Модель воды |
Акция1! - При первом заказе воды от 3 бутылей - 1 бутыль в подарок!                      Акция2! - При первом заказе воды от 5 бутылей получаете помпу и бутыль в подарок!

Модель воды

Модель воды

Отличительные черты физических качеств воды, а также множественные не долго живущие водородные связи возникающие между соседними атомами водорода и кислорода в молекулярной структуре воды создают благоприятные условия для образования кластеров, которые способны запоминать, сохранять и передавать разную информацию.

Модель от [Frank & Wen, 1957]. По версии Фрэка и Уэна водородные связи в воде непрерывно образуются, а потом рвутся и эти процессы происходят кооперативно в короткоживущих группах молекул воды. Эти связи учёные назвали “мерцающими кластерами”. Продолжительность времени жизни “мерцающих кластеров” составляет от 10 в минус 10 степени до 10 в минус 11 степени с. Версия Фрэка и Уэна полностью объясняет физические свойства воды: низкую вязкость и высокую подвижность воды в жидком состоянии.

Но модель “мерцающих кластеров” не объясняет множество других известных фактов, которые появились в последнее время. В конце XX века появились две группы “смешанных” моделей — это кластерные и клатратные. У кластерных моделей, модель Г. Немети и Х. Шераги оказалась наиболее яркой. В кластерной группе считается, что вода предстаёт в виде кластеров состаящих из молекул, связанных между собой водородными связями, которые находились в молекулах не участвующих в таких связях. В модели клатратной группы вода предстала как непрерывная сетка (своеобразный каркас) водородных связей, в которой содержатся пустоты, в этих пустотах размещаются молекулы, которые не образуют связей с молекулами каркаса. Эти модели объясняют свойства воды и знаменитые аномалии, благодаря концентрации двух микрофаз кластерных моделей или свойства сетки-каркаса и степень заполнения её пустот у клатратных моделей. В 1946 году О.Я. Самойлов предложил модель клатратного типа, в которой, подобно гексагональному льду в воде сохраняется сетка водородных связей, с частично заполнеными мономерными молекулами. В 1959 году  Л. Полинг представил свой вариант, где основа структуры служит сетка связей, подобно некоторым кристаллогидратам. Во второй половине 60-х годов и в начале 70-х на основе старых, появлялись новые версии кластерных моделей, в которых допускается образование водородных связей между каркасными молекулами и пустотными, а сами молекулы соединены водородными связями в обеих микрофазах.

В 1990 г. химик Г.А. Домрачев и физик Д.А. Селивановский представили гипотезу о существовании механико-химических реакций радикальной диссоциации воды [Домрачев, 1995]. За основу гипотизы было взято то, что вода представляет из себя динамически нестабильную полимерную структуру, а по принципу с механико-химическими реакциями в полимерах при воздействиях на воду механическими способами энергия, поглощенная водой, которая необходима для разрыва Н-ОН, начинает внедряться в микромасштабной области структуры жидкой воды.

У радикалов могут быть огромные продолжительности жизни (десятки секунд и более) до гибели в результате реакций рекомбинации, за счёт того, что диссоциация молекул и реакции при участии радикалов OH и H происходит в ассоциированном состоянии воды. [Blough et al., 1990].

Таким образом, появились достаточно убедительные свидетельства того, что в воде присутствуют вполне устойчивые полимерные структуры. В 1993 году известный американский химик [Tsai & Jordan, 1993] представил свой вариант устойчивых “квантов воды”, по его версии эти “кванты” состоят из 6 молекул. Кен Джордан показал, что кластеры могут объединяться друг с другом, а также со свободными молекулами воды, благодаря экспонированным на их поверхности водородным связям. Из этой модели следует, что легко растущие кристаллы воды это снежинки с 6-лучевой симметрией.

В 2002 году группа д-ра Хэд-Гордона при помощи сверхмощного рентгеновского аппарата Advanced Light Source (ALS) обнаружила, что молекулы воды способны образовывать новые структуры за счет водородных связей, — «истинные кирпичики» жидкой воды, которые представляют из себя топологические цепочки и кольца из множества молекул, а группа исследователей  Нильссона, из синхротронной лаборатории Стенфордского университета, в следствии своих экспериментов сделала вывод, что в воде имеются структурные цепочки и кольца, которые довольно долго живут элементами структуры.

Несмотря на то, что различные модели предполагают отличающиеся друг от друга по геометрическим формам кластеры, но все модели едины в одном, что молекулы жидкой воды объединяются с образованием полимеров, хотя классический полимер представляет собой молекулу, атомы которой объединены ковалентными связями, а не водородными, которые раньше считались электростатическими. В 1999 г. [Isaacs E. D., et al.,1999] экспериментальным способом показал, что в твёрдой ледяной форме воды, водородная связь молекул воды имеет ковалентный характер лишь частично (на 10%), но даже такого частичного объединения молекул воды вполне достаточно для долгоживущих полимеров и даже неважно, какой конкретной структуры. Но если в воде присутствуют полимеры воды, то даже незначительное воздействие на абсолютно чистую воду или ее растворы, могут иметь довольно важные последствия.

Известно, что в химии полимеров, молекулы полимеров могут “рваться”, под воздействием механических напряжений, например: при звуковой обработке, растяжениях или при продавливании полимера через тонкие отверстия. В зависимости от структуры полимера и условий, в которых находится сам полимер, разрывы могут сопровождаться новообразованием беспорядочными связями между оборванными частями исходных молекул или снижением их молекулярной массы, эти процессы являются причиной старения полимеров. В редких случаях упоминается о том, что фрагментация полимеров при воздействиях механических напряжений – явление неординарное, к примеру, интактные молекулы ДНК, которые составлены из нескольких сотен тысяч и даже миллионов мономеров-нуклеотидов, от обычного перемешивания препарата палочкой, легко распадаются на маленькие фрагменты и чем меньше эти фрагменты, тем большей плотности требуется энергия для дальнейшего дробления. Но как в длинных, так и в коротких полимерах химически идентичные ковалентные связи обязательно разрываются, из этого следует, что если для того, чтобы разорвать ковалентную связь между атомами в малой молекуле требуется приложить энергию, эквивалентную энергии кванта УФ- или хотя бы видимого света, то эта же связь может разорваться в полимере при воздействии на него механических колебаний. Из этого следует, что молекула полимера выступает в роли переработчика энергии низкой плотности в энергию высокой плотности. Проще говоря, полимеры трансформируют тепло в свет, получается, что если воду представить как квази-полимер, то в ней будут осуществляться подобные процессы.

Вода — это самое аномальное вещество в природе, аномальные свойства полностью определяет модель структурированной воды. Диаметр молекулы воды составляет — 2,8 А (1 ангстрем = 10-10м). Если рассмотреть воду как обычную совокупность молекул Н2О, то получится, что удельный вес воды должен составить 1,84 г/см3, а температура кипения будет 63,5°С. Но при нормальной температуре и при нормальном давлении удельный вес воды = 1 г/см3, а температура кипения = 100°С, получается, что в воде должны быть пустоты, где молекул воды нет, иными словами вода может принимать другую, особую структуру. Сделал это открытие английский физик Бернал.

Вода обладает способностью образовывать определенные структуры, которые основываются на наличии водородных связей.Эти структуры легко разрушаются, но быстро восстанавливаются, что делает структуру изменчивой. Эти связи относятся к не химической природе. Именно благодаря эому в отдельных микрообъемах воды постоянно возникают своеобразные ассоциаты воды, её структурные элементы. Называется эта связь водородной, считается, что такая связь очень слабая, легко разрушается, в отличие от ковалентных связей, как в структуре минералов, так и в любых химических соединений. Любопытно, что свободные молекулы воды, не связанные в ассоциаты, присутствуют в воде в очень маленьком количестве. Но по своей основе вода является совокупностью беспорядочных ассоциатов и “водяных кристаллов” , а количество молекул связанных в водородные связи  достигает несколько сотен и даже тысяч единиц. Форма у “водяных кристаллов” может быть самая разная, пространственная или двухмерная (в виде кольцевых структур), но основой является — тетраэдр (простейшая пирамида в четыре угла). Именно в этой форме имеются распределенные отрицательные и положительные заряды в молекуле воды. Тетраэдры молекул воды группируясь, образуют  разнообразные плоскостные и пространственные структуры, но базовой структурой считается – гексагональная (шестигранная), в этой структуре все шесть молекул воды (тетраэдров) объединены в кольцо. Гексагональная (шестигранная) структура характерна для снега, льда, талой воды и клеточной воды всех живых существ.