构。样品在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻,并且溶质的性质及浓度均不严重干 扰水分子的迁移时,才有可能形成六方型冰结晶。然而高浓度明胶水溶液冷冻时 则形成具有较大无序性的冰结构。 Dowell等在硏究冰冻的明胶溶液时发现,随着冷冻速度增大或明胶浓度的 提高,主要形成六方型和玻璃状冰结晶。显然,像明胶这类大而复杂的亲水性分 子,不仅能限制水分子的运动,而且阻碍水形成高度有序的六方型结晶。尽管在 食品和生物材料中除形成六方晶型外,也能形成其他形式的结晶,但这些晶型 般是不常见的。 三、水的结构 纯水是具有一定结构的液体,但还不足以构成长程有序的刚性结构,要阐明 水的结构是一个非常复杂的问题,人们已经发现液态水的分子排列远比气态水分 子更为有序,在液态水中,水的分子并不是以单个分子形式存在,而是由若干个 分子靠氢键缔合形成大分子(HOhn,因此水分子的取向和运动都将受到周围其他 水分子的明显影响,下面的一些事实可以进一步证明这一点:1)液态水是一种 “稀疏”(open)液体,其密度仅相当于紧密堆积的非结构液体的60%。这是因为 氢键键合形成了规则排列的四面体,这种结构使水的密度降低。从冰的结构也可 以解释水密度降低的原因。2)冰的熔化热大,足以破坏水中15%左右的氢键。 虽然在水中不一定需要保留可能存在的全部氢键的85%(例如,可能有更多的氢 键破坏,能量变化将被同时增大的范德华相互作用力所补偿),实际上很可能仍 然有相当多的氢键存在,因而使水分子保持广泛的氢键缔合。3)根据水的许多 其他性质和X-射线、核磁共振、红外和拉曼光谱分析测定的结果,以及水的计算 机模拟体系的研究,进一步证明水分子具有这种缔合作用。 Stillinger的研究结果表明,在室温或低于室温下,液态水中包含着连续的三 维氢键轨道,这种由氢键构成的网络结构为四面体形状,其中有很多变形的和断 裂的键。水分子的这种排列是动态的,它们之间的氢键可迅速断裂,同时通过彼 此交换又可形成新的氢键,因此能很快地改变各个分子氢键键合的排列方式。但 在恒温时整个体系可以保持氢键键合程度不变的完整网络 关于水的结构目前提出了三种结构模型:即混合型结构、填隙结构和连续结 构(或均匀结构)模型。混合型结构体现了分子之间氢键的概念,由于水分子间的 氢键相互作用,它们短暂聚集成由3、4、5或8聚体等构成的庞大水分子簇。这 些水分子簇与其他更紧密的分子处于动态平衡(水分子簇的瞬间寿命约为101 秒)。 连续结构模型的概念是分子间的氢键均匀地分布在整个水体系中,当冰熔化 时,许多氢键发生变形(更确切地说是断裂)。根据这个模型可以认为水分子的 动态连续网络结构是存在的。- 9 - 构。样品在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻，并且溶质的性质及浓度均不严重干 扰水分子的迁移时，才有可能形成六方型冰结晶。然而高浓度明胶水溶液冷冻时 则形成具有较大无序性的冰结构。 Dowell 等在研究冰冻的明胶溶液时发现，随着冷冻速度增大或明胶浓度的 提高，主要形成六方型和玻璃状冰结晶。显然，像明胶这类大而复杂的亲水性分 子，不仅能限制水分子的运动，而且阻碍水形成高度有序的六方型结晶。尽管在 食品和生物材料中除形成六方晶型外，也能形成其他形式的结晶，但这些晶型一 般是不常见的。 三、 水的结构 纯水是具有一定结构的液体，但还不足以构成长程有序的刚性结构，要阐明 水的结构是一个非常复杂的问题，人们已经发现液态水的分子排列远比气态水分 子更为有序，在液态水中，水的分子并不是以单个分子形式存在，而是由若干个 分子靠氢键缔合形成大分子(H2O)n，因此水分子的取向和运动都将受到周围其他 水分子的明显影响，下面的一些事实可以进一步证明这一点：1) 液态水是一种 “稀疏”(open)液体，其密度仅相当于紧密堆积的非结构液体的 60%。这是因为 氢键键合形成了规则排列的四面体，这种结构使水的密度降低。从冰的结构也可 以解释水密度降低的原因。2) 冰的熔化热大，足以破坏水中 15%左右的氢键。 虽然在水中不一定需要保留可能存在的全部氢键的 85%(例如，可能有更多的氢 键破坏，能量变化将被同时增大的范德华相互作用力所补偿)，实际上很可能仍 然有相当多的氢键存在，因而使水分子保持广泛的氢键缔合。3) 根据水的许多 其他性质和X-射线、核磁共振、红外和拉曼光谱分析测定的结果，以及水的计算 机模拟体系的研究，进一步证明水分子具有这种缔合作用。 Stillinger 的研究结果表明，在室温或低于室温下，液态水中包含着连续的三 维氢键轨道，这种由氢键构成的网络结构为四面体形状，其中有很多变形的和断 裂的键。水分子的这种排列是动态的，它们之间的氢键可迅速断裂，同时通过彼 此交换又可形成新的氢键，因此能很快地改变各个分子氢键键合的排列方式。但 在恒温时整个体系可以保持氢键键合程度不变的完整网络。 关于水的结构目前提出了三种结构模型：即混合型结构、填隙结构和连续结 构(或均匀结构)模型。混合型结构体现了分子之间氢键的概念，由于水分子间的 氢键相互作用，它们短暂聚集成由 3、4、5 或 8 聚体等构成的庞大水分子簇。这 些水分子簇与其他更紧密的分子处于动态平衡（水分子簇的瞬间寿命约为 10-11 秒）。 连续结构模型的概念是分子间的氢键均匀地分布在整个水体系中，当冰熔化 时，许多氢键发生变形（更确切地说是断裂）。根据这个模型可以认为水分子的 动态连续网络结构是存在的