Water cluster
کیمسٹری میں، پانی کا جھنڈ ایک مجرد ہائیڈروجن بند اسمبلی یا پانی کے مالیکیولز کا جھنڈ ہوتا ہے۔ اس طرح کے بہت سے کلسٹرز کی پیش گوئی نظریاتی نمونوں (سلیکو میں) کے ذریعے کی گئی ہے، اور کچھ کا تجرباتی طور پر مختلف سیاق و سباق میں پتہ چلا ہے جیسے برف، بلک مائع پانی، گیس مرحلے میں، غیر قطبی سالوینٹس کے ساتھ پتلے مرکب میں، اور کرسٹل لیٹیسیس میں ہائیڈریشن کے پانی کے طور پر۔ سب سے آسان مثال واٹر ڈائمر (H2O) 2 ہے۔ پانی کے جھنڈوں کو مائع پانی کی کچھ بے ضابطہ خصوصیات کی وضاحت کے طور پر تجویز کیا گیا ہے، جیسے کہ درجہ حرارت کے ساتھ اس کی کثافت میں غیر معمولی تغیر۔ پانی کے کلسٹر بعض سپرمولیکولر ڈھانچوں کے استحکام میں بھی ملوث ہوتے ہیں۔ ان سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ پانی میں تحلیل ہونے والے مالیکیولز اور آئنز کی ہائیڈریشن میں بھی کردار ادا کریں گے۔ نظریاتی پیش گوئیاں تفصیلی پانی کے نمونے پانی کے کلسٹروں کی موجودگی کی پیش گوئی کرتے ہیں، پانی کے مالیکیولز کی ترتیب کے طور پر جن کی کل توانائی مقامی کم از کم ہے۔ خاص دلچسپی کے چکور کلسٹرز (H2O) n ہیں ؛ ان کے n = 3 سے 60 کے لیے موجود ہونے کی پیش گوئی کی گئی ہے۔ تحقیق 0.822 nm کے 20 پانی کے مالیکیولز کے ساتھ پانی کے کلسٹر کے سائز کا تجرباتی نتیجہ دکھاتی ہے۔ ہائیڈروجن بانڈ ٹوپولوجیز کو مؤثر طریقے سے پیدا کرنے اور پانی کے کلسٹرز اور برف کی جسمانی خصوصیات کی پیش گوئی کے لیے گراف کے غیر متغیرات کا استعمال۔ گراف غیر متغیرات کی افادیت کی تصدیق پانی کے دو کلسٹرز، (H2O) 6 پنجرا اور (H2O) 20 ڈوڈیکاہڈرون پر غور کرکے کی جاتی ہے، جو پانی کے ٹھوس اور مائع مراحل میں تقریبا ایک ہی آکسیجن ایٹم کے انتظامات سے وابستہ ہیں۔ کم درجہ حرارت پر، تقریبا 50 فیصد پانی کے مالیکیول کلسٹرز میں شامل ہوتے ہیں۔ کلسٹر سائز میں اضافے کے ساتھ آکسیجن سے آکسیجن کا فاصلہ کم ہوتا ہوا پایا جاتا ہے جس کی وجہ نام نہاد کوآپریٹو ملٹی باڈی انٹرایکشنز ہیں: چارج کی تقسیم میں تبدیلی کی وجہ سے ایچ-ایکسیپٹر مالیکیول پانی کی اسمبلی کی ہر توسیع کے ساتھ ایک بہتر ایچ-ڈونر مالیکیول بن جاتا ہے۔ ایسا لگتا ہے کہ ہیکسامیر (H2O) 6 کے لیے بہت سی آئسومیرک شکلیں موجود ہیں: انگوٹھی، کتاب، بیگ، پنجرے سے لے کر تقریبا ایک جیسی توانائی کے ساتھ پریزم کی شکل تک۔ ہیپٹیمرز (H2O) 7 کے لیے پنجرے جیسے دو آئسومر موجود ہیں، اور آکٹمرز (H2O) 8 یا تو چکور یا مکعب کی شکل میں پائے جاتے ہیں۔ دیگر نظریاتی مطالعات زیادہ پیچیدہ تین جہتی ڈھانچوں والے کلسٹروں کی پیش گوئی کرتے ہیں۔ مثالوں میں فلرین نما کلسٹر (H2O) 28، جسے واٹر بکی بال کا نام دیا گیا ہے، اور 280 پانی کے مالیکیول مونسٹر آئکوساہیڈرل نیٹ ورک (پانی کے ہر مالیکیول کے ساتھ 4 دیگر کے ساتھ ہم آہنگی) شامل ہیں۔ مؤخر الذکر، جس کا قطر 3 این ایم ہے، 280 اور 100 مالیکیولز کے ساتھ نیسٹڈ آئکوساہڈرل خولوں پر مشتمل ہے۔ 320 مالیکیولز کے ایک اور خول کے ساتھ ایک بڑھا ہوا ورژن بھی ہے۔ ہر خول کے اضافے کے ساتھ استحکام میں اضافہ ہوتا ہے۔ 700 سے زیادہ پانی کے مالیکیولز کے پانی کے کلسٹرز کے نظریاتی نمونے موجود ہیں، لیکن ان کا تجرباتی طور پر مشاہدہ نہیں کیا گیا ہے۔ تجرباتی مشاہدات بلک واٹر میں کسی بھی سپرمولیکولر ڈھانچے کا تجرباتی مطالعہ ان کی مختصر زندگی کی وجہ سے مشکل ہے: ہائیڈروجن بانڈ مسلسل ٹوٹ رہے ہیں اور 200 فیمٹوسیکنڈز سے زیادہ تیزی سے ٹائم اسکیل پر اصلاح کر رہے ہیں۔ اس کے باوجود، گیس کے مرحلے میں اور پانی کے پتلے مرکب اور بینزین اور مائع ہیلیم جیسے غیر قطبی سالوینٹس میں پانی کے کلسٹر دیکھے گئے ہیں۔ کلسٹرز کا تجرباتی پتہ لگانے اور خصوصیت کو درج ذیل طریقوں سے حاصل کیا گیا ہے: فار انفراریڈ spectroscopy|far-انفراریڈ (ایف آئی آر)، وائبریشن-روٹیشن-ٹنلنگ spectroscopy|vibration-روٹیشن-ٹنلنگ (وی آر ٹی)، این-این ایم آر، اور نیوٹرون ڈفریکشن۔ ہیکسامیر میں مائع ہیلیم میں پلانر جیومیٹری، نامیاتی سالوینٹس میں کرسی کی تشکیل، اور گیس مرحلے میں پنجرے کی ساخت پائی جاتی ہے۔ ماس سپیکٹرومیٹری کے ساتھ آئی آر سپیکٹروسکوپی کو یکجا کرنے والے تجربات رینج n = (8-10) میں کلسٹرز کے لیے کیوبک ترتیبات کو ظاہر کرتے ہیں۔ جب پانی ہائیڈریٹ کی طرح کرسٹل ڈھانچے کا حصہ ہوتا ہے تو ایکس رے ڈفریکشن کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے واٹر ہیپٹیمر (سائیکلک ٹوسٹڈ نان پلینر) کی تشکیل کا تعین کیا گیا۔ مزید برآں، فارمولے (H2O) 100 کے ساتھ ملٹی لیئرڈ واٹر کلسٹرز بھی کئی پولی آکسومیٹلیٹ کلسٹرز کی گہاوں کے اندر پھنسے ہوئے تھے۔ بلک مائع پانی کے کلسٹر ماڈل کئی ماڈل یہ فرض کر کے پانی کی بلک خصوصیات کا حساب لگانے کی کوشش کرتے ہیں کہ ان پر مائع کے اندر کلسٹر کی تشکیل کا غلبہ ہے۔ مائعوں کے کوانٹم کلسٹر توازن (کیو سی ای) کے نظریہ کے مطابق، n = 8 کلسٹر مائع پانی کے بلک مرحلے پر حاوی ہیں، اس کے بعد n = 5 اور n = 6 کلسٹر ہیں۔ ٹرپل پوائنٹ کے قریب، ایک n = 24 کلسٹر کی موجودگی کو مدعو کیا جاتا ہے۔ ایک اور ماڈل میں، بلک واٹر ہیکسامیر اور پینٹامیر رنگز کے مرکب سے بنایا جاتا ہے جس میں چھوٹے سالیوٹس کو گھیرنے کی صلاحیت رکھنے والی کھوکھڑیاں ہوتی ہیں۔ ایک اور ماڈل میں کیوبک واٹر آکٹمر اور دو سائیکلک ٹیٹریمرز کے درمیان ایک توازن موجود ہے۔ تاہم، ابھی تک کسی ماڈل نے درجہ حرارت کی تقریب کے طور پر پانی کی تجرباتی طور پر مشاہدہ شدہ زیادہ سے زیادہ کثافت کو دوبارہ پیش نہیں کیا ہے۔ یہ بھی دیکھیں ہائیڈروجن بانڈ ایمپیمبا اثر پانی کی خصوصیات رچرڈ جے سیکلی حوالہ جات بیرونی روابط لندن ساؤتھ بینک یونیورسٹی لنک دی کیمبرج کلسٹر ڈیٹا بیس میں واٹر کلسٹرز-پانی کے مختلف ماڈلز کے ساتھ شمار کیے گئے واٹر کلسٹرز اور آب کے کلسٹرز شامل ہیں جن کی کھوج اب ابتدائی طریقوں سے کی گئی ہے۔ کلسٹر کیمسٹری واٹر کیمسٹری