Структура воды: новые экспериментальные данные
Кандидат химических наук Александр Смирнов, профессор МИРЭА.
Рис. 1. Структура воды при температуре 20 о С, размер по горизонтали — 400 мкм. Белые пятна — это эмулоны.
Воду принято рассматривать и как практически нейтральный растворитель, в котором протекают биохимические реакции, и как субстанцию, разносящую по телу живых организмов различные вещества. Вместе с тем вода — непременный участник всех физико-химических процессов и, в силу своей огромной важности, самое изучаемое вещество. Изучение свойств воды не раз приводило к неожиданным результатам. Казалось бы, какие неожиданности может таить в себе несложная реакция окисления водорода 2H2 + O2 → 2H2O? Но работы академика Н. Н. Семёнова показали, что реакция эта — разветвлённая, цепная. Было это более семидесяти лет назад, и про цепную реакцию деления урана ещё не знали. Вода в стакане, реке или озере не просто огромные количества отдельных молекул, а их объединения, надмолекулярные структуры — кластеры. Для описания структуры воды предложен ряд моделей, которые более или менее правильно объясняют только некоторые её свойства, а в отношении других противоречат эксперименту.
теоретически кластеры рассчитывают обычно только для нескольких сотен молекул или для слоёв вблизи межфазной границы. Однако ряд экспериментальных фактов свидетельствует, что в воде могут существовать гигантские, по молекулярным масштабам, структуры (работы члена-корреспондента РАН Е. Е. Фесенко).
В тщательно очищенной дважды дистиллированной воде и некоторых растворах нам удалось методом акустической эмиссии обнаружить и с помощью лазерной интерферометрии визуализировать структурные образования, состоящие из пяти фракций размерами от 1 до 100 мкм. Эксперименты позволили установить, что каждый раствор имеет свою, присущую только ему структуру (рис. 1, 2).
Надмолекулярные комплексы образованы сотнями тысяч молекул воды, сгруппированных вокруг ионов водорода и гидроксила в виде ионных пар. Для этих надмолекулярных комплексов мы предлагаем название «эмулоны», чтобы подчеркнуть их сходство с частицами, образующими эмульсию. Комплексы состоят из отдельных фракций размерами от 1 до 100 мкм, причём фракций, имеющих размеры 30, 70 и 100 мкм, значительно больше остальных.
Содержание отдельных фракций эмулонов зависит от концентрации ионов водорода, температуры, концентрации раствора и предыстории образца (рис. 3). В бидистиллированной воде при 4 о С комплексы плотно упакованы и образуют текстуру, напоминающую паркет. Как известно, вода при этой температуре имеет максимальную плотность. При повышении температуры до 20 о С в структуре воды происходят существенные изменения: количество свободных эмулонов становится наибольшим. При дальнейшем нагреве они постепенно разрушаются, число их уменьшается, и этот процесс в основном заканчивается при 75 о С, когда скорость звука в воде достигает максимума.
За счёт дальнодействия электростатических сил эмулоны в воде образуют довольно стабильную сверхрешётку, которая, однако, чутко реагирует на электромагнитные, акустические, тепловые и другие внешние воздействия.
Обнаруженные надмолекулярные комплексы непротиворечиво включают в себя все ранее полученные сведения об организации воды в нанообъёмах и позволяют объяснить многие экспериментальные факты, которые не имели стройного, логичного обоснования. К ним относится, например, образование «парящего водяного мостика», описанного в ряде работ.
Суть эксперимента заключается в том, что если поставить рядом два небольших химических стакана с водой, опустить в них платиновые электроды под постоянным напряжением 15—30 кВ, то между сосудами образуется водяная перемычка диаметром 3 мм и длиной до 25 мм. «Мостик» парит длительное время, имеет слоистую структуру, и по нему происходит перенос воды от анода к катоду. Этот феномен и все его свойства — следствие наличия в воде эмулонов, которые, по-видимому, обладают дипольным моментом. Можно предсказать и ещё одно свойство явления: при температуре воды выше 75 о С «мостик» не возникнет.
Легко объясняются и аномальные свойства талой воды. Как отмечалось в литературе, многие свойства талой воды — плотность, вязкость, электропроводность, показатель преломления, растворяющая способность и другие — отличаются от равновесных параметров. Сведéние этих эффектов к удалению из воды дейтерия в результате фазового перехода (температура плавления «тяжёлого льда» D2O 3,82 о С) несостоятельно, поскольку концентрация дейтерия крайне незначительна — один атом дейтерия на 5—7 тыс. атомов водорода.
Изучение плавления льда методом акустической эмиссии позволило впервые установить, что после полного расплавления льда талая вода, находящаяся в метастабильном состоянии, становится источником акустических импульсов, что служит экспериментальным подтверждением образования в воде надмолекулярных комплексов (рис. 4).
Эксперименты показывают, что талая вода на протяжении почти 17 часов может находиться в активном метастабильном состоянии (после плавления льда его микрокристаллики сохраняются только доли секунды и совсем не определяют свойства талой воды). Это загадочное явление объясняется тем, что при разрушении гексагональной кристаллической решётки льда резко меняется структура вещества. Кристаллы льда разрушаются быстрее, чем перестраивается в устойчивое равновесное состояние образовавшаяся из него вода.
Уникальность фазового перехода лёд↔вода заключается в том, что в талой воде концентрация ионов водорода H + и гидроксила OH – непродолжительное время сохраняется неравновесной, какой она была во льду, то есть в тысячу раз меньшей, чем в обычной воде. Через некоторое время концентрация ионов H + и OH – в воде принимает своё равновесное значение. Поскольку ионы водорода и гидроксила играют решающую роль в формировании надмолекулярных комплексов воды (эмулонов), вода на некоторое время остаётся в метастабильном состоянии. Реакция её диссоциации H2O → H + + OH – требует значительной затраты энергии и протекает очень медленно. Константа скорости этой реакции составляет всего 2,5∙10 –5 c –1 при 20 о С. Поэтому время возвращения талой воды в равновесное состояние теоретически должно составлять 10—17 часов, что и наблюдается на практике. Исследования динамики изменения концентрации ионов водорода в талой воде во времени подтверждают это. Необычные свойства талой воды служат причиной разговоров о «памяти» воды. Но под «памятью» воды следует понимать зависимость её свойств от предыстории и ничего больше. Можно разными способами — замораживанием, нагреванием, кипячением, обработкой ультразвуком, воздействием различных полей и др. — перевести воду в метастабильное состояние, но оно будет неустойчивым, недолго сохраняющим свои свойства. Оптическим методом мы обнаружили в талой воде присутствие лишь одной фракции надмолекулярных образований с размерами 1—3 мкм. Возможно, что пониженная вязкость и более редкая пространственная сетка из эмулонов в талой воде увеличивают растворяющую способность и скорость диффузии.
Реальность существования эмулонов подтверждает классический метод термического анализа (рис. 5). На графике наблюдаются чётко выраженные пики, свидетельствующие о структурных перестройках в воде. Наиболее значимые соответствуют 36 о C — температуре минимальной теплоёмкости, 63 о C — температуре минимальной сжимаемости, и особенно характерен пик при 75 о C — температуре максимальной скорости звука в воде. Их можно трактовать как своеобразные фазовые переходы, связанные с разрушением эмулонов. Это позволяет сделать вывод: жидкая вода — очень своеобразная дисперсная система, включающая как минимум пять структурных образований с различными свойствами. Каждая структура существует в определённом, характерном для неё температурном интервале. Превышение температуры над пороговым уровнем, критичным для данной структуры, приводит к её распаду.
Зацепина Г. Л. Физические свойства и структура воды. — М.: Изд-во Московского университета. — 1998. — 185 с.
Кузнецов Д. М., Гапонов В. Л., Смирнов А. Н. О возможности исследования кинетики фазовых переходов в жидкой среде методом акустической эмиссии // Инженерная физика, 2008, № 1, с. 16—20.
Кузнецов Д. М., Смирнов А. Н., Сыроешкин А. В. Акустическая эмиссия при фазовых превращениях в водной среде // Российский химический журнал — М.: Рос. хим. об-во им. Д. И. Менделеева, 2008, т. 52, № 1, с. 114—121.
Смирнов А. Н. Структура воды: новые экспериментальные данные. // Наука и технологии в промышленности, 2010, № 4, с. 41—45.
Смирнов А. Н. Акустическая эмиссия при протекании химической реакции и физико-химических процессов // Российский химический журнал. — М.: Рос. хим. об-во им. Д. И. Менделеева, 2001, т. 45, с. 29—34.
Смирнов А. Н., Сыроешкин А. В. Супранадмолекулярные комплексы воды // Российский химический журнал. — М.: Рос. хим. об-во им. Д. И. Менделеева, 2004, т. 48, № 2, с. 125—135.
Подробности для любознательных
Как возникает «мостик»
Образование «водяного мостика» описано в работах нидерландского физика Элмара Фукса с коллегами[1, 2].
В две стоящие рядом небольшие ёмкости с водой погружают платиновые электроды и подают на них постоянное напряжение 15—20 кВ. На фотографиях из [1] отчётливо видно, что вначале в анодном стакане, а затем и в катодном на поверхности воды возникают возвышения, которые сливаются, образуя между ёмкостями водяную перемычку круглого сечения диаметром 2—4 мм. После этого стаканы можно отодвинуть один от другого на 20—25 мм. Перемычка существует довольно долго, образуя «парящий водяной мостик». Вдоль «мостика» перетекает вода. Концы «мостика» разноимённо заряжены, поэтому вода в ёмкостях приобретает различные значения рН: 9 и 4. «Мостик» состоит из тонких струек; при поднесении к нему заряженной стеклянной палочки он расщепляется на несколько рукавов. Высокая техника эксперимента позволила зарегистрировать движение шаровидных образований по поверхности «водяного мостика» [2].
Объяснить этот эффект доктор Э. Фукс не смог, но ряд наблюдавших его исследователей склонны считать эффект следствием возникновения сверхтекучести, изменения соотношений количеств орто- и парамолекул воды (с параллельными и антипараллельными спинами соответственно) или притяжения дипольных молекул воды. Но ни один из этих вариантов объяснений не представляется убедительным. А обнаруженные гигантские надмолекулярные комплексы размерами до 100 мкм — эмулоны — вполне подходят на роль элементов «мостика». Возникновение на нём сферических образований, например, можно объяснить потерей устойчивости нитями из эмулонов и выталкиванием некоторых из них на поверхность «мостика», по которой они станут перемещаться к одному из электродов.
1. Elmar C. Fuchs et al. The floating water bridge, J. Phys. D: Appl. Phis. 40 (2007) 6112 — 4.
2. Elmar C. Fuchs et al. Dynamic of the floating water bridge, J. Phys. D: Appl. Phis. 41 (2008) 185502 (5pp).
Источник
Влияние слов на воду
Прочитав статью вы узнаете:
Вода занимает около 2/3 поверхности земного шара. При этом ее возможности до сих пор не до конца изучены. Многие ученые придерживаются мнения, что она настолько уникальна, что способна воспринимать наши чувства и трансформировать их в особый информационный код.
Влияние слов на кристаллы воды может быть разным. При определенном воздействии, в том числе эмоциональном или негативном, молекулы приобретают разную структуру.
Влияние слов на воду
Ученые многих стран пытались доказать необычное влияние слов на воду. Например, американский исследователь Перл Лаперла проводил эксперимент с кровью. Он брал ее из пальца и наблюдал за каплей под микроскопом. Кровяные тельца потеряли электрический заряд, что говорит о наличии серьезных заболеваний. После этого пациент выпивал структурированную жидкость, и у него вновь брали кровь на анализ.
Опыт показал, что клетки восстановили электрический заряд и вновь начали переносить кислород.
Еще один эксперимент связан с мнением ученых о том, что большее число тяжких преступлений происходит в тех регионах, где население много сквернословит. Исследователи доказали отрицательное влияние мата на воду. Для этого использовали зерна пшеницы, которые обработали разными растворами. Их поместили в колбы в зависимости от того, какие фразы произносили:
- молитва;
- бытовая брань;
- мат с выраженной агрессией.
Через несколько дней колбы проверили, и оказалось, что в первом случае проросли практически все зерна. Во второй партии ростки дали чуть меньше половины зерен, а в третьей – только 15%. В колбах, где использовалась жидкость с агрессивным матом, к тому же появилась плесень.
В ходе разных экспериментов специалисты пришли к выводу, что добрые слова сильнее злых. Структуру воды достаточно сильно меняют положительные эмоции людей.
Как музыка влияет на воду
Едва воздействие фраз разной эмоциональной направленности было принято мировым сообществом, как ученые огорошили очередной новостью – музыка тоже оказывает действие на жидкость.
Специалисты экспериментировали с классическими произведениями. Например, после прослушивания «Лебединого озера» кристаллы образовали структуры красивейших форм, словно пытались передать мелодичность музыки. Во время звучания «Времен года» молекулы принимали разные очертания, в зависимости от того, какое время года передавал скрипичный концерт.
Одновременно с этим опытным путем доказали отрицательное воздействие рок-музыки. Когда исследователи включали хеви-метал, кристаллы приобретали неправильную форму.
Некоторые ученые считают, что порядок строения молекул зависит от волны колебаний электронов атомного ядра. Классическая и рок-музыка создают разный магнитный резонанс, который влияет на очертания кристаллов.
Именно поэтому при помощи музыкальных произведений можно заложить в воду определенный информационный код, который будет нести положительные эмоции или, напротив, отрицательные.
Воздействие молитвы на воду
В религиях разных народов существует традиция читать молитву перед едой. Наши предки не имели никакой доказательной базы и делали это интуитивно. Зато сегодня опыты доказывают, что молитва создает красивые ясные вибрации в кристаллах воды. Поэтому крайне важно садиться за стол в хорошем настроении.
В летописях древнего Китая существует легенда об отшельнике, который избавил страну от эпидемии страшного заболевания. Монах прочитал молитву, и болезнь отступила. Современные ученые считают, что ему помогла вера и положительный настрой.
Сегодня доказано, что истинная вера создает вибрацию любви и в некоторых случаях помогает вылечить серьезные заболевания. Святая вода содержит сильную устойчивую структуру и передает свой заряд другим молекулам. Вера, сосредоточенная в молитве одного человека, может зарядить положительной энергией не один литр жидкости, а эмоции группы людей могут творить чудеса.
Так, в исторических хрониках описан случай, когда по оговору арестовали монаха. В течение полутора месяцев священнослужителю давали лишь кусок хлеба и немного испорченной воды ежедневно. Однако монах не только не заболел, но и стал здоровее. Он рассказал, что каждый раз произносил молитву, прежде чем выпить испорченную жидкость.
Исследования доктора Масару Эмото
Наибольший вклад в результаты исследований внес японский ученый Масару Эмото. Он провел десятки опытов, о которых поведал мировой общественности. Книга Масару Эмото «Энергия воды» стала бестселлером.
Самым известным его экспериментом является опыт с рисом. Он поместил его в 3 разных банки и залил водой. В течение месяца он произносил разные слова.
- В банке, которой ученый говорил «Спасибо», зерна забродили.
- Для второй колбы предназначалась нелестная фраза «Ты – дурак». В ней рис начал чернеть.
- Третью банку вообще игнорировали, и рис загнил.
Интересные факты связаны с макроисследованиями доктора Эмото. Он фотографировал кристаллы жидкости, воздействуя на нее при помощи разной информации. На положительно заряженные фразы молекулы реагировали хорошо. Кристаллы приобретали форму цветочных бутонов. При слове «счастье» они напоминали ограненные бриллианты.
Во время отрицательного воздействия молекулы теряли красивую форму и приобретали неправильные очертания. В ходе опытов выяснилось, что кристаллы образуются только в ответ на положительные эмоции.
Не имело значения, на каком языке произносили слова или фразы. Вода будто понимала все, что ей говорят. Это убедило Масару Эмото в том, что негативные эмоции могут причинять реальный вред.
Последователи исследований
Ученые еще долго пытались опровергнуть результаты работ японца. Однако многочисленные эксперименты лишь подтвердили то, в чем давно уверился Эмото – живая вода понимает слова и реагирует на них, как любое живое существо.
Во время одного опыта раствор из одной емкости делили на две части. Влияние при помощи слов оказывали только на одну колбу, после чего ставили ее в отдалении от второй. Оказалось, что жидкость из другой емкости приобретала ту же структуру, что и в первой.
Похожее исследование, но в гораздо больших масштабах, провели в 2005 г. Одного человека отправили в Москву, второго – в Южную Америку. Их разделяло расстояние в 15 тыс. км. Ученые так и не смогли объяснить, каким образом испытуемые смогли настроиться на одну волну. Тем не менее приборы зафиксировали одинаковые показатели пульса, дыхания и мозговых процессов.
Неоднократно повторяли и известный эксперимент с рисом. Каждый раз тот рис, к которому обращались с положительно заряженными словами, давал всходы, а негативно направленные колбы покрывались плесенью.
Ученые сходятся во мнении, что все действия человека непосредственно влияют и на него, и на окружающих, и на весь мир в целом. Мы можем не понимать, как устроен этот процесс, однако опыты, проведенные с жидкостью, говорят о том, что природа функционирует как единый организм.
Для нашей планеты воды является основой жизни. Естественно, что именно она образует информационные потоки, способные оказать пагубное или положительное воздействие на все живое. Чаще используйте добрые слова и старайтесь испытывать положительные эмоции. Тогда вы сможете почувствовать, как окружающий мир меняется в лучшую сторону.
Источник
