Аномалии воды

"Тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое", - обращался к воде Антуан де Сент-Экзюпери. Тот самый, что написал прекрасную сказку о маленьком принце. И там вода играла не последнюю роль: принц постоянно помнил, что надо поливать свою единственную розу, оставленную на далекой родной планете.

Мы не можем прожить без воды и нескольких дней. Между тем долгие столетия люди не только не знали, что она собой представляет, но не знали даже, сколько ее на Земле. И уже совсем было неясно, как появилась она на планете.

Физические свойства

Химическая формула воды - Н2О.

Относительная масса воды (лёгкой воды) -18.

Чистая вода при комнатной температуре и нормальном давлении является жидкостью без вкуса и запаха. В тонких слоях бесцветна, а в толстых имеет голубоватый оттенок.

Температура кипения воды – 100 градусов Цельсия.

Температура кристаллизации воды – 0 градусов Цельсия.

Температура максимальной плотности – 3,98 градусов Цельсия.

Распространённость в природе

Вода – самое распространённое вещество на земном шаре. Она занимает 75% поверхности Земли. Это вещество является неотъемлемой составляющей любого живого организма (тело человека содержит примерно 70% воды, организмы рыб до 80%, а овощи 60 – 80%).

Химическая активность

Химическая активность в реакциях со щелочными и щелочноземельными металлами, их оксидами, с активными неметаллами.

Вода – очень сильный полярный растворитель, силы притяжения между противоположными зарядами в воде в 81 раз меньше, чем в вакууме.

Вода даже в очень малых количествах обладает огромной каталитической активностью. Все тела земного шара содержат растворённую или адсорбированную воду, даже если в их составе нет химически связанной воды. В отсутствие влаги водород не реагирует с хлором, серная кислота - даже со щелочными металлами, гремучий газ не взрывается даже при высокой температуре, все органические и неорганические жидкости имеют большую температуру плавления и другие константы. Так, например, температура кипения бензола повышается на 26, этилового спирта на 60, ртути почти на 100 градусов Цельсия.

Строение молекулы

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. На внешнем слое атом кислорода имеет шесть электронов, четыре из которых соединены в пары. Водород же на внешнем слое имеет только один электрон. Два неспаренных электрона 2р орбитали образуют с двумя 1s-атомными орбиталями двух атомов водорода полярные связи. Ковалентная связь обладает направленностью в пространстве и возникает в направлении максимального перекрытия электронных облаков. Так как р-атомные орбитали направлены вдольосей координат взаимно перпендикулярно, молекула Н2О имеет угловое строение. Ядра водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник, в вершине которого находится ядро атома кислорода, а в основании – ядра атомов водорода. Длина каждой ковалентной связи О-Н равна 0,96А, а расстояние между ядрами водорода равно 1,54А. Угол между связями НОН близок к тетраэдрическому и равен 104,5 градуса.

У молекулы воды два положительных и два отрицательных полюса. Объяснение этому кроется в том, что электронная плотность смещена к более электроотрицательному кислороду. Электронная плотность от двух атомов водорода смещена к более электро отрицательному атому кислорода, вследствие чего атомы водорода приобретают эффективные положительные заряды.

Две неподелённые пары электронов кислорода остаются частично некомпенсированными. Следовательно, молекула воды имеет два положительно и два отрицательно заряженных полюса: положительно поляризованные атомы водорода могут внедряться в электронную оболочку сравнительно небольшого отрицательно поляризованного кислорода. Таким образом каждая молекула воды может образовывать четыре водородные связи – за счёт двух неподелённых пар электронов атома кислорода и за счёт двух положительно поляризованных атомов водорода. Поэтому молекулы воды, вследствие наличия водородных связей, располагаются в жидком и твёрдом состоянии не произвольно, а образуют определённую структуру. Атом кислорода каждой молекулы воды в твёрдом состоянии образует четыре связи – две валентные при участии двух неспаренных электронов кислорода и две водородных связи за счёт двух спаренных пар электронов. Кроме того, каждая молекула воды образует две водородные связи при участии двух атомов водорода.

Аномалии теплового изменения структуры воды

Первая, рассматриваемая нами аномалия воды, заключается в том, что при охлаждении ниже 3,98 градусов Цельсия, она начинает расширяться. Чтобы объяснить эту особенность воды, нужно рассказать о двух видах изменения структурной сетки, при воздействии извне. Первый вид изменений – увеличение длины валентных связей без изменения структуры решетки – является общим для всех веществ, включая воду. Но для объяснения аномалии расширения воды, нужно обратить внимание на второй вид изменения решетки – без изменения длины валентных связей. Итак, зная об этом, можно объяснить эту аномалию воды: при температуре 3,98 градусов Цельсия валентные связи достигают своего минимального размера, но структура водородных связей сильно отклонена от оптимальной тетраэдрической конфигурации, что делает её менее ажурной, но более плотной. Тем не менее, то, что во время таяния льда исчезает периодичность решётки, вовсе не значит, что молекулы в воде расположены абсолютно беспорядочно. Сетка водородных связей и здесь не исчезает. Молекулы в воде расположены случайным, но особым образом.

Ещё одна аномалия воды заключается в её температуре кипения и плавления. В соединениях, подобных воде, прослеживается прямая пропорциональная зависимость температур кипения и плавления от относительной молекулярной массы

Соединение H2Te H2Se H2S H2O

Молекулярная масса 129 80 34 18

Температура кипения -4 -42 -61 100

Температура плавления -51 -64 -82 0

Из этой таблицы ясно видно, что температуры плавления и кипения воды абсолютно не соответствуют её весу, хотя все эти соединения похожи, а Te, Se и S вообще находятся с кислородом в одной группе. В первых трёх случаях, с понижением массы, закономерно понижаются температуры кипения и плавления, однако в случае с водой, наблюдается их резкое повышение. Сероводород (H2S) почти в два раза тяжелее воды, но его температура кипения на 161, а плавления на 82 градуса Цельсия ниже, чем у воды.

Память воды

Одно из интереснейших свойств воды – её память. Впервые она была открыта отцом гомеопатии Ганеманом. Он, разбавив лекарственный настой до невообразимой степени, писал: «Я убираю вещество, оставляя его силу. » В конце девятнадцатого века Карл Нечели приготовил раствор хлорида ртути (сулемы) – мощного обеззараживающего средства. В этом растворе гибли все микроорганизмы. После чего разбавил его до такой степени, что шанс молекулы хлорида ртути встретить на своём пути какую-либо бактерию был ничтожно мал. Данный раствор убивал бактерий ничуть не хуже самой сулемы. До ближайшего времени считалось, что эти случаи лишь миф, но недавно и этому свойству воды нашлось объяснение. Всё дело в водородных связях. С их помощью образуются, так называемые, кванты воды. На рисунке 4 изображена одна ячейка этого кванта.

Один квант состоит из пятидесяти семи молекул воды. Шестнадцать квантов образуют кластер (рис5).

Вода, состоящая из таких из таких кластеров, называется структурированной водой. Это открытие позволяет говорить о том, что память воды не вымысел, а, имеющее место быть свойство воды. Сочетание противоположных зарядов в гранях таких кластеров может быть разным, а говорит о том, что количество разных фигур типа «ключ – замок», которые они образуют, может быть огромным. Это свойство воды можно использовать для записи информации, варьируя комбинации зарядов на гранях кластеров. Уже в 60-ые в медицине начали практиковать лечение с помощью облучения пациентов электромагнитными колебаниями миллиметрового диапазона. Результат был налицо. Сначала объяснения этому феномену не находилось но потом выяснилось, что всё дело в, так называемом, информационно-резонансном взаимодействии мм-волн с биосредой. Живой организм – очень сложная система, состоящая из множества клеток. Для правильного её функционирования требуется непрерывный обмен информацией. Эту функцию берёт на себя вода. С помощью воздействия мм-волн меняется ориентация водных кластеров, относительно друг друга. На данный момент теоретически создан метод передачи информации с помощью воды. И самое интересное – то, что возможно будет создан метод диагностики и лечения любых заболеваний. Как уже было сказано, в биосреде за передачу информации «отвечает» вода, а значит, в живом организме должны быть точки её сосредоточения. В организме человека – это акупунктурные точки. Как известно, каждая из них связана с определённым органом. Через них проходит поток информации на частоте ~0,03 Герца. Остаётся только расшифровать этот код, и мы сможем слушать «рассказы» каждого нашего органа.

Эксперимент на тему «память воды»

Ход работы

1. Насыпать дрожжей в пробирку с насыщенным раствором сахара и перемешать.

2. Поставить в тёплое и тёмное место на сутки.

3. Через сутки понюхать получившуюся смесь. Легко можно различить характерный запах.

4. Налить в пробирку немного соляной кислоты и поставить в тёплое и тёмное место на сутки.

5. Снова понюхать данную смесь. Если характерный запах всё ещё присутствует продуть пробирку и оставить её в закрытом виде на час. После этого легко можно убедиться в том, что запах исчез.

Первые пять пунктов показывают то, что соляная кислота убивает дрожжи. Следующие пункты непосредственно демонстрируют явление памяти воды.

6. Развести соляную кислоту до концентрации 1:100 000 000.

7. После чего в повторно приготовленную смесь из дрожжей, сахара и воды налить раствор соляной кислоты и оставить на сутки в том же месте, где был проведён первый эксперимент.

8. Повторить пункт два.

9. Успех данного эксперимента показывает, что такое свойство воды, как память имеет место быть.

Эксперимент на тему «кристаллизация воды»

Ход работы.

1. Налить в небольшую пластиковую ёмкость воды (примерно половину от всего объёма) и поставить её в морозильную камеру при температуре 4 градуса Цельсия.

2. Через 12-15 часов вынуть ёмкость из морозильной камеры и нанести отметку на уровне поверхности воды.

3. Поставить ёмкость обратно, предварительно понизив температуру в морозильной камере до 0 градусов Цельсия.

4. Повторить пункт два.

В данном эксперименте с помощью отметок легко можно заметить увеличение объёма воды при её кристаллизации.

Воду многие учёные называют «простейшее соединение водорода и кислорода», но в нашем мире простейшее вовсе не значит простое. Вода - вещество таинственное и неизведанное и в данный момент тема изучения воды должна стать одной из самых интересных для большинства учёных мира.