За О.Я. Самойлову, в воді самодифузія відбувається головним чином по пустотах її структури. Зійшовши завдяки трансляційний руху з положень рівноваги, молекули води потрапляють в порожнечі льодоподібних структур і залишаються там якийсь час, поки знову не приходять в трансляційне рух. Молекули води, що потрапили в порожнечі льодоподібних структур, енергетично не еквівалентні молекулам, що перебуває в каркасі, оскільки першим відповідають розірвані водневі зв'язку. У воді слід розглядати не менше чотирьох типів активованих стрибків, так як існує принаймні два чітко різних положення рівноваги: в вузлах льодоподібних каркасів і в їх порожнинах. Молекули води з решітки каркаса можуть перейти в інший його вузол або потрапити в порожнину. З порожнини вони можуть або переміститися в іншу порожнину, або повернутися в вузол каркаса. Динаміка активованих стрибків вивчена за допомогою методу нейтронного розсіювання. Встановлено, що частки переміщаються з одного положення в інше відносно рідкісними стрибками.
У подальшому викладі ми будемо дотримуватися структурно-однорідної моделі води О.Я. Самойлова і розглянемо з її урахуванням рівноваги води та деякі особливості будови водних розчинів.
Рівновага «асоціати ↔ мономери»
У кожен даний момент в воді існує динамічна рівновага між асоцоатами молекул води, що володіють водневої зв'язком, розташованими у вузлах льодоподібної решітки, і мономірними молекулами, що знаходяться в порожнинах решітки, ні; мають водневого зв'язку. Рівновага можна записати у вигляді такої схеми:
Асоціати (є воднева зв'язок) ↔ мономери (немає водневого зв'язку)
Зрушення рівноваги в ту або іншу сторону залежить від багатьох чинників; вельми велике значення мають температура і тиск.
Молекули води при плавленні переходять з гексагональної упаковки, властивої льоду, в більш щільну тетраедричних модифікацію, у якій молярний об'єм приблизно на 20% менше. Одночасно нормальне для рідкого стану розширення обумовлює збільшення обсягу на 10%. Сумарний ефект призводить до зниження молярного об'єму води в момент її плавлення приблизно на 10%, завдяки чому збільшується щільність води. Звідси аномалія води, яка полягає в большейее щільності в порівнянні з льодом.
Дві різні тенденції проявляються і при подальшому підвищенні температури води. До 4 ° С звільняються від водневих зв'язків молекули води набувають здатність до більш інтенсивному переміщенню, зростає ймовірність їх потрапляння в порожнині льодоподібних каркаса, що призводить до зменшення обсягу води і підвищення щільності; остання стає максимальною при 4 ° С. При температурі вище 4 ° С процес заповнення пустот вже не компенсує збільшення обсягу води за рахунок зростання інтенсивності теплового молекулярного руху; в результаті обсяг води стає більше, а щільність зменшується і вода поводиться як всі інші тіла, розширюючись зі збільшенням температури (Блох, 1969).
Руйнування льодоподібних структур у міру подальшого зростання температури відбувається повільно:
Температура, ° С 0 (Число молекул з водневими зв'язками,% - 52,8); 50 - 38,5; 100 - 35,2
Вельми своєрідно проявляється вплив тиску на структуру води. Відомі дві тенденції:
1) збільшення тиску обмежує теплове рух молекул будь-якої речовини (в тому числі і води), що призводить до зростання в'язкості;
2) стосовно до води, структура якої має велику кількість пустот, збільшення тиску повинно сприяти зниженню в'язкості, оскільки підвищення тиску спричинить за собою часткове руйнування «ажурною» структури води.