = Е_аН₂ + 3165,7 см^-1  и  Ē(Е²_аО^*; Е¹_аО^*) ↑ Е_вОН = 1234 см^-1 позволяют рассматривать ω*=1927,6 см^-1 и колебательную характеристику (Н⁺)¯ как составляющие частотного резонанса ω= 3165,7 см^-1 (Δω≈ 4,1 см^-1).   Смещение ЭП от {(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центра по модели молекулы Н₂О ↔{¯(Н⁺)-О^*-(Н⁺)¯} к состоянию (ОН- Н⁺)¯ и выражает переход на частоте 1927,6 см^-1 = Е_вН₂°^↔+ ↑ Ē{Е_вОН, Е_аН⁺}. Сравнение моделей переходов на частотах ω= 1774,4 см^-1  и ω =1927,6 см^-1  предполагает частотный резонанс составляющих молекулы по модели: О^*-{(Н⁺)¯-(Н⁺)¯} ↔ {ОН-(Н⁺)¯} ↔ Н-О-Н, совпадающий с резонансом колебательных состояний (Н⁺)¯ по числу включающих его центров.     Колебательный переход: Е_вН₂°^↔+ ↑ Е_в-аОН = 3702 см^-1= 3·Е_н соответствует трехчастотному резонансу колебаний двух (Н⁺)¯, возможному при взаимосвязанных смещениях  протонов в составе единой электронной подсистемы (трехядерный атом).

От молекулы к димеру Н₂О - Н-О-Н

При включении (Н⁺)¯ в электронную подсистему кислорода в составе n·О^*расстояние между в ОН-группами как (О¹⁷)_n¯ ~2,74 Å коррелирует с таковым в решетке льда-Ih. Анионный символ (О¹⁷)_n¯ отвечает смещению ЭП к ОН-группам во взаимосвязанных центрах (Н-О)¯– (Н⁺) – ¯(О-Н), т.к. Е_аН^+↔° < Е_аОН на удвоенную частоту колебаний (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи (1234 + 32) см^-1. Энергия сродства молекулы к электрону Е_аН₂О≈ 0,9 эВ определяется переходом между состояниями ЭП в окружении ФЦ и {(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центрами в составе окружающих молекул: Ē(Е_аОН, Е_аН⁺) ↑ Е_а(Н⁺-Н⁺) = 0,899 эВ + (64 + 32) см^-1 при погрешности Δω≈ 0,8 см^-1, где наличие ω= 32 см^-1 соответствует взаимодействию  между молекулами. Смещение ЭП между энергетической характеристикой ФЦ в состоянии Н-связи и распределением ЭП в окружении ФЦ эквивалентно Е_аН₂О:  Ē(Е_вОН, Е_аН^+↔º) ↑ Ē(Е_аОН, Е_аН⁺) = 0,899 эВ + 64 см^-1. Распределение ЭП в окружении молекулы эквивалентно и распределению ЭП в окружении атома водорода в состоянии  Н-связи: Е_аН⁰ + 1234 см^-1 = Е_аН₂О + 64 см^-1.

В окружении молекулы электронно-колебательное состояние Н-подсистем молекул по модели ФЦ совпадает с собственной характеристикой Н₂О: {Е_аН⁰- 540 см^-1, Е_а(Н⁺-Н⁺) - 161 см^-1}= Е_аН₂О, а переход между либрационным состоянием  (Н⁺)¯ и колебательным состоянием (Н⁺-Н⁺)-центров происходит на частоте ω(ОН) = 3419,7 см^-1. Частота колебаний (Н⁺-Н⁺)¯-центров ω= 161 см^-1 соответствуеттрансляционным колебаниям в воде [20], что позволяет рассматривать (Н⁺-Н⁺)¯-центры как отдельную регулярную Н-подсистему. Следовательно, центр (Н⁺)¯-ОН₂ находится в энергетическом равновесии с (Н⁺-Н⁺)¯-центрами молекул по моделям ОН-(Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров, а частота ω(ОН) не зависит от окружения ОН-группы как атомарная характеристика О^*.

Энергетическая характеристика молекулы в состоянии Н-связи по модели Н₂О-(Нº^↔+)-центра эквивалентна ФЦ: Ē{Е_вН₂О, Е_аНº^↔+- 32 см^-1}=  3,3195 эВ =  Ē{Е_вОН, Е_аН⁺}- 44 см^-1, где ω= 44 см^-1 относится к (Н⁺-Н⁺)¯-центру в составе Н₂О-(Нº^↔+)-центра как межмолекулярного и отвечает резонансу частот ω= Σ(32; 12) см^-1.Разрыв Н-связи как электронно-колебательный переход в Н₂0-(Н⁺)¯-центре помимо энергетической и колебательной характеристик (Н⁺)¯ включает также частоту (Н⁺-Н⁺)¯-центра ω= 44 см^-1: Ē{Е_вН₂О, Е_аНº^↔+- 32 см^-1} ↑ Е_аН₂0= Е_аН⁺ + 1234 см^-1 + 44 см^-1. Переход в молекулярном центре Н₂О-(Н⁺)¯-ОН помимо ω_врН₂О включает частоту вибрации (Н⁺)¯: Е_вН₂О↑ Е_вОН= Е_аН⁰ – (64 + 8) см^-1. Взаимодействие между молекулами соответствует электронно-колебательному состоянию ОН-группы на частотном резонансе колебания и вибрации (Н⁺)¯: Е_вН₂О ↑ Е_аН₂О = Е_вОН – (1234 + 8) см^-1,что и подтверждает модель ФЦ. Межмолекулярный переход в конденсате эквивалентен взаимодействию молекул с ОН-группами с поправкой на резонанс частоты (Н⁺-Н⁺)¯-центров с частотой (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи (Н^+↔º): Е_аОН ↑ Е_аН₂О = Е_аН₂О + (161 + 32) см^-1.

Переход между ЭС молекулы Н₂О и ФЦ в состоянии Н-связи эквивалентен парному кислородному центру на резонансе частот (Н⁺)¯: Е_вН₂О ↑ Ē{Е_вОН, Е_аНº^↔+}= Е_в(О-О) - (2·32 + 8) см^-1, гдепереход от состояния парного центра по модели (О-О)↔ 2·О к ЭС в окружении ОН-групп: Ē{Е_в(О-О); Е_аОº} ↑ Е_аОН = (2·32 + 8) см^-1 - характеристика резонанса частот двух (Н⁺)¯. Следовательно, димер по модели Н₂О-(Н⁺)-ОН эквивалент регулярного центра льда {О-¯(Н⁺-О)} в составе водородного центра: {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-(Н⁺)¯-{О-¯(Н⁺-О)}. Энергетическая эквивалентность межмолекулярных {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯} и {O-(Н⁺)¯-O} центров по моделям аддитивной суперпозиции ЭС Ē(Е_вO₂ˉ, Е_аН^+↔°) = 2,8055 эВ = Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)} [26-28] возможна при Н-взаимодействии и смещении ЭП: Е_вН₂-ω° ↑ Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)}= Ē_а(O°; Е_аН^+↔°) на частоте ω°≈ 1510 см^-1, совпадающей с ω(О₂^т)= 1510,2  см^-1 в триплетном состоянии [31] при  Е_аO°= 1,467 эВ.       Взаимодействие регулярных центров льда через молекулярные (Н^+↔°)-(Н⁺-Н⁺)¯-центры выражает переходами на частоте ω(О₂^т)= 1510,2 см^-1 в анионном или нейтральном состоянии центров: Ē{Е_вО₂ˉ; (Е_аНº^↔+- ω_сН°)} ↑ Ē{Е_вО₂ˉ, Е_а(Н⁺-Н⁺)}= Ē{Е_вО₂, (Е_аНº^↔+- ω_сН°)} ↑ Ē{Е_вО₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)}. Донорно-акцепторное перерапределение ЭП между кислородным и водородным центрами происходит на резонансе частот (Н⁺): Ē{Е_в(Н₂; Е_аН⁺} ↑ Ē{Е_вО₂¯ ; Е_в(О-О) }≈ Е_н+ (540 + 2·8) см^-1, где дополнительная вибрационная частота подтверждает модель с одной Н-связью между центрами и двумя (Н⁺)¯ в состоянии вибрации. Отсутствие вибрационных частот 3·(Н⁺)¯ в Н₃⁺ допускает антирезонанс ЭС при противоположных  смещениях (Н⁺)¯. По модели Н₂О-(Нº^↔+)-центра резонанс на той же частоте помимо колебательной и либрационной частот  (Н⁺)¯ в составе ФЦ включает ω_сНº межмолекулярного (Н⁺)¯: Σ(1234; 540; ω_сНº; ~3,5) см^-1.

Перераспределение ЭП между (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи и (Н⁺-Н⁺)-центром на частоте ω(Н₂): Е_а(Н°^↔+) - 32 см^-1  ↑  Е_а(Н⁺-Н⁺) =  3008,4 см^-1 означает, что в составе (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра (Н⁺)¯ неразличимы и его можно рассматривать как молекулу (Н₃⁺)¯. Энергия связи Е_вН₃≈ 150 мэВ отличается от Е_н на частоту ω_сНº = 21 см^-1, следовательно водородный центр в составе димера (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}↔(Н₃⁺)¯можно рассматривать как характеристику коллективного состояния в подсистеме Н-связей, но не полную, т.к. не содержит частотной характеристики резонанса ЭС. Взаимодействие {O-(Н⁺)¯-O}-центра с молекулой как состояние (Н⁺)¯ содержит анионную характеристику (О-О)-центра: Е_вН₂О ↑ Ē(Е_вO₂ˉ, Е_аН^+↔°) = Е_аН⁺ + 540 см^-1 (Δω≈ 4 см^-1). Изменение зарядового состояния {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра при смещении ЭП к возбужденному атому О* в составе {O-(Н⁺)¯-O}-центра или ФЦ при диссоциации ОН-группы выражает переход между ЭС {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра и молекулярного катиона на резонансе частот (Н⁺)¯ и (Н⁺-Н⁺)¯: Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Е_вН₂⁺= 1234 см^-1 + (12 + 8) см^-1. Смещение ЭП от (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра к ФЦ в состоянии Н-связи: Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺) ↑ Ē(Е_вОН, Е_аН^0↔+- 32 см^-1) = 3419,7 см^-1 на частоте ω(ОН) отвечает равновесию ОН-групп в составе (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров и подтверждает эквивалентность (Н⁺)¯ в состоянии переменного заряда (Н^+↔º) вне зависимости от его местоположения. Энергетическое равновесие ФЦ в составе Н-подсистемы осуществляется для электронно-колебательного состояния подсистемы (Н⁺-Н⁺)¯-центров на трансляционной частоте (Н⁺-Н⁺)¯-центров: Е_вН₂°^↔+ - 161 см^-1 ↑ Е_аН^+↔° - 32 см^-1= Ē_а(Н⁺,ОН) - 8 см^-1.

При колебаниях (Н⁺)¯ в составе {O-(Н⁺)¯-O}-центра существует эквивалентный частоте ω(Н₂) колебательный переход Е_в(О-О) ↑ Е_аОН = 3008,4 см^-1 = Σ{ω(О₂⁺); ω(О₂¯); 11; 3,4} см^-1, включающий  колебательные и электронно-спиновые частоты парных кислородных центров в составе взаимодействующих {O-(Н⁺)¯-O}-центров с противоположным зарядовым состоянием. Взаимодействие (О-Н⁺-О)-центра с  молекулой через {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центр предполагает смещение ЭП к (О-О)-центру как переход на частоте (Н⁺)¯ Е_аO₂ ↑ Е_вН₂ -12 см^-1 = 1234 см^-1 и выражается переходом на резонансе колебаний (Н⁺)¯: Е_в(О-О) ↑ Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)}- 12 см^-1 = 2·1234 см^-1.  Частотное равновесие с ω(Н₂)  осуществляется через либрационное состояние (Н⁺)¯ в {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центре. Переходы на частоте ω=3008,4 см^-1 подтверждают эквивалентность {О-(Н⁺)¯-О}-центра взаимодействующим ФЦ, а эквивалентность ω(Н₂) резонансу частот Σ(2·Е_н; 540) см^-1 подтверждает частотно-энергетическое равновесие (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи между Н-подсистемами молекул и или ФЦ, включая и их представление регулярными центрами льда. Переходы на частоте 3040,7 см^-1 подтверждают эквивалентность (Н⁺)¯ в состоянии диссоциации ОН-групп для трех ФЦ по модели {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-{О-(Н°^↔+-О^*- Н°^↔+)- О}-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯} как взаимодействию регулярных центров льда. Частота межмолекулярного электронно-колебательного перехода при смещениях (Н⁺)¯ между атомами кислорода по модели регулярного центра льда (О - О^*) отличается от полосы льда на ~3,0 см^-1: Е_вОН ↑ Е²_аО* = Е_аНº + 1653,4 см^-1.

В составе подсистемы (Н⁺-Н⁺)¯-центров колебательный переход ЭС кислородных центров происходит на частоте полосы льда-1h:  Ē{(Е_в(О-О), Е_аO₂)}- 21 см^-1 ↑ Е_а(Н⁺-Н⁺)¯ = 3221,35 см^-1. По модели перехода ω= 3221,35 см^-1 отвечает резонансу Σ(1510,2; 1234; 473,6; ~3,0) см^-1,в котором Δω= 473,6 см^-1 - переход между частотами ω(O₂⁺)= 1904 см^-1 и ω(O₂^с)= 1430,4см^-1  при изменении зарядового состояния  O₂↔O₂⁺, (при Δω≈ 0,55 см^-1). В эквивалентном переходе для атомарного представления регулярного центра льда: Ē_а(Н⁺,О°) ↑ Е_аО°- 21 см^-1= 3221,35 см^-1 поправка ω_сН° в характеристике О° отвечает включению (Н⁺)¯ в электронную подсистему О^*.  Следовательно, существует переход: Ē_аО^*  ↑  Е_вO₂¯ = 3548, 8 см^-1  = Σ(3221,35 см^-1;  327,45) см^-1. Полоса на частоте ~330 см^-1 в ИК-спектрах воды [28 и цит. лит.] смещена относительно ω= 327,45 см^-1 на ~3,0 см^-1.

Переход на частоте льда-Ih для взаимодействующих через (Н⁺-Н⁺)¯-центры ФЦ фактически отвечает полосе воды ω≈ 3403 см^-1: Е_в-аОН - (161 + 21) см^-1 ↑ {Е_в-аОН;  Е_аН⁺} = 3221,35 см^-1. Следовательно, полоса ω≈ 3221 см^-1 в ИК-спектрах воды - признак не льдоподобных фрагментов [38], а регулярных центров льда и, вне зависимости от фазового состояния, не может связываться с колебанием в ОН-группах, т.к. электронно-колебательный переход  при смещении (Н⁺)¯ в составе электронной подсистемы О* не зависит от подвижности (О-Н⁺)¯-центра. Частотное равновесие в составе ФЦ и регулярных центров льда следует из эквивалентных колебательных переходов на полосе молекулы: Ē_аО^* ↑ Е_вO₂¯ = Е_аН⁺ ↑ Е_аОН, при этом перераспределение ЭП при переходе между состояниями  Ē_аО^* ↑ Е_вO₂¯  и ω(ОН), как ω(О^*)  отвечает резонансу Σ{2·ω_вр(Н₂О); 8} см^-1,соответствующему модели димера Н₂О-(Н⁺)¯-ОН. Полоса с частотой ω≈ 128 см^-1 регистрируется в спектрах паров воды и связывается с димерами Н₂О [27 и цит. лит.]. Частота ω(ОН) в молекуле, димере Н₂О-Н₂О, ОН-группы в составе Н-подсистемы или регулярных центрах льда не меняется.

Энергетическое равновесие регулярного центра льда в составе молекулярного димера по модели {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-{О-¯(Н⁺-О)}-(Н⁺)¯ осуществляется как электронно-колебательное состояние нейтрального кислородного центра модели ЭС Ē(Е_вO₂; Нº^↔+)= 3,305 эВ на резонансе частот составляющих компонент Н₂О-(Нº^↔+)-центра: ω= Σ{ω_вр(Н₂О); 32; ω_с(Нº)} см^-1. Энергетическое равновесие регулярных центров льда, ФЦ и межмолекулярных {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров позволяют рассматривать ω= 1431,6 см^-1 как резонанс частот (Н⁺)¯, молекулярного и межмолекулярного {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров: Σ(1234; 153,2; 44) см^-1. Уменьшение энергии связи димера по отношению к Е_вН₂0 соответствует электронно-колебательному состоянию ЭП в окружении ОН-группы на резонансе частот (Н⁺)¯ в составе (Нº^↔+)-(Н⁺-Н⁺)¯.

Перекись водорода как регулярный молекулярный центр в воде

Энергия связи молекулярного Н₂О-(Нº^↔+)-центра совпадает с Е_вН₂О₂= 3,3195 эВ. Смещение ЭП к атомам кислорода в составе димера Н₂О -¯(Н⁺)-О-Н допускает образование перекисного центра, с которым по составу совпадает регулярный центр льда в состоянии Н-связи {-О-(Н⁺)¯-О}¯-(Нº^↔+). В водородно-кислородном центре перекисного состава смещение ЭП к кислородному центру от (Н⁺-Н⁺)¯-центра обусловлено соотношением Е_аН₂ < Е_аО₂ < Е_аОН. Равновесное состояние ЭП на электронно-колебательном уровне {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра по модели Е_вН₂ - ω(Н₂) = 4,107 эВ следует из корреляции с Е_вО₂¯= 4,103 эВ на частоте изменения зарядового состояния (Нº^↔+): Е_аО₂ ↑ Е_аН₂ - 12 см^-1 =1234 см^-1. Следовательно, энергия связи Е_в(Н₂О₂) может быть выражена как суперпозиция ЭС  (О-О)-центра и {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра в состоянии Н-связи при смещении ЭП на единый энергетический уровень двух акцепторов:  Ē{(Е_вО₂¯; (Е_вН₂^+↔о, Е_аН^+↔о - 8 см^-1)}. Оценка по модели взаимодействующих ОН-групп: Ē{Е_вОН; Е_в(О-О)}= 3,2925 эВ < Е_вН₂О₂. Энергетическая оценка Е_вН₂О₂ по модели взаимодействия двух О^* → Ē{(Е¹_аО^*; Е²_аО^*); Е_в(О-О)}= 3,369 эВ превышает Е_вН₂О₂ на частоту ω= 399,2 см^-1, которая соответствует резонансу частот 2·(Н⁺)¯ по модели (Н⁺-Н⁺)¯↔2·(Н⁺)¯: Σ(161; 153,2; 2·32; 21) см^-1, что  позволяет рассматривать Е_вН₂О₂ как электронно-колебательное состояние (О^*-О^*) на двух частотах (Н⁺-Н⁺) как молекулярного и межмолекулярного центра, а также двух (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи. Сочетание частотных характеристик (О^*-О^*) выполняется по модели (Н⁺)-¯{О-(Н⁺)¯-О} при синхронном смещении внешнего и внутреннего (Н⁺)¯. Следовательно, молекула  Н₂О₂ является динамическим центром по модели {О^*- (Н^+↔о-ОН)} ↔ (Н⁺)-¯{О-(Н⁺)¯-О}. Перераспределение частот внешнего и внутреннего (Н⁺-Н⁺)-центров соответствует частоте вибрации (Н⁺)¯ между акцепторами, а частот двух (Н⁺)¯ в состоянии (Н^+↔о) – частоте ω_вр(Н₂О). Смещение между частотами водородного центра (Н⁺-Н⁺)↔Н₂⁺ → ω(Н₂⁺) = 2323 см^-1 и (О-О)¯-центра → ω(О₂¯)= 1090 см^-1 как составляющих регулярного центра льда в состоянии внешней Н-связи {О-(Н⁺)¯-О}-(Нº^↔+) отвечает колебательной характеристике (Н⁺)¯, т.е. между атомами (Н⁺)¯ и (О^*-О^*)-центром помимо колебательного состояния (Н⁺)¯ в {О-(Н⁺)¯-О}-центре существует колебательное состояние (Н⁺)¯ по модели Н₂⁺ ↔¯(О-О), т.к. оба (Н⁺)¯ эквивалентны.

«Образование перекиси водорода никогда не происходит через окисление воды. Она может образоваться только из элементов, ее составляющих.» - М. Траубе, Д.И.Менделеев (1894 г.)  [39]. Эквивалентность энергий связи Н₂О-(Нº^↔+) и {О^*-(Н^+↔о-ОН)} центров согласуется с переходом перекиси водорода в воду. Из модели динамического центра {О^*- (Н^+↔о-ОН)} ↔ (Н⁺)-¯{О-(Н⁺)¯-О} следует, что окислительные свойства Н₂О₂ связаны не только с кислотным состоянием молекулы как следствие внешнего подвижного (Н⁺)¯, но и наличием активного О^*.  

При расстоянии между протонами в катионе Н₂⁺ r(Н⁺-Н⁺) ≈ 1 Å и расстоянии r(Н-О)≈ 0,96- 0,98 Å они могут находиться между атомами кислорода по модели ОН-групп при межмолекулярном расстоянии в воде r(О-О)≈ 2,91 Å. В подобной модели ЭП будет смещена к (Н₂⁺)¯ как акцептору и более вероятным межмолекулярное взаимодействие по модели Н₂^+↔о-(О-О)-Н₂^+↔о ↔ О₂Н₄.

Энергетическая характеристика Е_вН₂О₂ по модели (О^*-О^*)-центра отличается от энергетической характеристики (Н⁺-Н⁺)¯-(Н⁺)¯-центра Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺)= 3,371 эВ на удвоенную частоту вибрации (Н⁺)¯. Взаимодействие делокализованного (Н⁺)¯ в составе Н₂О₂ с Н-подсистемой отвечает переходу в Н-подсистеме на частоте (Н⁺-Н⁺)¯-центра: Ē(Е_вO₂ˉ, Е_вН₂⁺) ↑ Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺) = 44 см^-1. Взаимодействие молекулы Н₂О₂ по модели (Н⁺)-¯{О-(Н⁺)¯-О}-центра с Н-подсистемой выражает переход на частоте (Н⁺)¯, отражающий изменение зарядового состояния {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров: Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Е_вН₂⁺ = 1234 см^-1. При смещении ЭП к молекуле Н₂О₂ взаимодействие с Н-подсистемой выражает переход: Ē(Е_вН₂; Е_аН⁺)  ↑ Ē(Е_вН₂, Е_аОН) = 1234 + 540 см^-1, в котором частота либрации характеристика ЭП в окружении ОН-группы отвечает включению (Н⁺)¯ в состав  О^*, а характеристика молекулярного водорода – взаимодействию двух (Н⁺)¯. Взаимодействие Н₂О₂ с регулярным центром льда эквивалентно:  Ē(Е_вО₂; Е_аН^+↔°) ↑ Ē(Е_вН₂; Е_аОН) = (1234 + 8) см^-1, где использование энергетической характеристики нейтральной молекулы кислорода О₂ обусловлено смещением ЭП к молекуле перекиси как более сильному акцептору. Взаимодействие молекул перекиси водорода и воды выражает аналогичный переход, включающий частотную характеристику {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центра Е_вН₂О₂ ↑ Е_аН₂О = Е_аН⁺ + (1234 + 44) см^-1, что согласуется с делокализованным состоянием одного из (Н⁺)¯ на поверхности молекулы Н₂О₂.

Гидроксоний

По составу Н₂О-(Нº^↔+)-центр эквивалент гидроксония 3·(Н⁺)¯-О^*, энергия связи которого выражается аддитивной суперпозицией ЭС компонент: Ē{(Е¹_аО^*; Е²_аО^*); Е_вН₃}= 2,3467 эВ. Перераспределение ЭП от молекулы в состоянии Н-связи к структуре гидроксония эквивалентно  распределению ЭП в окружении Н₂О с поправкой на резонанс частоты либрации (Н⁺)¯ и (Н⁺-Н⁺)¯-центра: Ē{Е_вН₂О; Е_аНº^↔+- 32 см^-1} ↑ Ē{(Е¹_аО^*; Е²_аО^*); Е_в(Н₃⁺)¯}= Е_аН₂О + (540 + 44) см^-1. Модель {3·(Н⁺)¯-О*} как молекулярного Н₂О-(Нº^↔+)-центра в состоянии диссоциации ОН-группы (Н⁺)-{(Н⁺)¯-О^*}-(Н⁺)¯ эквивалентна двум Н-связям молекулы в составе Н-подсистемы. Колебательное состояние О^* в составе (Н⁺)-{(Н⁺)¯-О^*}-(Н⁺)¯-центра выражает перераспределение ЭП в окружении О^* и компонентами ФЦ в состоянии Н-связи на резонансе частот трех (Н⁺)¯ как составляющих межмолекулярной Н-подсистемы (Н⁺)¯ и (Н⁺-Н⁺)¯-центра как компонента молекулы: Е²_аО^* ↑ Ē(Е_вОН, Е_аНº^↔+) = 3·1234 см^-1 + (153,2 + 32) см^-1. Перераспределение ЭП при колебаниях (Н⁺)¯ в окружении {3·(Н⁺)¯-О^*} по модели (Н⁺-Н⁺)¯-центра включает все (Н⁺)¯ по модели 3·(Н⁺)¯↔(Н₃⁺)¯ ↔ (Н⁺-Н⁺)-(Н⁺)¯ и по модели перехода соответствует перераспределению заряда между (Н⁺-Н⁺)-центрами в составе (Н⁺-Н⁺)-(Н⁺)¯: Ē{Е_вН₂°^↔+; Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Ē{Е_вН₂⁺; Е_а(Н⁺-Н⁺)}- 12 см^-1 = 3·1234 см^-1.

Перераспределение заряда в 3·(Н⁺)¯ ↔ (Н⁺-Н⁺)-(Н⁺)¯ на частоте (Н⁺-Н⁺)¯-центра по модели перехода: Е_аН⁺ ↑ Ē{Е_вН₂⁺; Е_а(Н⁺-Н⁺)}- 12 см^-1 = 3008,4 см^-1 подтверждает переход на частоте  ω= 12 см^-1 в (Н⁺-Н⁺)-центрах.  Из энергетической оценки характеристической  полосы водорода Ē{Е_вН₂⁺; Е_а(Н⁺-Н⁺)}- 11 см^-1 = 1,88913 эВ – (656,38 нм) следует взаимосвязь ω= 11 см^-1  с(Н⁺-Н⁺)-центром в состоянии диссоциации Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯. Следовательно, ω= 12 см^-1 - эквивалент резонанса Σ(11; 1) см^-1 [26,28]. Представление ω= 32 см^-1 → Σ(21; 11) см^-1 обуславливает внесение поправки Δω≈ 0,266 см^-1 в расчете на Н-связь и Δω≈ 0,8 см^-1 по отношению к подсистеме Н-связей по модели 3·(Н⁺)¯↔Н₃, что уменьшает погрешность Δω≈ 0,88-0,9 см^-1 в переходах, включающих (Н°^↔+) до < 0,1 см^-1. Противоречие между переходом при изменении электронно-спинового состояния (Н⁺)¯ в составе (Н⁺-Н⁺)¯-центра ω_сН° ↑ ω(12 + 8) см^-1 ≈ 1 см^-1 и резонансным представлением Σ(11; 1) см^-1 =12 см^-1  снимается, если ω=12 см^-1 рассматривать как переход между частотами ω= 44 см^-1 и ω= 32 см^-1. Модель перехода, отражающая изменение зарядового состояния  в (Н⁺-Н⁺)¯-центрах Е_вН₂°^↔+ ↑ Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)}= Е_аН°+ 44 см^-1 допускает аналогичную причину отличия частот ω= 44 см^-1 и ω= 12 см^-1. Частота ω= 20 см^-1 также может быть связана с переходом между ω= 64 см^-1 и ω= 44 см^-1. Природа частоты ω= 64 см^-1 многозначна. Помимо ω_вр(Н₂О) частоте ω= 64 см^-1 соответствует электронно-спиновый резонанс в кислородной подсистеме [28,29] и и резонансы Н-подсистемы.

Перераспределение ЭП в (Н⁺)-{(Н⁺)¯-О^*}-(Н⁺)¯-центре определяет Н-подсистема по модели 3·(Н⁺)¯ ↔ (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯} на энергетической характеристике ЭП в окружении молекулы: Е²_аО^* ↑ Ē(Е_вН₂º^↔+, Е_аНº^↔+- 32 см^-1) = Е_аН₂О – (12 + 8) см^-1. Следовательно, энергия связи гидроксония эквивалентна электронно-колебательному состоянию (Н⁺-Н⁺)¯-(Нº^↔+)-центра. По модели колебательного перехода Ē(Е_вН₂º^↔+, Е_аНº^↔+) ↑ Е_в{3·(Н⁺)¯-О^*} =  1510 см^-1 + ω_сН° собственная частота колебаний ω = 1510 см^-1 ≈ ω(О^т₂) может относиться лишь к характеристике {O-(Н⁺)¯- О^*}-центра, что позволяет определить энергию связи (Н₃⁺-О^*)-центров как суперпозицию ЭС {O-(Н⁺)¯- О^*}-центра и (Н⁺-Н⁺)¯-центра по модели Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯ с поправкой на электронно-спиновый переход (Н⁺)¯. Из эквивалентности ЭС регулярного центра льда в состоянии Н-связи и межмолекулярной Н-подсистемы следует, что подсистема (Н₃⁺)¯ гидроксония - промежуточное состояние при изменении зарядового состояния межмолекулярной Н-подсистемы по модели (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров. Из переходов в составе и окружении Н₃⁺-О* как Н₂О-(Нº^↔+)-центра в состоянии диссоциации ОН-групп(ы) следует представление гидроксония как регулярного центра в системе взаимодействующих молекул.

Переход в состоянии Н-связей гидроксония {или (Н₃⁺)¯}к состоянию ЭП в окружении молекулы соответствует энергии сродства кластера к электрону с поправкой на резонансе частот ω=32 см^-1 и ω≈ 2,7 см^-1: Е_в{(Н₃⁺)¯-О^*} ↑ Е_а(Н₂О) = {Е_а(Н₂О)_n- 34,7 см^-1}+ 1234 см^-1. Динамически равновесное состояние ЭП между (Н₃⁺-О^*)-центрами и кластерами структурно и энергетически соответствует состоянию ЭП в окружении ОН-групп с поправкой на удвоенную частоту ω≈ 3,4 см^-1: Ē{Е_в(Н₃⁺-О^*); Е_а(Н₂О)_n} = Е_аОН + 6,8 см^-1. Следовательно, понятие кластера применимо к трем молекулам (ФЦ) или двум взаимодействующим регулярным центрам льда: (Н⁺-Н⁺)-¯{О-(Н⁺-О)¯}-(Н⁺)¯-{(О-Н⁺)¯-(Н⁺)}¯.

   Энергетическое равновесие молекул перекиси водорода и гидроксония как регулярных водородно-кислородных центров молекулярно-гидроксильного состава осуществляется через Н-подсистему, эквивалентную по составу двум (Н⁺-Н⁺)¯-центрам {О-(Н⁺-О)¯}-(Н⁺)¯-{(Н₃⁺)¯-О^*} при равномерном распределении ЭП между акцепторами и  выражается суперпозицией ЭС на резонансе частот кислородного центра  ω(О^т₂)  и ω ≈ 3,7 см^-1: Ē(Е_вН₂-ω; Е_в{(Н₃⁺)¯-О^*}= 3,3195 эВ. Смещение ЭП к Н-подсистеме и нейтральное состояние кислородного центра следует из модели перехода на резонансе частот 4·(Н⁺)¯: Ē(Е_вН₂-ω; Е_в{(Н₃⁺)¯-О^*} ↑ Ē(Е_вО₂; Е_а Н^+↔º) = (3·32 + 21) см^-1, эквивалентного резонансу частот двух (Н⁺)¯ в составе регулярных центров льда (ω_сНº + 2·8) см^-1 на частоте перехода ω(О₂^т) ↑ ω(О₂^с) = 79,8 см^-1. Полоса ω= 79,8 см^-1 присутствует в спектрах когерентной четырехфотонной спектроскопии [40]. Взаимодействие {О^*- (Н^+↔о-ОН)}↔{Н₃⁺-О^*} осуществляется по модели регулярных центров льда: {Н⁺-НО} – (Н⁺)-¯{О-(Н⁺)¯-О}-{ (Н⁺)¯-(Н⁺)}.

Модель двух взаимодействующих центров гидроксония эквивалентна ФЦ в состоянии двойной Н-связи в составе Н-подсистемы и помимо внутримолекулярной Н-связи включает межмолекулярную и межкластерную Н-связь: (Н⁺)-{(Н⁺)¯-О^*}-{(Н⁺)¯-О^*}-(Н⁺)¯-{(Н⁺)¯-(Н⁺)}. Распределение ЭП в окружении молекулы эквивалентно электронно-колебательному состоянию ЭП в окружении кластера по молекулярной модели {(Н⁺)¯-О^*}-(Н⁺)¯ на резонансе частоты Н-связи и перераспределения зарядового состояния в межмолекулярных {(Н⁺)¯-(Н⁺)}-центрах: Ē{Е_аО°; Е_а(Н⁺-Н⁺)}= {Е_а(Н₂О)_n- (1927,6 + 1234) см^-1} + 2·32 см^-1, что  отвечают энергетическому равновесию n·(Н₂О)в составе межмолекулярной Н-подсистемы. Перераспределение ЭП при организации молекул осуществляется на резонансе частот (Н⁺)¯ и частоты (Н⁺-Н⁺)-центров соседних молекул при изменение их заряда: Е_а(Н₂О)_n ↑ Е_аН₂О = (1927,6 + 1234) см^-1 + 2·32 см^-1.Энергетическая характеристика  кластера Е_а(Н₂О)_n как состояние ЭП в окружении совокупности взаимодействующих молекул по модели {(Нº^↔+)-О-(Нº^↔+)}-центров не зависит от числа центров начиная с трех. Смещение ЭП между молекулой и возбужденным состоянием О^* в составе другой молекулы по модели {(Н⁺)¯-О^*}-(Н⁺)¯ соответствует распределению ЭП в окружении кластера с поправкой на те же частоты:  в. Е_в(Н₂О) ↑ Е²_аО^* = Е_а(Н₂О)_n+ (1927,6 + 1234) см^-1+ (32 + 8) см^-1 , но уже как характеристики межмолекулярной Н-подсистемы. Следовательно,  239 мэВ (ω= 1927,6 см^-1) - энергия резонанса ЭС в Н-подсистеме, а кластерная организация - динамически равновесное состояние регулярных центров в составе организованной Н-подсистемы.

Смещение ЭП от молекулы Н₂О к (Н₃⁺)¯ в составе (Н₃⁺-О^*) эквивалентно ЭС межмолекулярной Н-подсистемы: Е_вН₂О – ω_вр(Н₂О) ↑ Ē{Е_вН₂°^↔+; Е_аН°^↔+} = Ē{Е_вН₂; Е_а(Н⁺-Н⁺)}- 213,7 см^-1. Частотная поправка ω= 213,7 см^-1 к характеристике межмолекулярной Н-подсистемы – частотный эквивалент темпловой энергии (kT≈ 26,5 мэВ) в области наибольшей плотности воды. Эквивалентный переход в составе (Н₃⁺-О^*):  Ē{Е_вН₂⁺; Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Ē(Е_аН⁺; Е_аО°) = 209,7 см^-1  (kT≈ 26 мэВ) позволяет  рассматривать ω= 213,7 см^-1 как резонанс Σ(161; 30,7; 21; 1) см^-1.

Перераспределение ЭП на частоте ω ≈ 3,0 см^-1 может относиться к переходу в центрах (Н⁺-Н⁺)¯ при  вибрационных смещениях (Н⁺)¯. Перераспределение ЭП между регулярными центрами в воде, включающее состояние Н-связи Е_в{(Н₃⁺)¯-О^*} ↑ Е_аН₂О = {Е_а(Н₂О)_n- 3 см^-1}+ 1234 см^-1 непосредственно илив составечастотного резонанса Е_вОН ↑ Е²_аО* = Е_аНº + 1653,4 см^-1 допускают взаимосвязь ω ≈ 3,0 см^-1 с перераспределением ЭП в кислородной подсистеме [28-29].

В воде как взаимосвязанной системе молекул по модели (ОН- Н⁺)¯ ↔ (О°)-{(Н⁺)¯-(Н⁺)¯} смещение ЭП между подсистемой ОН-групп и Н-подсистемой по модели (Н⁺-Н⁺)¯-центров соответствует переходу на резонансе частот 2·(Н⁺)¯↔{(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центров, эквивалентной (Н⁺)¯ в состоянии либрации (Е_аН°- 540 см^-1): Е_аОН ↑ Е_а(Н⁺-Н⁺)¯ = 5541 см^-1 + 32 см^-1, а  переход на частоте ОН-групп: Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)¯}- 2·8 см^-1 ↑ Е_аОº- 21 см^-1 = 3419,7 см^-1 отвечает модели Н₂О↔(О°)-{(Н⁺)¯-(Н⁺)¯} при уменьшении  Е_аОº на ω_сН°, как результат включения (Н⁺)¯ в О^*.    Распределение ЭП в окружении молекулы в составе конденсата по модели тримера как регулярных центров льда в составе Н-подсистемы по модели (Н⁺)¯-{-О-(Н⁺)¯-О}-{ (Н⁺)¯- (Н⁺)¯}: Ē_а{Е_аОº; Е_а(Н⁺-Н⁺)¯}= Е_а(Н₂О)_n эквивалентно распределению ЭП по модели гидроксония, следовательно ω≈ 3 см^-1 выражает характеристику изменения состояния молекул в  (Н₂О)_n. Переход ФЦ в состояние Н-связи:  Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) ↑ Ē{Е_вОН, Е_аН°^↔+}≈  3040,7 см^-1, эквивалентное перераспределение ЭП в окружении ОН-группы на момент диссоциации при взаимодействии с ОН-группой в состоянии Н-связи: Ē(Е_а0⁰, Н⁺) ↑ Ē{Е_а(Н°^↔+), Е_аО⁰} = 3040,7 см^-1, эквивалентное перераспределение ЭП для каждого (Н⁺)¯ в составе (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров независимо от состояния Е_а(Н°^↔+) ↑ Е_а(Н⁺-Н⁺) = 3008,4 см^-1 как и эквивалентное по частоте перераспределение заряда в Н-подсистеме в совокупности обуславливают эквивалентность молекулярной модели воды и модели регулярных центров льда {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-{О-(Н°^↔+-О^*- Н°^↔+)- О}-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯} в составе Н-подсистемы по модели (Н₃⁺)¯→{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-Н°^↔+. Следовательно, в составе (Н₃⁺)¯ существует электронно-колебательное состояние Е_аН°^↔+- ω(Н₂).

Эквивалентность взаимодействующих ОН-групп в составе организованной Н-подсистемы по модели {Н₂– (Н⁺)¯} подсистеме ФЦ независимо концентрации ЭП в Н-подсистеме следует из моделей переходов на частоте либрации (Н⁺)¯:  а. Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)} -12 см^-1  ↑  Е_аОН  = 540 см^-1 в. Ē{Е_вОН; Е_а(Н⁺-Н⁺)}  ↑  Ē{Е_вН₂°^↔+; Е_аОН} = 540 см^-1 =  Ē{Е_в-аОН, Е_аН⁺}  ↑  Ē(Е_вН₂, Е_аН°). Частотный состав перехода с. Е_вН₂ ↑  Е_вОН = 540 см^-1 + 153,2 см^-1 + 32 см^-1 также эквивалентен Н-подсистеме по модели {Н₂– (Н⁺)¯}. Частотный состав по модели перехода между составляющими в {Н₂ – (Н⁺)¯}-центра: Ē{Е_вН₂°^↔+; Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑  Е_аН⁺ = 540 см^-1 + 153,2 см^-1 соответствует молекулярной принадлежности центра  Н₂°^↔+ ↔{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}.

Гексагональный кластер

Молекулярная организация как подсистема центров гидроксония (Нº^↔+)_n-{(Н⁺)¯-О^*-(Н⁺)¯}_n и энергетическое соответствие молекулярных ассоциатов подсистеме регулярных центров льда выполняются для четного числа ФЦ 2n·{ОН-¯(Н⁺)} ↔ n·{(О-Н⁺-О)-¯(Н⁺)}- 2n∙(H⁺)¯ при трех типах Н-связей в воде (в рамках молекулярной модели в ОН-группах, в ФЦ и между ФЦ). Межмолекулярное взаимодействие по моделям центров гидроксония или регулярных центров льда осуществляется при двух типах Н-связей: между атомами кислорода и через Н-подсистему по модели Н₃-центров, что возможно для четырех и более регулярных центров льда. Взаимодействие регулярного центра льда {O-(Н⁺)¯-O} с ОН-группой в составе ФЦ на резонансе частот Σ{ω(О₂⁺); ω(О₂¯); 11; ~3,0} см^-1 = Σ{2·1234; 540) см^-1 эквивалентного частотному резонансу собственной Н-подсистемы ивыражающий перераспределение заряда кислородных центров при смещениях (Н⁺)¯ отвечает тому же составу центров: {O-(Н⁺)¯-O}- (НО-Н⁺)-(Нº^↔+)-(Н⁺-Н⁺)¯. Независимо от состава регулярных центров условию четности удовлетворяет кластер (Н₂О)₆. Оценки энергии связи по моделям 3·(О-О)-центров и взаимодействующих ОН-групп совпадают: Е_в(Н₂О)₆ = 3·Е_н + Е_в(О-О) = 2,654 эВ = Ē{Е_в(ОН);6·Е_н}. Взаимодействие между кластерами как переход между их энергетическими характеристиками соответствует электронно-колебательному состоянию Н-подсистемы в окружении кластера в состоянии Н-связи, т.е. как и Е_а(Н₂О)_nне зависит от геометрии кластеров: Е_в(Н₂О)₆  ↑  Е_а(Н₂О)_n= Е_а(Н⁺-Н⁺) + (1234 + 540 + 32) см^-1. Электронно-колебательный переход между энергетическим уровнем О^* в составе молекул и энергетическим уровнем кластера (Н₂О)₆ соответствует трем состояниям атомов водорода по модели (Н⁺)¯: Е_а²О^* ↑ Е_в(Н₂О)₆  = Е_аНº + (161 +3·8) см^-1. Колебательное смещение ЭП между энергетическим уровнем (Н₂О)₆ и энергетическим уровнем в окружении подсистемы ФЦ в составе кластера происходит на резонансе частот ОН-группы и молекулярных кислородных центров: Е_в(Н₂О)₆ ↑ Е_а(Н⁺; ОН) = Σ{ω(ОН); ω(О₂^т) + 2·3,05} см^-1 в котором частотный резонанс ω≈ 3,05  см^-1 по модели ω_с(О₂⁺)↔ ω_с(О₂¯) с погрешностью <0,002 см^-1 [28] соответствует попарно связанному шестиатомному кислородному кластеру. Частота 4936 см^-1 соответствует и резонансу частот Н-подсистемы кластеров: Σ{2·1234; 1927,6; 540,4} см^-1, что подтверждает корректность независимого рассмотрения кислородной и водородной подсистем.

Энергию связи (Н₂О)₆ можно рассматривать как электронно-колебательное состояние подсистемы ОН-групп в составе организованной Н-подсистемы на частотах (Н⁺-Н⁺)-центров в составе молекул и Н-подсистемы:  Ē{ Е_вН₂º^↔+, Е_аОН} – (161 + 153,2) см^-1 = Е_в(Н₂О)₆. Переход между ЭС подсистемы ОН-групп в составе Н-подсистемы и ЭС в окружении подсистемы ФЦ:  Ē{ Е_вН₂º^↔+, Е_аОН} ↑ Е_а(Н⁺; ОН) = Σ{ω(О₂¯); ω(Н₂); ω_с(О₂⁺- О₂¯)} → (0,6515 эВ) соответствует резонансу частоты регулярного центра льда, (Н⁺-Н⁺)-центров в составе молекул и электронно-спинового перехода между кластерами или кластером и ФЦ.

Перераспределение ЭП между ОН-группами в составе кластера и энергетическим уровнем (Н₂О)₆ соответствует энергетической характеристике гидратированного электрона (Е_гē) с поправкой на частоты Н-подсистемы: Е_вОН ↑ Е_в(Н₂О)₆ = 1,723 эВ + (44 + 2·30,42) см^-1, при этом колебательный переход между кластером и локализованным состоянием ЭП в окружении кластера осуществляется на частоте ω(ОН): Е_гē ↑ Е_а(Н₂0)_n = 3419,7 см^-1. Организация кластеров как подсистемы молекулярных Н₂0-(Н⁺)-центров следует из перераспределения ЭП между энергетическими уровнями гидратированного электрона и молекул в составе кластера на частотно-энергетических характеристиках (Н⁺)¯ : Е_гē ↑ Е_а(Н₂0) = Е_аН° + (540 + ω_сН° + 3,2) см^-1. Эквивалентный переход: Е_в(Н₂О)₆ ↑ Ē{Е_вН₂⁺; Е_а(Н⁺-Н⁺)} = Е_аН° + (32 + 44) см^-1 соответствует состоянию подсистемы Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯ в составе кластера. Частотный резонанс, включающий электронно-спиновые переходы ω_с(Н₂⁺) следует из энергетического равновесия кластера и Н-подсистемы в его составе по модели Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯ с поправкой на частотную характеристику  (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи ω(Н^+↔°)= 32 см^-1. Диссоциация Н₂⁺ как переход от электронно-колебательного состояния к состоянию (Н⁺)¯:  {Е_вН₂⁺ - ω(Н₂⁺)} ↑ Е_аН⁺ ≈ 806,5 см^-1 с точностью до вибрации (Н⁺)¯ совпадает с перераспределением колебательных частот при смещении ЭП к кислородному центру и изменении его заряда на противоположный ω(О₂⁺) ↑ ω(О₂¯) = 814 см^-1. Частотный эквивалент температуры структурного фазового перехода лед Ih ↔ лед II  110,04 см^-1 (~143 К) с погрешностью < 0,1 см^-1 соответствует резонансу частоты ω_с(Н₂⁺)= 30,21 см^-1 [36] и частоты перехода в кислородной подсистеме ω_с(О₂^т) ↑ ω_с(О₂^с) = 79,8 см^-1: Σ{79,8; 30,21}. В пересчете на молекулу энергия межмолекулярного взаимодействия 0,44233 эВ (3567,6 см^-1) попадает в энергетический диапазон значений энергии связи в воде 0,26 - 0,5 эВ и с погрешностью < 0,2 см^-1 совпадает с максимумом одной из полос в спектрах паров воды [20].

Частотно-энергетическое соответствие регулярных центров

Среднее значение энергии связи в воде эквивалентно молекулярной энергии парообразования [20]. Из причины испарения как разрыва Н-связей между структурными единицами энергетическая характеристика ~392 мэВ включает разрушение Н-связи и резонанса в подсистеме (Н⁺-ē) между молекулами или кластерами, что выражает колебательный переход между ЭС в окружении кластера и молекулы, включающий частоту вращения, кластерная или молекулярная принадлежность которой неопределенна: Е_а(Н₂О)_n ↑ Е_аН₂О = 392 мэВ + 64 см^-1. Нижняя граница энергии межмолекулярных связей в воде ~260 мэВ отличается от молекулярной энергии испарения ~392 мэВ на энергетическую характеристику ω(О₂¯)= 1090 см^-1 (~135 мэВ). Следовательно, частотный эквивалент минимальной энергии связи включает частотную характеристику колебаний межкластерного кислородного центра по модели регулярного центра льда {О-(Н⁺)¯-О}⁺ при смещении ЭП к Н-подсистеме, а также частоту трансляции и вибрации (Н⁺)¯: Σ{ω(О₂⁺);161, 8} см^-1 = 2073 см^-1, что отвечает полосе воды в области фазового перехода [20]. Эквивалентная по частоте модель резонанса Σ{1234; 814;12; 8;~3,0} см^-1=2073 см^-1 соответствует разрушению Н-связи и перераспределению заряда на межкислородных центрах как переход на частотах  ω(О₂⁺) ↑ ω(О₂¯)= 814 см^-1 и ~3,0 см^-1. Эквивалентность переходов на частоте ~1927 см^-1 позволяет рассматривать ~392 мэВ как колебательное перераспределение ЭП в кислородной подсистеме по модели ω(О₂⁺) ↔ ω(О₂¯), включающий электронно-спиновый переход Σ{ω_с(О₂⁺);ω_с(О₂¯)} и частоты центральных (Н⁺)¯. Верхняя граница энергии межмолекулярных связей в воде определена переходом между ЭС молекулы и ОН-группы по модели О^*: Е_а¹О^* ↑ Е_вН₂О = 4194 см^-1 (520 мэВ) = ω(Н₂). Следовательно,  ω = 4194 см^-1 эквивалент частотного резонанса Н-подсистемы по модели {Н₂ – (Н⁺)¯ ↔ (Н₃⁺)¯}: Σ{3654;  540} см^-1, где частота ω≈ 3654 см^-1 отвечает разрушению Н-подсистемы, по модели {Н₂ – (Н⁺)¯ ↔ (Н₃⁺)¯}.

Отношение частот 3654,2 см^-1 / 540,038 см^-1 = 6,7666 точно соответствует соотношению энергетических затрат при фазовых переходах I-рода [20,29]. Переход от организованной Н-подсистемы к попарно взаимодействующими ОН-группам по модели Ē_в-аОН ↑ Ē(Е_вОН; Е_аН°^↔+) также соответствует  разрушению трех Н-связей две из которых относятся к организованным Н-подсистемам: Ē(Н₂°^↔+) ↑ Ē_в-аОН = 3702 см^-1 = 3·Е_н. Превышение энергии парообразования на 67 мэВ в данном случае служит признаком Н-взаимодействия ОН-групп в составе конденсата, что выражает представление 3702 см^-1 =  Σ{1774,4; 1927,6} см^-1. Переход: Ē_в(Н₂°^↔+) ↑ Е_в(ОН-Н⁺) = 239 мэВ выражает коллективный характер взаимодействия ФЦ с организованной Н-подсистемой. Соотношение энергетических затрат (κ_Э= 6,7666) при разрушении Н-подсистемы по модели 3·Е_н в соответствии с моделью перехода выполняется для ЭС подсистемы организованных ОН-групп.  При значении частотного эквивалента скрытой теплоты плавления ~543,05 см^-1 (~67,3 мэВ) и том же соотношении (κ_Э) между энергиями фазовых переходов частота ω= 3674,6 см^-1 смещена относительно частот ω= 3654,2 см^-1 и 3705 см^-1 на частоты (12 + 8) см^-1 и ω_с(Н₂⁺)≈ 30,4 см^-1, соответственно. По отношению к экспериментальному значению ω≈ 30,48 см^-1 [40,41] погрешность меньше полученного предела ~0,1 см^-1. Погрешность ~0,4 см^-1 по отношению к ω= 3654,2 см^-1, присутствующая и в иных моделях переходов, - возможная погрешность в значениях частотно-энергетических характеристик, но допускает и существование перехода с  ω≈ 0,4(5) см^-1. Переход на полосе воды в области парообразования Е_а(Н₂О)_n ↑ Е_аO₂ = 3452 см^-1 (0,428 эВ) отвечает разрушению взаимодействия между кластерами и по отношению к ω= 3654 см^-1 смещен на резонанс частот Н-подсистемы Σ(161; 21; 12; 8) см^-1. Переход на полосе воды в температурной области, предшествующей парообразованию Ē(Е_вO₂ˉ, Е_вН₂⁺) ↑ Ē(Е_вОН, Е_аН°^↔+) = 3448 см^-1 соответствует разрушению в организации ФЦ как следствие разрушения в организации Н-подсистемы. Термическое, фотоиндуцированное [24,42] или иное перераспределение заряда в Н-подсистеме по модели {Н₂ – (Н⁺)¯}↔ Н₂⁺, отражающее разрушение в организации межцентровой Н-подсистемы: Ē(Е_вН₂ , Е_аН⁺) ↑ Е_вН₂⁺ = Е_аН₂ + 12 см^-1 в соответствии с моделью перехода допускает выделение водорода, что согласуется с результатами УЗ- или иной механоактивацией воды [43].

По отношению к энергетической характеристике Ē_аО^*= 4,534 эВсоотношение (κ_Э) отвечает эквивалентным частотным резонансам Н-подсистемы или подсистемы ОН-групп в составе Н-подсистемы:  Σ(1234; 4161; 12; 8) см^-1 =  5415 см^-1 = Σ(3419,7; 1234; 540; 161; 32; 12; 2·8) см^-1. Эквивалентный частотный резонанс в подсистеме регулярных центров льда включает удвоенные характеристики (Н⁺)¯ кислородной подсистемы: Σ(2·1234; 1510,2; 1430,4; 2·3,2) см^-1 = 5415 см^-1, что отвечает взаимодействию в составе кластеров и между ними. Фазовый переход в области критической точки воды по модели О₂-ОН-Н₂ следует из частотного состава резонансов и подтверждается эквивалентными соотношениями между частотными и тепловыми характеристиками перехода вода ↔ пар (kT= 35,46 мэВ) и пар ↔ жидкость (kT= 61, 5 мэВ). Модель состояния воды О₂-ОН-Н₂ в области равновесия пар↔жидкость следует из соотношения в распределении ЭП (О-О)-центров по отношению к ЭП в окружении ФЦ в состоянии Н-связи, соответствуют показателю преломления воды в критической точке 374,14°С: Е_в(O-O) / Ē(Е_аОН, Е_аН°^↔+) = 1,3183. По модели О₂-ОН-Н₂ фазовое разделение может относиться лишь к части Н-подсистемы между регулярными центрами.

По отношению к энергетической характеристике молекулы в состоянии межмолекулярного взаимодействия по модели Н₂О-(Н°-ω) → Ē_в(Н₂;ОН)= 4, 435 эВ то же соотношение относится к частотному резонансу, включающему колебательные характеристики кислородной и водородной молекул: Σ{ω(О₂¯); ω(Н₂); 2·1} см^-1 →(6,7666)→ Ē{Е_вН₂; Е_вОН}.

Соотношение между Е_вН₂О / Е_аН° +(ω_сН₂⁺ + 8 + 1) см^-1 = 6,7666  означает, что молекула воды в составе Н-подсистемы эквивалентна водородоподобному центру, что согласуется с представлением молекулы как трехядерного атома (кислород с делокализованными протонами). По отношению к распределению ЭП в окружении атома водорода Е_аН°= 0,754 эВ эквивалентное соотношение (κ_Э) выполняется для  энергетической характеристики, эквивалентной молекуле кислорода 5,102 эВ, но не может относиться к молекулам воды или растворенного кислорода. Водородоподобным центром с энергией связи 5,102 эВ как характеристикой электронно-колебательного состояния центра в окружении Н-подсистемы может быть кластер [28,29]. Соотношение κ_Э = 6,7666 выполняется между энергетической характеристикой организованных {(Н⁺)¯-(Н⁺)¯}-центров по модели Ē{Е_вН₂; Е_а(Н⁺-Н⁺)} и частотным резонансом, включающим основные частоты  связующей Н-подсистемы  3344 см^-1 = Σ{1927,6; 1234; 161; 21} см^-1 что подтверждает корректность модели воды как подсистемы регулярных кислородно-водородных центров (ОН-групп, регулярных центров льда и ФЦ) в составе Н-подсистемы.

Тепловая энергия фазового перехода лед↔вода в 2,3 раза меньше Е_н, а при смещении ЭП к организованной Н-подсистеме  в 2,65 - 2,8 раза меньше ω(О₂), т.е. достаточна лишь для локальных разрушений решетки льда в областях структурных дефектов. Увеличение теплоемкости воды при переходе лед-вода в ~2 раза - следствие изменения структурой организации гексагональных фрагментов льда, при котором возрастает интегральная подвижность водорода. Расстояние между атомами кислорода в воде (2,82- 2,9 Å) отличается от среднего расстояния между (Н⁺)¯ в молекулярном  (Н⁺-Н⁺)¯-центре на 1,28-1,36 Å – анионный радиус кислорода. Изменение зарядового состояния кислородного центра возможны при смещениях (Н⁺)¯ по линии (О – О) в пределах ~1 Å лишь при включении центрального (Н⁺)¯ в единую Н-подсистему по модели (Н₃⁺)¯-центров. В рамках модели (ОН)_n-групп как подсистемы возбужденных атомов кислорода О^*→(О¹⁷)_n¯ при увеличении r(О-О) в воде на 0,09 - 0,14 Å на стадии фазового перехода кислород-кислородное взаимодействие возможно лишь за счет смещения ЭП к акцепторным (О – О)-центрам от межмолекулярных электронно-донорных {(Н⁺)¯-Н⁺- (Н⁺)¯}-центров. Энергия разрушения кислород-кислородного взаимодействия не должна существенно отличаться от энергии эквивалентного взаимодействия в воде, что следует из  переходов между ЭС регулярных центров в составе решетки льда и энергетической характеристики элементарного регулярного центра льда (Н₂О)₆:

Ē_в(Е_вО₂; Е_аО₂) ↑ Е_в(Н₂О)₆  = Σ{ω(О₂⁺); 12; 2·8} см^-1 + (210  + 540) см^-1 ↔ (26 + 67) мэВ.  

Ē_в{Е_вО₂, Е_в(O-O)} ↑  Е_в(Н₂О)₆ = Е_аН° + 0,239 эВ + 12 см^-1   

при значениях  Ē_в{Е_вО₂, Е_в(O-O)} = 3,6485 эВ  и  Ē_в(Е_вО₂; Е_аО₂) = 2,9865 эВ.

По отношению к Ē_в{Е_вО₂, Е_в(O-O)} соотношение κ_Э = 6,7666 выполняется для частотного резонанса 4348,9 см^-1 ≈ Σ{ω(Н₂⁺); ω(О₂^т); 473,6; ω_с(Н₂⁺); 12} см^-1 с погрешностью ~0,1 см^-1. Следовательно, соотношение κ_Э= 6,7666 характеризует эквивалентные перераспределения энергии  между частотными и энергетическими характеристиками регулярных центров воды.

   При плавлении льда в воде формируется трехуровневая подсистема Н-связей за счет энергетически эквивалентного уменьшения кислород-кислородного взаимодействия,  разрушение решетки происходит до регулярных гексагональных фрагментов в организации кислорода О^*. Фазовый переход в области тройной точки как смещение ЭП от кислородной подсистемы к Н-подсистеме по модели (Н^+↔°)-(Н⁺-Н⁺)¯: Ē{Е_в(O-O), Е_аО₂}- 2,8 см^-1 ↑ Е_аН^+↔°- 11 см^-1 = 26 мэВ, эквивалентный переход вода→лед: Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Ē(Е_аН⁺; О) = 26 мэВ. Резонанс электронно-спиновых переходов ~2,81 см^-1 = Σ{ω_с(О₂⁺);ω_с(О₂¯)} совпадает с таковым для  молекулярного аниона и катиона кислорода [36]. Повышение частоты электронно-спиновых переходов в связанных кислородных центрах в ~1,08^х до ~3,05 см^-1 – происходит в результате перераспределения ЭП от основных компонент воды {Е_аН⁺/ Е_аОН/ Е_аО°=1,24149 → (k_n)} к регулярным центрам до значений n≈ 1,34 воды. Молекулярную модель кристаллизации выражает перераспределение ЭП между электронно-колебательным состоянием Н-подсистемы на частоте (Н⁺-Н⁺)¯-центра в составе молекулы и энергетическим состоянием ОН-группы в составе Н-подсистемы на частотной характеристике тепловой энергии (kT= 26 мэВ) в области фазового перехода вода-лед:  Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺) }- 153,2 см^-1 ↑ Ē{Е_вОН, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ≈ 210 см^-1. Отличие от модели перехода: Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Ē(Е_аН⁺; О) = 26 мэВ – кратное увеличение ЭП в пересчете на регулярный (Н⁺-Н⁺)-центр в составе организованной подсистемы Н-связей. Эквивалентные значения ЭС регулярных центров льда в состоянии Н-связи и ЭС межмолекулярной Н-подсистемы Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)} = Ē{Е_вO₂ˉ, Е_аН^+↔°} не накладывает ограничений на количественный состав центров (в том числе и с гексагональной организацией) в воде.

Кластеризация водорода

В конденсате однотипных ФЦ представление их совокупности n·(Н⁺-ОН)¯ как системы, включающей характеристику организации Н-связей предполагает эквивалентную моделям регулярных центров аддитивную суперпозицию электронно-колебательных состояний составляющих ФЦ: {n·(Н⁺)¯- n∙ОН}. Распределение ЭП в окружении молекулы соответствует частотному резонансу на переходах Е_аН⁺ ↑ Е_аОН = 3548,8 см^-1 и Е_вН₂°^↔+ ↑ Е_в-аОН = 3·Е_н, включающему три частотных эквивалента энергии Н-связи: Σ(ωН₂; Е_нН_n Е_н0Н; Е_н0-Н₂; 540) см^-1. Взаимодействие молекулы с кластером помимо частоты ω_вр(Н₂О) и частот (Н⁺)¯ включает частоту 1927,6 см^-1: Е_в(Н₂О) ↑ Е_а(Н₂О)_n= Е²_аО^* + 64 см^-1 + 1927,6 см^-1 + (1234 см^-1 + 32 + 8) см^-1, но уже в качестве характеристики межкластерного кислородного центра по модели {О-(Н⁺)¯-О}⁺  ↔ О₂⁺. Эквивалентность частот кислородной подсистемы ¯{O-Н⁺-{O} -(Н⁺)¯-O}⁺ → (О₂⁺)↔(О₂¯)  и ω(Н₂) отражает частотно-энергетическое перераспределение ЭП в системе регулярных центров смешанного состава с переменным зарядовым состоянием. Эквивалентность частоты колебаний  ω(Н₂)резонансу Σ(2·Е_н; 540) см^-1 позволяет рассматривать электронно-колебательное состояние подсистемы Н-связей Ē{Е_аН⁰-540 см^-1, Е_а(Н⁺-Н⁺) - 161 см^-1} как резонанс частот организованной подсистемы Н-связей по модели Н₃: Σ(1927,6; 3·Е_н; 3· 540) см^-1 = 7250,8 см^-1, где ω= 1927,6 см^-1 - частотная характеристика резонанса, отличающаяся от аналогичной характеристики в С-кластере как подсистеме взаимосвязанных молекул (С⁺)₆₀¯ ↔ {С₂⁺-С₂¯}₁₅ на ω= 8 см^-1.

Эквивалентное распределение ЭП в окружении водорода в состоянии Н-связи (Е_аН⁰ + 1234 см^-1)и электронно-колебательного состояния Н-подсистемы с поправкой на частоту ω= 64 см^-1,представление ω(Н₂) как колебательное состояние двух (Н⁺)¯ и эквивалентность (Н⁺)¯ в различных состояниях позволяют рассматривать энергетическую характеристику возбужденного водорода (Е_аН⁰ + 1234 см^-1) = 0,907 эВ как частотный резонанс трех взаимодействующих центров  по модели молекулярных катионов в состоянии обратимой диссоциации 3∙(Н⁺-Н⁺)¯ ↔ 3∙Н₂⁺ в окружении n·(Н⁺-ē): Σ{3·ω(Н₂⁺); 3·ω_с(Н₂⁺); 3·32 ; 161} см^-1 = 7316,6 см^-1. Точное значение частотного резонанса выполняется на частоте колебаний (Н⁺-Н⁺)¯-центров  ω= 160 см^-1 [20,28]. На момент диссоциации (Н₂⁺)¯ ↔ (Н⁺- Н⁺)¯ подсистема эквивалентна n·(Н⁺)¯ ↔ n·(Н⁺ - ē):  а. Ē(Е_вН₂; Е_аН⁺) ↑ Ē(Е_вН₂; Е_аНº) = Е_аНº. в. Е_вН₂⁺ ↑ Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺- Н⁺)¯} = Е_аН° + 44 см^-1,  что следует из эквивалентности ЭС для водорода в состоянии Н-связи смещению ЭП при изменении его зарядового состояния: Ē_аН°^↔+ = 1,508 эВ = Е_аН⁺ ↑ Е_аН°, т.е. в Н-подсистеме по модели n·(Н⁺)¯ каждой энергетической характеристике Н-центра соответствует равноценный электронный или электронно-колебательный переход. Уменьшение концентрации ЭП на (Н⁺-Н⁺)¯-центрах по эквивалентному переходу: с. Е_в(Н₂°^{↔ +}) ↑ Е_вН₂⁺ = (Е_аН° + 1234 см^-1 ) + 2·32 см^-1, включающему  две частотные характеристики (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи отвечает модели (Н₃⁺)¯↔{(Н⁺-Н⁺)¯-Н°^↔+}. Частота ω= 7315,6 см^-1 для катионных молекул Н₂⁺↔(Н⁺-Н⁺)¯на момент их диссоциации представима резонансом 7315,6 см^-1 = Σ(1927,6; 3·Е_н; 3· 540 ; 66) см^-1 и относится к трем (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи и либрации, а частота ω= 66 см^-1 – к шести переходам в  (Н⁺-Н⁺)¯-центрах. Тем самым, Н-подсистема не разрушается вследствие электрон-протонного взаимодействия по модели n·(Н⁺ - ē) при n ≥ 6 и может рассматриваться как элементарный водородный кластер [44]. Дальнодействие возбужденных состояний водорода как проявление волновых свойств протона допускает первичное образование Н-кластеров в воде по модели: 2∙Н₃ ↔ 3∙(Н⁺-Н⁺)¯↔ 6∙(Н⁺)¯.

В Н-подсистеме n·(Н⁺- ē)↔ (Н⁺-Н⁺)¯ переход Е_вН₂⁺ ↑ Ē(Е_вН₂; Е_аНº) = 266 см^-1 не связан с перераспределением заряда, что следует и из эквивалентного перехода Е_аНº ↑ Е_аН₂ =  (266 + 12) см^-1. Перераспределение заряда ЭП в организованной подсистеме (Н⁺-Н⁺)-центров по модели: Ē{Е_вН₂°^↔+; Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)} = 3690 см^-1 приписывают полосе димеров Н₂О [45]. Действительно, ω= 3690 см^-1 можно рассматривать как резонанс, включающий частоту ω(ОН) по модели димера ОН-(Н⁺)¯-Н₂О:  Σ(ω(ОН); 266 см^-1; ~3; ~1) см^-1 , где наличие частоты ω≈ 3,0 см^-1, как и ω≈ 266 см^-1 по наиболее вероятной модели резонанса Σ(161; 3·32; 8; 1) см^-1 предполагает не менее трех молекул, что и будет соответствовать названию работы. Для Н-подсистемы из четырех и более взаимосвязанных элементарных носителей заряда (Н⁺- ē)  резонанс на частоте ω≈ 266 см^-1 должен включать только собственные одинаковые частоты взаимодействующих 3∙(Н⁺-Н⁺)¯↔ 6∙(Н⁺)¯ , что отвечает частоте ω≈ 44,3 см^-1. Следовательно, переходы на частоте ω≈ 44 см^-1 (как и ω≈ 64 см^-1)в составе Н-подсистемы и в составе регулярных кислородно-водородных центров могут отличаться в пределах 0,3-0,34 см^-1. Выделение молекулярного или кластерного водорода из воды возможно, если энергия связи n·Н превышает теплоту испарения. В этом контексте правомерно допустить, что характеристические полосы в спектре водорода: (410,17 -  434,04 - 486,13 - 656,27) нм → (3,023 -  ~2,857 - 2,55 - 1,88946) эВ отражают энергетические состояния взаимосвязанной Н-подсистемы, т.к смещение между полосами совпадает с резонансами собственных частот (Н⁺)¯ и (Н₂⁺)¯, соответственно:

1. {1234 +3·32 + ω_с(Н₂⁺)} см^-1
2. 2·1234 + 8 при погрешности Δω≈ 0,8 см^-1
3. ω(Н₂⁺)  + ω(Н₂) при погрешности Δω≈ 4,0 см^-1≈ 2·1234 + ω(Н₂⁺)  + 532,8 см^-1.

Переход с энергией 3,023 эВ:  Е_вН₂  ↑  Е_а(Н⁺ Н⁺) = 3,023 эВ + {ω(Н₂⁺) + ω_с(Н₂⁺)}+ (266 + 10) см^-1

Переход с энергией ~2,857 эВ:  Е_вН₂  ↑ Е_а(Н⁺ Н⁺) = 2,857 эВ + 0,392 эВ + 540 см^-1 + 266 см^-1 .

Переход с энергией 2,55 эВ: Е_вН₂  ↑ Ē{Е_в Н₂⁺; Е_а(Н⁺ Н⁺)} = 2,55 эВ + (266 + 44  + 8) см^-1

Частота ω≈ 10,0 -11,0 см^-1 приписывается молекуле Н₂  при межъядерном расстоянии > 3,5Å [31].

Молекулярная подвижность  в воде как переходы в водородно-кислородных центрах

Частотный эквивалент энергии активации диффузии в воде 0,2-0,205 эВ совпадает с деформационными колебаниями 1600-1650 см^-1 диапазон которых совпадает с максимумами полос в ИК-спектрах воды ω≈ 44 см^-1 и 51-52 см^-1. Относительно полосы ОН-групп частотный эквивалент энергии активации диффузии смещен на резонанс частот (Н⁺)¯  (1774,4 + 32) см^-1, что допускает его взаимосвязь с собственными частотами регулярных центров. Энергия активации диффузии выражается эквивалентными переходами между энергетическими состояниями взаимодействующих ФЦ:  Е_аН⁺ ↑ Е_а(Н⁺, ОН) = 0,2 эВ + 540 см^-1 = Ē(Е_аН⁺, Е_вОН) ↑ Е_в-аОН. При взаимодействии молекул переход с энергетического уровня Е_вОН на низкоэнергетический уровень энергии сродства к электрону возбужденного атома кислорода Е¹_аО^*= 3,431 эВ эквивалентен распределению ЭП в окружении атома водорода и помимо энергии активации диффузии включает частоту Н-подсистемы: Е_вОН ↑ Е¹_аО^*= Е_аНº + 0,2 эВ + 44 см^-1. То же значение для энергии активации диффузии кластера: Е_аН^+↔º- 32 см^-1  ↑  Е_а(Н₂0)_n= 0,2 эВ + 44 см^-1. Частота ω= 44 см^-1 указывает на включение Н^+↔º или Нº по модели (Н⁺)¯ в подсистему Н-связей. Эквивалентность моделей отражает эквивалентность Н-связей ФЦ или кластера с Н-подсистемой. Той же энергии активации диффузии отвечает переход между ЭС перекиси водорода при различных состояниях внутримолекулярного (Н⁺-Н⁺)¯-центра и концентрации ЭП на кислородном центре: Ē(Е_вOН, Е_вН₂⁺) ↑ Е_вН₂О₂≈ 0,200 эВ + (32 + 8) см^-1. Присутствие в модели перехода частоты ω= 32 см^-1 означает, что внешний делокализованный (Н⁺)¯ включен в подсистему Н-связей. Перераспределение ЭП при диффузии Н₂О₂ по подсистеме взаимосвязанных ОН-групп выражается переходом: Е_вН₂О₂ ↑ Е_в-аОН = 0,2001 эВ + (44 +64) см^-1.

Частотная характеристика деформационных колебаний отличается от частоты Н-связи на резонанс частоты молекулярного (Н⁺-Н⁺)-центра 153 см^-1 и межмолекулярных (Н⁺-Н⁺)-центров как трансляционных колебаний 161 см^-1, а также частоту вращения 64 см^-1, что соответствует молекулярной диффузии по организованной Н-подсистеме. По модели подсистемы ОН-групп в составе Н-подсистемы резонанс частот Н-подсистемы, эквивалентный энергии активации диффузии ОН-групп помимо частоты (Н⁺)¯ включает частоты Н-подсистемы и удвоенную частоту трансляции: Σ(1234; 2 ·161; 44; 12; 1) см^-1. Перераспределение ЭП от кислородных центров к ОН-группам на частоте ω(Н₂^*) по модели перехода Е_в(О-О) ↑ Е_аОН = 3008,4 см^-1 помимо рассмотренного резонанса частот кислородной подсистемы (Σ{ω(О₂⁺); ω(О₂¯); 11; 3,4} см^-1) эквивалентен частотному резонансу Σ{ω(О₂^с); 1234; 2·161; 2·11) см^-1 = Σ{0,2 эВ + 1234; 161) см^-1, включающему эквивалентные частоты двух Н-подсистем по модели (Н⁺-Н⁺)¯-центров и резонансу частот Н-подсистемы с частотным эквивалентом энергии активации диффузии, что допускает диффузию ОН-групп по подсистеме взаимосвязанных кислородных центров в составе Н-подсистемы.

Резонансы собственных частот регулярных кислородных центров соответствуют диапазону частотного эквивалента энергии активации диффузии: ∑{( ω(О₂^т); 79,8; 12; 11)} см^-1 =1613 см^-1 и ∑{ω(О₂¯); 473,6; 79,8} см^-1= 1643,4 см^-1 =1613 см^-1 + ω_с(Н₂⁺). По модели частотного резонанса ∑{ω(О₂^с); 161; ω_сН°} см^-1 = 1612,4 см^-1 организованная подсистема регулярных центров льда включает Н-подсистему по модели {(Н⁺-Н⁺)¯-(Н⁺)¯}. Частота ω= 3008,4 см^-1 в Н-подсистеме рассматривалась  как резонанс, включающий колебания двух (Н⁺)¯, один из которых находится в составе ФЦ или регулярных центров льда. Из частотно-энергетического равновесия ЭС регулярных центров льда и ФЦ следует существование организованной Н-подсистемы в составе организованных регулярных центров льда. Следовательно, для активации диффузии ФЦ помимо разрыва Н-связи и связанного с этим разрушения трансляционных колебаний в подсистеме организованных (Н⁺-Н⁺)¯-центров, необходима также эквивалентная энергия трансляционных колебаний, что указывает на две эквивалентные подсистемы Н-связей: в составе регулярных центров льда и в подсистеме Н-связей.

В температурной области фазового перехода энергию активации диффузии моделирует переход: Ē(Е_в(О-О), Е_аО₂) ↑ Е_а(Н₂О)_n= 0,234 эВ, эквивалентный энергии активации диффузии собственных примесных центров в решетке льда и отражающий формирование (разрушение) структурообразующей кислородной подсистемы при возможном сохранении Н-связей с водой. Дендритная кристаллизация льда – следствие кластер-кластерной адсорбции из «раствора». Уменьшение плотности льда-1h на ~10% по отношению к воде - следствие не только увеличения свободного объема, но и увеличении времени жизни (Н⁺)¯ между атомами кислорода (регулярные центры льда), что наблюдается по уменьшению интенсивности полосы ОН-групп и уменьшению r(О-О). Переходы к упорядоченной организации регулярных центров льда и гексагональных кластеров отличаются частотами (Н⁺)¯ и ω_сΣ(О₂¯; О₂⁺):

 Ē(Е_вО₂, Е_аО₂) ↑ Ē(Е_вО₂¯, Е_аН^0↔+) = ω(О₂^с)  + 32 см^-1 

Ē(Е_вО₂, Е_аО₂) ↑ Е_в(Н₂О)₆ = ω(О₂^с)  + (1234 + 12) см^-1  + 2,8 см^-1. 

В области тройной точки разрушение кластер-кластерного взаимодействия эквивалентно разрушению связующих кислородных центров, а модель перехода содержит частотно-энергетические характеристики диффузии  и температуры, а также частотную характеристику кластера, эквивалентную ω_врН₂О: Ē(Е_в(О-О), Е_аО₂) ↑ Е_а(Н₂О)_n= (200 + 26) мэВ + 64 см^-1. Увеличение времени жизни (Н⁺)¯ в составе ОН-групп при переходе в области тройной точки от упорядоченных кислородных центров к Н-подсистеме воды по модели{(Н⁺-Н⁺)-Н^0↔+}-центров выражает переход на частоте ω(ОН)-групп: Ē(Е_вО₂, Е_аО₂) ↑ Ē(Е_вН₂°^↔+, Е_аН₂°^↔+) = ω(ОН) + 26 мэВ. Модель перехода от регулярной организации кислородных центров к подсистеме ОН-групп отражает смещение ЭП к отдельным парным кислородным центрам по модели О₂¯↔ (О¯– О)и включает частоты (Н⁺-Н⁺)-центров: Ē{Е_вО₂¯, Е_в(О-О)} ↑ Ē_в-аОН = (161 + 153,2 + 32 + 1) см^-1.  Частотная характеристика межмолекулярного {(Н⁺-Н⁺)-Н^0↔+}-центра ω= 192 см^-1 соответствует частоте льда и эквивалентна тепловой энергии в области – 23,4°С, известной как предельная температура переохлаждения воды.

Распределение электронной плотности между регулярными центрами в воде

Соотношение в распределении ЭП между компонентами ФЦ Е_аН⁺ / Е_аОН = 1,24149286  (k_n) выполняется между высокоэнергетическим и равновесным возбужденными состояниями кислорода с поправкой на утроенную частоту (Н°^↔+) в энергетической характеристике равновесного состояния ЭП О^*: Е¹_аО^* / Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) + 3·32 см^-1= (k_n), что согласуется с моделью молекулы как возбужденного трехядерного атома О^*. Изменение заряда межмолекулярных (Н⁺-Н⁺)¯-центровс поправкой на составляющие частотного резонанса (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи (Н°^↔+) эквивалентно изменению заряда  регулярных центров льда при взаимодействии с Н-подсистемой по модели { Н°^↔+-(Н⁺- Н⁺)¯}-центров:

Ē{ Е_в(Н₂°^↔+), Е_а(Н⁺-Н⁺)ˉ}- 21 см^-1 / Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)ˉ}- 11 см^-1 = 1,24149286     (k_n),

Е_вО₂¯ / Ē{Е_вО₂, Е_а(Н°^↔+)}≈ k_n  (Δω≈ 0,88 см^-1 )

Эквивалентное распределение ЭП между Н-подсистемой, включающей  (Н⁺)¯ в составе регулярных центров льда по модели (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров и ЭС в окружении ФЦ с той же частотной поправкой ω= 11 см^-1 в модели ЭС Н-подсистемы, а также распределением ЭП между ЭС организованной кислородной подсистемой и Н-подсистемой той же модели:

Ē{Е_в(Н₂°^↔+), Е_аН°^↔+}-11 см^-1/ Ē_а(ОН, Н⁺) = k_n = Ē_в{О₂¯, (O-O)} / Ē{Е_в(Н₂°^↔+), Е_аН^0↔+}      

Аналогичное распределение ЭП между ФЦ и окружающей подсистемой ОН-групп в состоянии Н-заимодействия включает поправки на частоты (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи и вибрации к ЭС подсистемы ОН-групп:    Ē(Е_вОН, Е_аН⁺)  /  Ē{Е_в-аОН, Е_аН⁺}- (32 + 8) см^-1 = k_n. 

Соотношения в распределение ЭП в окружении протона  и ФЦ с поправкой на частоты (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи (Н°^↔+) или (Н⁺-Н⁺)¯-центров отвечают показателям преломления жидких конденсатов орто- и пара-водорода, соответственно [46]:

Е_аН⁺ / Е_а(Н⁺, ОН)- 2·32 см^-1 =1,112 → n_о(Н₂);     Е_аН⁺ / Е_а(Н⁺, ОН) - (44 + 12) см^-1 = 1,1114 → n_р(Н₂). Эквивалентные соотношения ЭП между ЭС межмолекулярной Н-подсистемы и Н-подсистемы по модели {Н°^↔+-(Н⁺- Н⁺)¯}→(Н₃⁺)¯ с поправкой на утроенную частоту (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи:  Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)} / Ē{Е_в(Н₂°^{↔ +}), Е_аН^0↔+}- 3·(32) см^-1=1,1113 → n_р(Н₂)  и Н-подсистемы по той же модели с поправкой на частоту трансляции (Н⁺-Н⁺)¯-центров и вибрации (Н⁺)¯ в составе регулярного центра льда по отношению к энергетической характеристике ЭП в окружении протона: Ē{Е_в(Н₂°^↔+), Е_аН^0↔+}- (161 + 8) см^-1 / Е_аН⁺ = 1,1125 → n_о(Н₂).

   Коэффициент соотношения между энергетическими характеристиками ЭП компонент воды (k_n) коррелирует с n_ж(О₂) = 1,221 [46]. Эквивалентные соотношения между состояниями ЭП основных компонент воды и ЭС регулярных центров, включая ЭС Н-подсистемы по моделям  (Н⁺-Н⁺)¯-  и (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров, а также соответствие показателя преломления воды показателю преломления  совместного  конденсата  кислорода и орто-  и  пара-водорода  [27-29] подтверждают модель воды как двухфазного конденсата кислородно-водородных регулярных центров и связующей водородной подсистемы. Энергетическая характеристика ЭП на частоте трансляции в соотношении между ЭС Н-подсистемы по модели (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров и ЭП в окружении (Н⁺)¯ и утроение частоты (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи в соотношении между моделями ЭС Н-подсистем  подтверждают существование двух организованных Н-подсистем: непосредственно связанной с организованными регулярными центрами и между ними.

Распределение ЭП высокоэнергетического состояния атома кислорода по отношению к электронно-колебательному состоянию (Н⁺-Н⁺)¯-центра в составе молекулы на частоте смещения ЭП от к ОН-группам соответствует (n) воды:  Е¹_аО^* / Е_вН₂ - 1927,6 см^-1 = 1,3334. Соотношение в распределении ЭП между ЭС организованных кислородных центров и межмолекулярной Н-подсистемой по модели n·{(Н^+↔°)-(Н⁺-Н⁺)} отвечает показателю преломления воды: Ē_в{О₂¯, (O-O)} / Ē{Е_в(Н₂°^↔+), Е_а(Н⁺-Н⁺)} =1,3411  или

Ē_в{О₂¯, (O-O)}- 210  см^-1  /  Ē{Е_в(Н₂°^↔+); Е_а(Н⁺-Н⁺)} =1,33

где ω≈ 210  см^-1 частотный эквивалент kT= 26 мэВ в области тройной точки воды.

Аналогичное соотношение в распределении ЭП между ЭС Н-подсистемы взаимодействующей с кислородными центрами и межмолекулярной Н-подсистемой в состоянии кратного понижения заряда на  (Н⁺-Н⁺)¯-центрах:  Ē{Е_в(Н₂°^↔+), Е_аН°^↔+}- 8 см^-1 /  Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)} =  1,3411  или    соотношение в распределении ЭП между энергетическими характеристиками ФЦ в состоянии взаимодействия с Н-подсистемой и (О-О)-центром: Ē{Е_вОН; Е_аН°^↔+}- 44 см^-1 / Е_в(О-О) = 1,341.

Эквивалентное соотношение между характеристикой ЭП в окружении ФЦ и подсистемой связывающих кислородных центров, а также  Н-связей в составе регулярных центров и в составе межцентровой Н-подсистемы: Е_а(Н⁺, ОН) / Ē{Е_в(O-O), Е_аO₂}- 12 см^-1 = 1,3333 =  Е_аНº^↔+/ Е_а(Н⁺-Н⁺)  или  Ē_а(ОН, Н⁺) / Ē{Е_в(O-O), Е_аO₂}- (8 + ~3,0) см^-1 = 1,33299, в котором учитывается  вибрация (Н⁺)¯ между атомами кислорода и электрон-спиновый резонанс в кислородных центрах. Аналогичное распределение ЭП между частотой (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи, включающей  электронно-спиновый переход (Н⁺)¯ в составе (Н⁺-Н⁺)¯-центра и резонансом электронно-спиновых переходов в подсистеме регулярных кислородных центров по модели О₂¯↔О₂⁺ и (Н⁺)¯ в их составе:  а. 32,05 см^-1/ Σ{ω_сНº; ω_с(О₂¯; О₂⁺)} см^-1 = 1,3333      в. ω(O₂⁺)  / ω(O₂^с) =1,331. Изменение зарядового состояния и переход в (Н⁺)¯ в состояние Н-связи в (Н₃⁺)¯-центрах по модели (Н⁺)-(Н⁺-Н⁺)¯ → (Н^+↔º)-{¯(Н⁺)-(Н⁺)¯} соответствует тому же перераспределению ЭП: Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺) / Ē{Е_в(Нº^↔+); Е_аН°^↔+}- 2·32 см^-1 = 1,3332  =  Е_аН°^↔+ - 12 см^-1 /  Е_а(Н⁺-Н⁺) – 8 см^-1.

Соотношения между состояниями ЭП Н-подсистемы, включающие частоты (Н⁺)¯ и (Н⁺-Н⁺)¯, а также соотношения между частотами электронно-спиновых переходов на хорошо установленном значении (n) воды подтверждают не только значения частот Н-подсистемы и включающие их модели переходов, но также частотно-энергетическое равновесие в организованном конденсате кислородно-водородных центров. Точные значения частот Н-подсистемы снижают  погрешность в моделях переходов до установленного уровня 0,1 см^-1. Изменение (n) воды с повышением температуры определяется перераспределением частотных резонансов, преимущественно в Н-подсистемах, при сохранении состава динамически равновесных регулярных центров (молекулы, ОН-группы, регулярные центры льда) [27,28]. «Высокое значение ε воды может быть связано не с дипольным моментом молекул, а с водородными связями и перераспределением заряда в молекуле. В этом контексте температурное уменьшение ε воды может быть следствием более высокой организации носителей зарядов.» [47].

Соотношения между ЭС Н-подсистемы и подсистемы ОН-групп в её составе для значений (n), отвечающих температуре воды ~52°С предполагают  переход к единой структуре Н-подсистемы: Ē{Е_в(Н₂°^↔+) / Ē(Е_в-аОН, Е_аН⁺) - 12 см^-1 =1,3289 = Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺)  / Ē{Е_в(Н₂°^↔+), Е_аН°^↔+}- 12 см^-1 по модели (Н⁺-Н⁺)-(Н⁺)¯↔(Н₃⁺)¯ и следует из эквивалентного распределения ЭП в Н-подсистеме по модели (Н⁺-Н⁺)-(Н°^↔+):  Е_вН₂ /  Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺) =   1,3289  =  Е_аН°^↔+  - 32 см^-1 /  Е_а(Н⁺-Н⁺).        Соотношение в распределении ЭП между энергетическим уровнем гидратированного электрона и распределением ЭП в окружении кластера: Е(ē_г) / Е_а(Н₂О)_n= 1,3264 отвечают значению (n) в температурной области наибольшей скорости распространения звука в воде. Соотношение в распределении ЭП равновесного и низкоэнергетического возбужденных состояний атомов кислорода соседних молекул или в составе (О-О)-центров отвечают (n) воды в области фазового перехода жидкость→газ:  Ē(Е¹_аО^*; Е²_аО^*) / Е²_аО^*= 1,3241.

Организация регулярных центров допускает существование фазовоконтрастных молекулярных групп, ЭС которых будут отличаться от средних значений (n) в сторону больших значений в соответствии с соотношением n(Н₂О) / k_n ≈ 1,08. К фазам с более высокой ЭП могут относиться нанокапли перекиси водорода с  n(Н₂О₂) ≈ 1,45, либо иные области с большим процентным содержание кислорода как следствие существования межмолекулярной Н-подсистемы с усредненным значением  n(Н₂) ≈ 1,112. Одинаковая концентрация кислорода и водорода в соотношении Е_вО₂ / Ē(Е_вОН, Е_вН₂⁺) = 1,44943 и включение энергетических характеристик молекулярных центров соответствуют перекиси водорода, что и выражает (n). В составе Н-подсистемы по модели {(Н⁺)¯-(Н⁺-Н⁺)¯}↔(Н₃⁺)¯центральный (Н⁺)¯ в составе регулярных центров льда можно рассматривать как элемент всестороннего сжатия, а (Н⁺-Н⁺)¯-центры той же Н-подсистемы могут рассматриваться как элементы всестороннего сжатия регулярных центров при их организации в кластеры. Соотношение в распределении ЭП в окружении кластера и электронно-колебательного состояния окружающей его Н-подсистемы по модели {(Н⁺)¯-(Н⁺-Н⁺)¯} ↔ (Н₃⁺)¯, эквивалентной распределению ЭП в окружении молекулы, с поправкой на электронно-спиновый переход (Н⁺)¯↔Нº эквивалентно n(Н₂О₂): Е_а(Н₂О)_n / Е_аН₂О - ω_сНº = 1,4491.

Эквивалентное распределение ЭП между кластером и подсистемой (Н⁺-Н⁺)¯-центров в составе Н-подсистемы по модели {(Н⁺)¯-(Н⁺-Н⁺)¯} при смещении ЭП к организованным (О-О)-центрам вследствие соотношений Е_аН₂ < Е_аО₂: Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺-Н⁺)}- 2·32 см^-1  / Е_а(Н₂О)_n≈ 1,4492.

Эквивалентное распределение ЭП между энергетической характеристикой молекулы и электронно-колебательным состоянием (Н⁺-Н⁺)¯}-центра в составе взаимодействующей с ней молекулы: Е_вН₂О / Е_вН₂°^↔+- (161 + 12) см^-1 = 1,4491, где включение частоты ω= 12 см^-1 характеризует взаимодействие между Н-подсистемами молекул. В тоже время энергетическое равновесие кластеров и молекул в составе Н-подсистемы и представление кластеров как подсистемы n·{Н⁺-(О^*-Н⁺)} допускает существование кластеров с энергией связи   эквивалентной энергии связи молекулы. Соотношение между ЭС компонент надмолекулярного центра перекисного состава с эквивалентным значением энергии связи в составе Н-подсистемы выполняется для электронно-колебательного состояния кластера на рассмотренной частоте организованной Н-подсистемы: Е_в(Н₂О)_n – 266 см^-1 / Ē(Е_вОН, Е_вН₂⁺) = 1,44943. Эквивалентное распределение ЭП выполняется при электронно-спиновых переходах ω_сН₂⁺ и ω_сНº в составе {(Н⁺)¯-(Н⁺-Н⁺)¯}-центров  на частотах ω_сН₂⁺= 30,48 см^-1 [41] и ω_сНº≈ 21,033 см^-1, а также между частотами Н-подсистемы ω≈ 44 см^-1 и ω≈ 64 см^-1 при значениях: ω= 44,15 см^-1 и ω= 63,99 см^-1, где частота  ω= 63,99 см^-1 соответствует частотному резонансу элктронно-спиновых переходов 21·Σ{ω_с(О₂¯); ω_с(О₂⁺)} в попарно взаимодействующих кислородных центрах   [27,28].

Для фаз с плотной упаковкой и расстоянием r(О - О) ≈ 2,76 Å (удвоенный радиус молекулы) оценка плотности ~1,75г/см^-3. Катионный потенциал гидроксония допускает более существенное концентрирование ЭП и большую плотность кластеров. «Если аппроксимировать молекулы воды шариками с радиусом ~1,4 Å, то при нормальных условиях их объем составит несколько менее 40 % от всего объема, вдвое меньше объема, занимаемого шарами в плотнейшей упаковке» [9].

Теоретическая плотность воды [9] может быть получена из модели воды как раствора водорода в твердом кислороде с тетраэдрическим расположением атомов. Ближайший аналог по структуре и составу – твердый озон, рентгенографическая плотность которого 1,79-1,8 г/cм³. Озон присутствует в парах воды при её испарении через диэлектрические капилляры, что возможно лишь при разрушении кластеров и связывании (Н⁺)¯, осуществляющих кластерное-кластерное взаимодействие. В тех же условиях перекись водорода фиксируется (помимо химических индикаторов) по отбеливающему эффекту на красители [47]. Оценочное значение плотности воды ~2,01 г/cм³ и ~1,91 г/cм³ для оболочечных кластеров состава Н_2+ХО₂. Распределение ЭП между компонентами регулярного центра льда выражает отношение ЭС: Е_вО₂¯/ Е_аН⁺ = 1,81388. Соотношение в распределении ЭП  между подсистемой ОН-групп в составе организованной Н-подсистемы по модели {(Н⁺)¯-(Н⁺-Н⁺)¯}  и (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи выражает отношение ЭС: Ē{Е_в(Н₂^+↔°); Е_аОН} / Е_аН^+↔°- 32 см^-1 = 1,7861 и эквивалентное соотношение для модели ЭС взаимодействующих ОН-групп: Ē{Е_в-аОН; Е_аН⁺} / Е_аН^+↔°- 44 см^-1= 1,7863. Интегральная характеристика ЭП фаз организованных ОН-групп (или фаз регулярных центров льда) в составе подсистемы {(Н⁺)¯-(Н⁺-Н⁺)¯}-центров  с характеристикой (n_о) =1,112  → n_(о-н)= 1,4491.

Перераспределение ЭП между электронно-колебательным состоянием Н-подсистемы в состоянии меняющегося заряда и энергетическим уровнем, отвечающим энергии связи ФЦ, включает резонансную частоту ω= (160+ 11 см^-1): Е_в*Н₂О / Е_в(Н₂↔Н₂⁺)- 171 см^-1= 1,449. Аналогичное перераспределение ЭП между электронно-колебательным состоянием Н-подсистемы в нейтральном состоянии и ФЦ в состоянии Н-связи подтверждает резонансный характер ω= 32 см^-1: Е_вН₂ – (1648 + ω_сН°) см^-1/ Ē(Е_вОН, Е_аН°^↔+)= 1,449.

Кластеры

Степенная зависимость отношения n/p характеризует закономерное перераспределение свободного пространства при изменениях в организации элементарных структурных единиц одинаковых у льда и воды независимо от их представления.  Кластерная организация регулярных центров льда, включая гексагональные кластеры, следует из принадлежности характеристики n/ρ воды зависимости n/ρ твердых пористых тел (лед, опал) [28,29]. Следовательно, двухфазная структура воды более упорядочена в сравнении с моделью гексагональных кластеров (Н₂О)₆ в конденсате отдельных молекул, димеров и/или тримеров. Переход между ЭС организованной Н-подсистемы, связанной с подсистемой ОН-групп соответствует кластерной организации молекул с поправкой на ω= 64 см^-1, которая по модели перехода относится частоте кластера: Е_вН₂ - 540 см^-1 ↑ Ē(Е_вОН, Е_аОН) =  Е_а(Н₂О)_n + 64 см^-1. В подсистеме организованных кислородных центров по модели (О-О)¯-(О-О)¯ перераспределение ЭП в составе центров отличается резонансом ω= 64 см^-1 и частоты трансляции в Н-подсистеме:  Ē{Е_вО₂¯, Е_в(O-O)} ↑ Е_аОН = Е_а(Н₂О)_n+ (161 + 64) см^-1. Эквивалентно и перераспределение ЭП в составе (Н^+↔°)-(Н⁺-Н⁺)-центров: Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Е_аН^+↔°- 12 см^-1 = Е_а(Н₂О)_n. Межкластерные центры (О-Н⁺-О)¯ отличаются от регулярных {О-(Н⁺)¯-О}-центров в составе (Н₂О)_nрасстоянием между О-атомами, следовательно частотные резонансы в Н-подсистеме между (Н₂О)_n могут отличаться от таковых в составе кластеров. Эквивалентность энергетической характеристики кластера в составе Н-подсистем с различной концентрацией ЭП соответствует перераспределению ЭП между кластером и Н-подсистемой при изменении состава структурообразующих регулярных центров:

а. Ē_в(Н₂º^↔+) ↑ Е_аН⁺ = Е_а(Н₂О)_n + 32 см^-1;   в. Ē{Е_вН₂, Е_а(Н⁺-Н⁺)} ↑ Е_аН^+↔º- 12 см^-1= Е_а(Н₂О)_n.

Уменьшение энергии связи молекулы в состоянии Н-связи по модели Н₂О-(Нº^↔+)-центра или молекулы гидроксила (Н₃⁺-О^*)¯ ↔ (Н⁺-Н⁺)¯-{(Н⁺)¯-О^*} при распределении ЭП в их окружении, эквивалентному кластерам: Е_в{(Н₃⁺)¯-О^*} ↑ Е_а(Н₂О) = {Е_а(Н₂О)_n- ~3 см^-1}+ 1234 см^-1  или Е_а(Н⁺, О°) ↑ Е_а(Н₂О) = {Е_а(Н₂О) - ~3 см^-1} + 540 см^-1 позволяют рассматривать энергию связи совокупности молекул по модели {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-{¯(Н⁺-О)}-центров как резонансы собственных частот n·(Н⁺)¯ в составе организованной Н-подсистемы: суммарная энергия Н-связей между регулярными центрами и энергия резонанса (Е°) в организованной Н-подсистеме. Организация кластеров по модели Н₂0-(Н⁺)¯-центров следует из смещения ЭП между энергетическим уровнем гидратированного электрона и молекулы на переходе, соответствующим (Н⁺)¯ в составе молекулы: Е_гē ↑ Е_аН₂0 = Е_аН° + (532 + 32) см^-1. Перераспределение ЭП в окружении кластера осуществляется на частоте ω(ОН): Е_гē ↑ Е_а(Н₂0)_n = 3419,7 см^-1. Смещение ЭП между электронно-колебательным состоянием подсистемы организованных молекулярных {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров и распределением ЭП в окружении ОН-групп соответствует энергетической характеристике гидратированного электрона: Ē_вН₂°^↔+ – 161 см^-1 ↑ Е_аОН= 1,723 эВ.

При четном числе Н-связей и значении Е°= 0,239 эВ равновесному состоянию между молекулярной и кластерной организацией жидкофазного конденсата удовлетворяет кластер из 32-х ОН-групп Е_в(НО- Н⁺)₃₂¯= 5,135 эВ [28], что не исключает существования кластеров иного состава. Модель молекулярно-кластерного конденсата, включающая три типа Н-связей Н₁₆-Н₁₆∙(ОН)₃₂ [28] согласуется с равновесным распределением орто- и пара-молекул вне зависимости от молекулярной или иной модели центров. При толщине оболочки, определяемой высотой кислородного тетраэдра, полость объемом 15-18% имеют оболочки размером ~13 Å [50]. Переход между энергетическим уровнем, отвечающим энергии связи кластера, эквивалентным Е_вН₂0, и энергетическим уровнем Н-подсистемы по модели (Н₃⁺)¯ соответствует энергетической характеристике гидратированного электрона и включает частоту ω= 330 см^-1 как характеристику сопряженных Н-подсистем: Е_в(Н₂0)_n ↑ Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺) = 1,723 эВ + (2·161 + 8) см^-1.

Взаимодействие между кластерами через Н-подсистему осуществляется с электронно-колебательного уровня кластера, эквивалентного энергии связи межкластерного кислородного центра на частоте организованной Н-подсистемы (ω= 266 см^-1) на переходе, отвечающему либрационному состоянию (Н⁺)¯ в составе молекулы:

Ē{Е_в(Н₂О)_n-266 см^-1; Е_аН°^↔+} ↑ Ē(Е_вН₂, Е_аН°) = Е_аН°- 532 см^-1.

при эквивалентном распределении ЭП на межфазной границе кластера с Н-подсистемой что отвечает концентрированию ЭП: Е_в(Н₂О)_n ↑ Ē{Е_вО₂, Е_аН°^↔+}= 1,723 эВ + (532 + 64) см^-1. Условию коллективизации внутри- и межкластерных Н-связей удовлетворяют также оболочечные кластеры (Н₂О)₂₄и (Н₂О)₂₈[51 и цит. лит. ].

Клатратный кластер Полинга

Минимальные оболочечные кластеры (Н₂О)₂₀ → Н₁₀-Н₁₀∙(ОН)₂₀ могут быть стабильны по клатратной модели Л. Полинга. По той же модели оценки энергия связи Е_в(Н₂О)₂₀= 3,299 эВ эквивалентна {О-(Н⁺)¯-О}-центру в состоянии внутрицентровой и межцентровой Н-связи: Ē{Е_вО₂, (Е_аН^0↔+- 32 см^-1)}= 3,303 эВ - 32 см^-1. По отношению к энергии связи Е_в(Н₂О)₂₀ энергетическая характеристика подсистемы ОН-групп отвечает электронно-колебательному состоянию на резонансе частот эквивалентных перекисному центру Σ{ω(О₂^т); ω_с(Н₂⁺); 2·8} см^-1. Организация кластера вокруг молекулы Н₂О-(Н₂О)₂₀ может быть выражена электронно-колебательным переходом: Е_в(Н₂О)₂₀ ↑ Е_аН₂О = Е_аН⁺ + ω(О₂¯) + ω_сН°, т.е. в объеме кластера  Н₂О-(Н₂О)₂₀ как совокупности {О-(Н⁺)¯-О}-центров формируется акцепторный {О-(Н⁺)¯-О}¯-центр, включающий кислородный атом внутренней молекулы и любой атом из кислородной подсистемы кластера, при этом оба (Н⁺)¯ центральной молекулы делокализованы. Колебательный переход между низкоэнергетическим состоянием возбужденного атома О* и  энергетическим уровнем (Н₂О)₂₀-(Н⁺)¯ помимо ω(О₂¯) включает электронно-спиновый переход в (О⁺-О-¯О)-центрах [24-26]: Е²_аО* ↑Е_в(Н₂О)₂₀ – (ω_сН° + 8 см^-1) = ω(О₂¯) + ~3 см^-1. Колебательный переход в составе Н₂О-(Н₂О)₂₀-центра отвечает частотному резонансу ω(ОН): Е_в(Н₂О)₂₀ ↑ Ē(Е_вО₂¯, Е_аН^+↔°) = ω(ОН) + 540 см^-1 + ω_сН°, что подтверждает смещение ЭП к центральной молекуле. Взаимодействие внутренней молекулы с молекулами в составе кластера выражает тот же электронно-колебательный переход: Е_в(Н₂О)₂₀ ↑ Е_аН₂О = Е_аН^+↔° + ω', где ω'- частотный эквивалент Е_аН₂О- (44 + 12) см^-1, характеризующий коллективизированные ЭС. Смещение ЭП с энергетического уровня кластера на  (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи (Н^+↔°): Е_в(Н₂О)₂₀ ↑ Е_аН^+↔° =1,723 эВ + (540 + 64) см^-1, подтверждает модель гидратированного электрона как резонанса внешней электронной подсистемы оболочечного кластера [28].

Колебательный переход Н₂О-(Н₂О)₂₀-центра на частотном резонансе ОН-группы и либрации (Н⁺)¯ как компонентов ФЦ позволяет рассматривать энергию связи Е_в(Н₂О)₂₀ как электронно-колебательное состояние ФЦ: Ē(Е_вОН, Е_аН⁺) - 217,7 см^-1, где ω≈ 217,7 см^-1 – частотный эквивалент тепловых колебаний при (kT) 10,5-11,0°С.

При организации (Н₂О)₂₀ вокруг молекулы О₂ (растворенной в воде или атмосферной) эквивалентный переход: Е_в(Н₂О)₂₀ ↑ Е_аО₂ = Е_аН⁺ + 1234 см^-1  + (64 + 32 + 8) см^-1 указывает на наличие Н-связи О₂ с коллективизированными ЭС, что следует из перехода между основными ЭС молекулы О₂ и кластера: Е_вО₂ ↑ Е_в(Н₂О)₂₀ = 1,723 эВ + 540 см^-1 + (64 + 32 + 8) см^-1.Модель взаимодействия Н-подсистемы (Н₂О)₂₀-кластера с молекулой О₂ выражает аналогичный переход: Е_вН₂0 ↑ Ē(Е_вН₂, Е_аН⁺) = 1,723 эВ + 64 см^-1, в котором ω= 64 см^-1 относится к двум (Н⁺)¯ в составе коллективизированной Н-подсистемы по модели Σ{ω_сНº; ωН₂}. Энергетическое равновесие молекулы О₂ в окружении коллективизированных ЭС Н-подсистемы кластера выполняется на электронно-колебательном уровне электронейтральной Н-подсистемы по модели {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}-центров: Е_вН₂ – {ω(Н₂) + 32 см^-1} = Е_вО₂¯. Смещение ЭП к молекуле О₂, модель О₂-(Н₂О)₂₀ как перекисного центра и наличие Н-связи между центральной молекулой и коллективизированной Н-подсистемой кластера обуславливают внутрицентровый колебательный переход между центральными {(Н⁺)¯–О}-группами и электронно-колебательным состоянием О₂¯, который энергетически должен соответствовать суперпозиции ЭС молекулы (О-О) и ОН-группы: Ē{Е_вОН; Е_в(О-О)} = Е_в(Н₂О)₂₀- (44 + 8)см^-1. В рамках модели (Н⁺)-¯(О₂^*)¯-(Н⁺) удовлетворяющий этим условиям переход соответствует частоте ОН-группы: Е_вОН ↑ Е_вО₂¯- {ω(О₂¯) + 2·8} см^-1 = 3419,7 см^-1.

Совпадение энергий связи Е_вН₂О и Е_в(Н₂О)₃₂ и энергии сродства к электрону Е_аН₂О с частотным эквивалентом колебаний в коллективизированной Н-подсистеме, а также больший размер последнего в сравнении с (Н₂О)₂₀ обуславливают естественную организацию клатратного кластера (Н₂О)-(Н₂О)₃₂, в котором возможен (Н⁺-ē)-обмен между оболочкой и центральной молекулой. При организации кластера О₂-(Н₂О)₃₂ энергетическое равновесие возможно на электронно-колебательном уровне Е_в(Н₂О)₃₂ - 266,15 см^-1 (kT= 33 мэВ), обусловленным смещением ЭП от Н-подсистемы кластера к акцепторному центру по модели: Е_вН₂⁺ ↑ Ē(Е_вН₂ Е_аН°) = 266,15 см^-1, где ω= 266,15 см^-1→ Σ(161; 2·32; ~30,15; 11) см^-1. Частота электронно-спинового перехода ω_сН₂⁺= 30,21 см^-1 [см], - погрешность Δω≈ 0,06 см^-1. Организация клатратного Н₂О-кластера вокруг (Н₃⁺-О¯) предполагает формирование аналогичного Н⁺₂¯-{О-(Н⁺)¯-О}¯-центра, включающего любой атом кислорода из состава (Н₂О)₂₀. Колебательный переход: Е_в(Н₂О)₂₀ ↑ Ē(Е_вО₂¯, Е_аН^+↔°) = ω(ОН) + (540 + 12 + 8) см^-1.

Переходы на энергетическом уровне коллективизированных ЭС в клатратных кластерах с различным составом ядер О₂-(Н₂О)₂₀, Н₂О-(Н₂О)₂₀ и (Н₃⁺-О¯)-(Н₂О)₂₀ отличаются только собственными частотами (Н⁺)¯. Следовательно, вне зависимости от типа центральной молекулы кластеры можно рассматривать как центры перекисного состава взаимодействующие в конденсате через подсистему коллективизированных Н-связей, что выражает переход на частоте резонанса трансляционных колебаний и электронно-спинового перехода в кислородной подсистеме: Е_вН₂О₂ ↑ Е_в(Н₂О)₂₀ = (161 + ~3) см^-1 при Δω≈ 1 см^-1. Модель кластера О₂-(Н₂О)₂₀  как надмолекулярного центра перекисного состава позволяет оценить их плотность. В этом контексте метастабильное состояние кластеров в номинально чистой воде возможно как результат термических (или иных) локальных изменений стехиометрии состава в Н-подсистеме.   

Колебательный переход динамически равновесного центра в составе кластера по модели (Н₃⁺О¯) ↔ Н⁺₂¯-{О-(Н⁺)¯-О}¯: Ē(Е_вО₂¯, Е_аН^+↔°) ↑ Е_в(Н₃⁺-О¯) = 3690 см^-1. Происходящее при этом перераспределение ЭП моделируется эквивалентным переходом в Н-подсистеме: Ē{Е_в(Н₂°^↔+, Е_а(Н⁺ -Н⁺)} ↑ Ē{Е_вН₂⁺, Е_а(Н⁺ -Н⁺)} = 3690 см^-1. Соответствие плотности клатратных {(Н₃⁺-О¯)-(Н₂О)₂₀}-кластеров (или микрочастиц их конденсата) твердофазному состоянию следует из перехода для частиц атмосферного льда: Е_в(Н₃⁺-О¯) ↑ E_г(ē) = ~4976 см^-1 + 64 см^-1. Эквивалентный переход для кластеров с центральной молекулой Н₂О-(Н₂О)₂₀ или частиц состава Н₂О подтверждает модель Н₂О как динамического кислородно-водородного центра: Е_аО₂* ↑ Ē(Е_вО₂¯, Е_аН^+↔°) = ~4976 см^-1 + 64 см^-1 + ~3 см^-1 (Δω≈ 2 см^-1).Аналогичный переход для кластеров с кислородным центром О₂-(Н₂О)₂₀: Е_вО₂ ↑ Е_вН₂ = ~4976 см^-1 + (32 + 8) см^-1.

Положительный поверхностный потенциал клатратных кластеров предполагает адсорбцию электронно-донорных молекул или атомов, например водорода или Н₃. Взаимодействие клатратных (Н₂О)₂₀-кластеров с Н-подсистемой по модели {¯(Н⁺)-(Н⁺)¯}↔2·(Н⁺)¯ отвечает либрационному состоянию Н°: Е_в(Н₂О)₂₀ ↑ Ē(Е_вН₂, Е_аН°) - (32 + 8) см^-1 = Н°- 540 см^-1, что выражается и через (Н⁺)¯ в состоянии Н-связи: Е_в(Н₂О)₂₀ ↑  Е_а^+↔°= Е_г(ē) + 540 см^-1+ 8 см^-1.

Энергетическое равновесие парных О-центров в организованной Н-подсистеме (равно как и гидратированных молекул О₂↔О₂ˉ) выражает равенство: Ē{Е_вО₂ˉ, Е_а(Н⁺-Н⁺)¯}= Е_в(Н₂, Е_аН°) и собственно n(Н₂О), как эквивалент оптической плотности раствора жидкого кислорода в жидком водороде с тем же соотношением равновесной концентрации орто- и парамолекул.

ВЫВОДЫ

1. Водородная связь – собственная колебательная частота протона в составе континуума и связанное с этим состоянием (Н⁺)¯ кулоновское перераспределение электронной плотности, не зависящее от её принадлежности.
2. Включение протона в состав электронной подсистемы возбужденного атома кислорода определяет частотную характеристику ОН-группы как резонанс собственной частоты протона на электронных переходах возбужденного атома.
3. Молекула воды – суперпозиция атомов, организованных в энергетически равновесные атомарно-молекулярные группы. Энергия связи молекулы соответствует электронно-колебательному состоянию возбужденного кислорода на частоте колебаний парного водородного центра, частотно и энергетически эквивалентного молекуле Н₂.
4. Взаимодействие молекул соответствует электронно-колебательному состоянию ОН-группы на резонансе собственного колебания (Н⁺)¯ и частоты вибрации (Н⁺)¯.
5. В состоянии Н-связи молекула водынаходится в энергетическом равновесии с подсистемой Н-связей по модели (Н₃⁺)¯↔3·(Н⁺)¯. Система взаимодействующих молекул образует регулярные центры по модели гидроксония.
6. Межмолекулярные взаимодействия в воде не зависят от состава центров, находящихся в динамическом равновесии с молекулами вне зависимости от их представления. Динамическое равновесие регулярных центров с переменным кислородно-водородным составом и зарядовым состоянием следует рассматривать как частотно-энергетическое перераспределение ЭП в системе организованных «тяжелых» и «легких» компонент.
7. Энергетическое соответствие молекулярных ассоциатов подсистеме регулярных центров льда выполняются для четного числа ФЦ  при трех типах Н-связей в воде: в ОН-группах, в составе молекул или ФЦ  и между ними. Межмолекулярное взаимодействие по модели центров гидроксония или регулярных центров льда осуществляется при двух типах Н-связей: между атомами кислорода и через Н-подсистему по модели молекулярных Н₃-центров, что возможно для четырех и более регулярных центров льда.
8. Энергетическая характеристика Н-подсистемы в окружении кластера в состоянии Н-связи и энергия сродства кластера к электрону как энергетическая характеристика ЭП в окружении молекулы в состоянии двойной Н-связине зависят от геометрии кластеров.
9. Диапазон энергий связи в воде отражает зависимость взаимодействия между регулярными центрами (или кластерами)  от состояния в их организации.
10. Физический смысл соотношения 6,7666 – эквивалентное перераспределение энергии  между частотными и энергетическими характеристиками регулярных центров воды.
11. Увеличение электропроводности и теплоемкости воды при переходе лед-вода - следствие изменения в структурой организации гексагональных фрагментов льда при котором возрастает подвижность водорода.
12. Эквивалентное внутримолекулярное и объемное распределение носителей зарядов в воде соответствует делокализации (Н⁺)¯ между молекулами.
13. Атомы кислорода в окружении организованной подсистемы взаимосвязанных элементарных носителей заряда (Н⁺- ē) энергетически эквивалентны организованным в кластеры регулярным  молекулярным центрам льда {O- (Н⁺)¯-O} в окружении попарно организованных возбужденных водородных молекул. Регулярные кислородно-водородные и водородные центры находятся в динамически равновесном состоянии с возбужденными молекулами  воды по модели формульных центров в состоянии Н-связи. Динамическое равновесие между формульными, кислородно-водородными и водородными центрами выражается одинаковым перераспределением электронной плотности  (k=1,24149286) при определенном резонансе собственных частот водородных и кислородных молекул в основном и возбужденных состояниях.
14. Соответствие внутримолекулярного и объемного распределения носителей заряда без учета межмолекулярного пространства как области с низкой концентрацией ЭП возможно при делокализации (Н⁺)¯ между молекулами.
15. Соответствие энергетических характеристик регулярных кислородно-водородных и водородных центров энергетическим характеристикам воды позволяет рассматривать воду как двухфазный водородно-кислородный конденсат из энергетически равновесных носителей зарядов. Равновесная концентрация орто- и пара- молекул воды – отражает определенную организацию ФЦ и связующей Н-подсистемы.
16. Гидратированный электрон – организованное состояние взаимосвязанных элементарных носителей заряда (Н⁺-ē) в окружении кластера.
    1. Модели переходов подтверждают эквивалентность молекулярной модели воды модели ОН-групп в составе Н-подсистемы. Включение (Н⁺)¯ в состав электронной подсистемы кислорода и представление ОН-групп возбужденным состоянием кислорода означает, что перераспределения ЭП относятся к Н-подсистеме между молекулами и кислородным группам. Подвижность Н-подсистемы и изменение зарядового состояния – достаточные условия для фазовых переходов в Н-подсистеме как результат термического или иного изменения частотных резонансов

Таблица 1. Колебательные переходы и ОН -групп

 Литература

1. Мартынов  Г.А. // ЖСХ. 2002,  т. 43, №3, стр.547-556.
2. Щербаков В.А.,  Порай-Кошиц Е.А.,  О взаимосвязи между жидкокристаллическим и стеклообразным состояниями//Физ. и хим. cтекла, 1996, т.22, № 4, с.384-406.
3. Вода: структура, состояние, сольватация; достижения последних лет, под ред. Кутепова А.М., «Наука», 2003
4. Жуковский А.П., Структура воды и её состояние в модельных системах и биологических объектах, Дис. Докт ф.-м. н., С-Пб, 1995, 101 с.
5. Белая М.Л., Левадный В.Г., Молекулярная структура воды, Знание,1987, 64 с.
6. Локотош Т.В, Маломуж Н.П., Захарченко В.Л. Связь структуры воды с аномалиями её плотности и диэлектрической проницаемости //ЖСХ, 2003, т.44,№ 6, с. 1085 – 1094.
7. Привалов П.Л., Вода и её роль в биологических системах. // Биофизика, 1968, т.13, в. 1, с. 163 -177.
8. Кесслер Ю.М., Петренко В.Е., Вода: некоторые решенные и не решенные проблемы, Наука, 2003.
9. Маленков Г.Г., Структура и динамика жидкой воды //ЖСХ, 2006, т.47 (приложение), s5-s36
10. Саркисов Г.Н., "Структурные модели воды", УФН, 176 (8), 833-845 (2006).
11. Соловей А.Б., Компьютерное моделирование структуры связанной воды, Автор., кан. ф-м.н.,2006, 22 с.
12. Моисеенко В.Г., Еремина В.В., Уляхина Д.А., Метод генерации визуальных моделей многомолекулярных образований воды //Моделирование систем, 2011, №1, (27), с.31-37.
13. www.springerlink.com/content/?Author=George+Malenkov, www.springerlink.com/content/?Author=Yuri+Naberukhin and www.springerlink.com/content/?Author=Vladimir+Voloshin, "Collective effects in diffusional motion of water molecules: computer simulation"// Structural Chemistry, 2011,v 22, Issue 2 , Р.459-463.
14.  Г.Г.Маленков, Ю.И.Наберухин, В.П.Волошин "Согласованное движение молекул в водных средах. Извлечение корреляции из шума"// Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества имени Д.И.Менделеева). 2009. том LIII. № 6. С.25-32.
15. Корнфельд М., Упругость и прочность жидкостей, 1951,технико-теоретич. лит.,107 с.
16. Синюков В.В., Структура одноатомных жидкостей, воды и водных растворов электролитов, Наука, 1976, 256 с.
17. Бинги В.Н., Магнитобиология (эксперименты и модели), 2002, «Милта», 592 с.
18.  
19. Lundegaard L.F., et al.// Nature, 443, 201, (2006); Fujihisa H., et al. // Phys. Rev. Lett., 97, 085503 (2006).
20. Зацепина  Г.Н.,  Физические  свойства  и  структура  воды,    МГУ,  1998. 184  с.
21. Яшкичев В.И., Вода, движение молекул, структура, межфазные процессы и отклик на внешнее воздействие, АГАР, 1996. 86 с
22. Балданов М.М., Танганов А.Б., Мохосоев М.В. Электропроводность водных растворов слабых кислот//Докл. АН. СССР, 1988. Т. 229. В. 4. С. 89
23. Поляк Э.А. Некоторые новые закономерности ступенчатой диссоциации водных растворов., УрО РАН. 2002. 86 с.
24. Белов А.А., Конюхов В.К., Степанов А.В.. Флуктуации диэлектрической проницаемости воды при тепловом и механическом воздействиях на воду. Краткие сообщения по физике ФИАН, (7-8):74-80, 1997.
25. Семихина Л.П. Изменение показателей преломления воды после магнитной обработки // Коллоидный журнал, 1981, т. 43, №2, с. 401 – 404.
26. Резников В.А., Труды IX Межд. конгр. по биоэлектрографии; Мат. семин. "Экология и космос", 2005, СПбГУ, с.114-121; СПб, 2005, с.188-198; Созн. и физ. реальность,  (6), с.35-41, (2005) .
27. Резников В.А., Избр. тр. IV  межд. конгр. "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", С-Пб, 2006, 95-99.
28. Резников В.А., Взаимосвязь энергетических характеристик воды и её компонент//Фаз. переходы, упор. сост. и новые мат., 2010.06.,с. 1-11.
29.  Резников В.А., Дополнения к фазовым переходам в воде//Фаз. переходы, упор. сост. и новые мат., 2010.0.9,с. 1-10.
30. Филонов А.Н., Абкарян А.К., Блохин И.В. и др., Водно-алмазный монокристалл //Исследовано в России,2011, 012,с.133-140.
31. Щукарев С.А. Неорганическая химия, т.2, Высш.шк.,1974, 382 с.
32. Ефимов Ю.А., Симметричны ли молекулы Н₂О в жидкой воде // Исс. в России, 2001, с.1388-1397.
33. Бункин Н.Ф., Суязов Н.В., Ципенюк Д.Ю. // Квант. электр., 2005, т.35, в.2, c.180-184.
34. Велихов Е.П., Русанов В.Д., Кирилов И.А., Мечик К.А., Об основных электронных состояниях в незаряженных водных кластерах//ДАН, 1999, т.364, №1, с.42-44.
35. Эванс Р., Введение в кристаллохимию, Госхимиздат, 1948, 367 с.
36. Смирнов Б.М., Яценко А.Ц., Свойства димеров // УФН, т. 166, №3,С. 242, (1996).
37. Воронин Б.А. Теоретическое исследование спектров поглощения изотопных модификаций воды в ближней ИК-области, Автореф к.ф-м.н., Томский ГУ , 2002, 12 с.
38. Першин С.М., Бункин А.Ф., Лукьянченко В.А. Обнаружение спектральной компоненты льдоподобных комплексов в ОН полосе воды при температуре до 99 °С //Нелинейный мир, 2009, т.7, №2, 79-90.
39. А. Бах "О роли перекисей в процессах медленного окисления" //"Ж. Русск. физико-хим. Общ.", 1897, с. 373.
40. Большов М.А., Макаров А.А., Мироненко В.Р., О наблюдении вращательного спектра воды в конденсированных средах//УФН, 2009,т.179, №12, с.1368-1370.
41. Крупнов А.Ф., Третьяков М.Ю., Замечания к статье Бункина А.Ф., Нурматова А.А., С.М. Першина, «Когерентная четырехфотонная спектроскопия низкочастотных либраций молекул в жидкости//УФН, 2009,т.179, №12,с.1363-1366.
42. Водопьянов К.Л., Кулевский Л.А., Лукашев А.В., Пашинин П.П. //Изменение рефрактивных свойств воды под действием излучения эрбиевого лазера//Кв. электр.,2000, т.30, №11, с.975-978.
43. Калачева Л.П., Корякина В.В., Федорова А.Ф., Получение водорода механоактивацией конденсированных фаз воды// Нефтегазовое дело, 2009 , с.1-6  
44. Murata K. et al. //J. Phys. Chem. B, 106, 11132, (2002); Tanaike O., Inagaki M. //Carbon, 37, 1759, (1999); Wang Q, Johnson J. K. //J. Chem. Phys. 110, 577, (1999).
45. Сердюков В.И., Синица Л.Н., Поплавский Ю.А., Регистрация спектров поглощения кластеров воды в атмосферных условиях //Письма ЖЭТФ, т.89 (1),с.12-15,(2009).
46. Справочник по физико-техническим основам криогеники под. ред. М.П. Малкова, Энергоатомиздат, 431 с., (1985).
47. Матяш И.В., Вода в конденсированных средах.» Наукова думка», 1971, 99 с.
48. Kawamoto T., Ochiai S., Kagi H., // J. Chem. Phys. 2004, 120(13), 5867.
49. Поцелуева М.М., Пустовидко А.В., Евтодиенко Ю.В., и др., Образование реактивных форм кислорода в водных растворах под действием электромагнитного излучения КВЧ-диапазона // ДАН, 1998, т. 359, № 3, с 415-418.
50. Вдовенко В.М., Гуриков Ю.В., Легин Ю.В., Исследования по применению двухструктурной модели к изучению состояния воды в водных растворах, В сб. Структура и роль воды в живом организме, ЛГУ,1966, с.3-35.
51. Петров Ю.И., Кластеры и малые частицы, 1986, Наука, 367 с.

Разместил статью: voll.reznikov
Дата публикации:  27-09-2013, 12:05

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Резников Владимир Алексеевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!