Материал: Структура и свойства воды

Структура и свойства воды
Самое важное для жизни химическое соединение — «простая» вода, и в то же время это самое загадочное вещество на планете. У взрослого человека доля воды в организме составляет 65%. Взрослея, человек
обезвоживается, трехдневный плод содержит 97% воды, трехмесячный — 91, а восьмимесячный — 81%.
Сходство химического состава крови человека и воды Мирового океана потрясает (табл. 1).
Таблица 1
Сравнительное содержание элементов в крови человека и Мировом океане, %
Вода — самое
распространенн
Элементы
ое в природе
вещество.
Поверхность
Хлор
49,3
55,0
земного
шара
Натрий
30,0
30,6
покрыта водой
более чем на
Кислород
9,9
5,6
70%.
Вода
Калий
1,8
1,1
образует
океаны,
моря,
Кальций
0,8
1,2
реки и озера,
находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере, огромных масс снега и льда лежит на вершинах
гор и в полярных областях Земли. В недрах земли вода пропитывает почву и горные породы, образует
подземные озера и моря.
Процентное содержание в крови
человека
Процентное содержание в Мировом
океане
Работами химиков XVIII в. была установлена химическая формула воды, широко известная в наши дни — Н20.
Один атом кислорода прочно связан электрохимической связью с двумя атомами водорода. Следовало бы
ожидать, что связи атома кислорода с обоими водородными атомами в молекуле Н20 образуют тупой угол,
близкий к 180°. Однако первая неожиданность, преподнесенная водой — угол между атомами водорода чуть
больше 104°,-вследствие чего внутримолекулярные силы компенсируются не полностью и их избыток
проявляется вне молекулы.
В молекуле воды положительные и отрицательные заряды атомов распределены асимметрично. Такое
расположение зарядов создает полярность молекулы. Распределение заряда у молекул воды по сравнению с
другими веществами очень велико и называется дипольным моментом. Это свойство молекулы воды имеет
очень большое значение, например, в процессах растворения различных веществ.
Молекула воды может диссоциировать на заряженный положительно ион водорода Н+ и отрицательно заряженный гидроксил ОН-. В обычных условиях чистая вода диссоциирована очень слабо, только одна из десятка
миллионов молекул воды распадается на ион водорода и ион гидроксила. Однако с повышением температуры и
изменением других условий диссоциация может значительно увеличиться. Именно наличие ионов Н+ и ОНделает воду чрезвычайно активной.
В природе встречаются и другие соединения водорода с кислородом, в первую очередь широко
распространенный отрицательно заряженный гидроксоний Н30. К соединениям водорода с кислородом относятся
перекись водорода (Н202), перигидроксил (Н02), гидроксил-моногидрат (Н302). Эти соединения неустойчивы,
однако при некоторых условиях могут существовать длительное время, в дальнейшем трансформируясь в
молекулу воды. Всего выделяется 36 вариантов соединения водорода и кислорода, входящих в состав воды.
Частицы воды образуют во всех трех фазах воды (лед, жидкость, пар) определенную структуру, которая изменяется в зависимости от температуры и давления. Согласно льдоподобной модели, молекулы Н20 упорядочены в
виде пирамиды-тетраэдра, пустоты этой пирамиды частично заполнены молекулами воды. При этом молекулы
воды, находящиеся в пустотах пирамиды, имеют иную энергию, чем молекулы воды в его узлах. Три соседа
каждой молекулы в жидкой воде расположены в одном слое и находятся на большем от нее расстоянии (0,294
нм), чем четвертая молекула из соседнего слоя (0,276 нм). Вот и получается, что связи молекулы воды с
соседним слоем прочнее, чем с собственным.
Вода обладает исключительно высокой теплоемкостью по сравнению с другими жидкими и твердыми телами.
Если теплоемкость воды принять за единицу, то для спирта и глицерина она составит 0,3, для песка — 0,2, для
ртути и платины — 0,03, для дерева — 0,6, для железа — 0,1. Для воды характерны необычайно высокие скрытая
теплота . испарения и скрытая теплота плавления, т. е. то количество тепла, которое необходимо, чтобы
превратить жидкость в пар и лед в жидкость (иными словами, количество поглощаемой или высвобождаемой
теплоты). Для превращения 1 г льда в жидкость необходимо потратить около 80 кал, в то время как сама пара
«лед — вода» ни на долю градуса не повысит свою температуру. Температура тающего льда неизменно
одинакова и равна 0 °С, и в то же время вода тающего льда из окружающей среды должна поглощать
относительно большое количество тепла (80 кал/г).
Удивительное свойство воды — изменение ее плотности в зависимости от изменения температуры. Практически
все вещества по мере повышения температуры увеличивают свой объем и уменьшают плотность. При
температурах +4 °С и выше вода увеличивает свой объем и уменьшает плотность, как и другие вещества, но при
температурах ниже 4 °С, вплоть до точки замерзания воды, плотность ее вновь начинает падать, а объем
увеличиваться, и в момент замерзания Происходит скачок, объем воды расширяется на 1/11 от объема жидкой
воды.
Открыта новая разновидность химически чистой воды — аномальная или «модифицированная» вода, образующаяся из обычной воды в кварцевых капиллярах или на кварцевых пластинках. В капиллярах кристалла
кварца появляются самостоятельные дочерние столбики новой аномальной воды высокой вязкости, с
уменьшенным давлением паров, вязкостью и коэффициентом теплового расширения, в несколько раз большими
и плотностью, на 40% больше, чем у обычной воды.
Пока аномальную воду можно получить из обыкновенной воды при конденсации паров только на кварце. Чистая
аномальная вода представляет собой аморфно-стекловидную некристаллизующуюся массу с консистенцией вазелина. Эта модифицированная вода имеет высокую устойчивость и вне капилляров ведет себя так же, как и в
них, она не замерзает, оставаясь жидкой даже при —50 °С, не смешивается с обычной, а образует с ней
эмульсию, не кристаллизуется, представляет собой аморфную массу.
Исследованиями советских и российских ученых воды была открыта «память», или «закалка». Бралась очень
тщательно очищенная перегонками вода и подвергалась нагреванию до 200, 300, 400 и 500 °С при давлении 1,
88, 390 и 800 атм. Температура и давление изменяют свойства воды, это было известно давно. Но вот что
удивительно — некоторые новые свойства сохраняются у воды и после снятия высоких температур и давлений,
например, в 4 раза повышалась способность к растворению некоторых солей.
Замечено изменение ряда свойств воды при воздействии на нее магнитного поля. Чем сильнее магнитное поле,
тем большие изменения происходят с водой. Так, при изменениях напряженности достаточно сильного магнитного поля концентрация водородных ионов (Н+) увеличивается в 2 раза, а поверхностное натяжение воды — в
3. Магнитное поле влияет также на скорость и характер кристаллизации солей, находящихся в воде в растворенном состоянии, однако не оказывает влияния на чистую воду, в растворе которой отсутствуют электролиты. При
омагничивании воды происходит изменение ориентации ядерного спина в молекуле Н20. Магнитная вода
обладает «памятью». Ее новые свойства сохраняются в течение некоторого времени, имея период полураспада
около суток.
Любопытно влияние на живой организм талой воды. Ее активное биологическое воздействие впервые было обнаружено в Арктике, когда при таянии льда было замечено интенсивное развитие планктона. Вода тающего льда и
снега увеличивает в 1,5—2 раза урожайность сельскохозяйственных культур, прирост молодняка, оказывает
омолаживающее действие на организм как животных, так и человека. В талой воде сохраняются очаги ледяных
структур, это своего рода «память» воды, о которой упоминалось выше. Дело в том, что ледяная структура воды
более рыхлая и в пустоты ледяной решетки идеально укладываются биомолекулы без их повреждения, с
сохранением потенциальных жизненных функций. При употреблении свежей талой воды очаги льдоподобной
структуры размером 20 А свободно проходят через стенки пищеварительного тракта и могут поступать в
различные органы человека, производя оздоравливающее и омолаживающее воздействие на весь организм. В то
же время установлено, что если растопить снег и вскипятить полученную из него талую воду, то она теряет
стимулирующее действие.
Совершенно неоднозначными являются представления о воде как носителе информации. С одной стороны, вода
обладает свойством «памяти» на некоторые ранее произведенные на нее физические воздействия. Так, вода, на
которую воздействовали мощным магнитным полем, сохраняет свойства «омагниченности» и после прекращения
такого воздействия. А вот научных доказательств передачи с водой информации от «целителя-экстрасенса» до
сих пор не представлено. Имеющиеся на эту тему публикации, к сожалению, далеки от научных и очень похожи
на околонаучные спекуляции.
«Что такое вода?» — вопрос далеко не простой. Остается до сих пор открытым вопрос о структуре воды, причинах многочисленных аномалий, остаются неясными многие свойства и разновидности «простой» воды. Уверенно
можно утверждать только, что вода — самое уникальное природное химическое вещество на земле.