Сверхионизированная вода

Здравствуйте Олег. Интересна информация о сверхионизированной воде – принцип действия на загрязнители, на клетку, в конце концов возможность ее получения или ее аналоги. А то кроме сообщения Друнвало Мельхиседека ничего найти не могу. Если можете подскажите где найти или с кем связаться. Заранее благодарен, Ваш читатель, Денис.

Здравствуйте Денис!

Спасибо за интерес к нашему сайту! Как вы совершенно правильно заметили, про сверхионизированную воду действительно очень мало сообщений, поскольку это шарлатанство и псевдонаука, ничего общего не имеющее с наукой вообще.

Действительно, молекула воды, благодаря наличию короткоживущих водородных связей между атомами кислорода и водорода обладает способностью к ионизации.

Эти связи не химической природы. Они легко разрушаются и быстро восстанавливаются, что делает структуру воды исключительно изменчивой. Именно благодаря этим связям в отдельных микрообъемах воды непрерывно возникают своеобразные ассоциаты воды, её структурные элементы. Атом кислорода в воде имеет более высокую электроотрицательность электронов, чем водород и потому притягивает связующие электроны. Центр тяжести связывания между обоими находится в результате ближе у атома кислорода. Благодаря этому притягиванию кислород получает легкий отрицательный заряд, водород же, напротив, положительный, в результате чего возникает диполь, хотя атом извне остается электрически нейтральным.

Так происходит образование водородной связи, так как соседний атом водорода связывается с атомом кислорода, вследствие чего образуются кластеры, состоящие из множества молекул воды. В результате у воды возникают расходящиеся с теорией свойства.

Рис. Образование водородной связи

В 2002 году группе д-ра Хэд-Гордона методом рентгеноструктурного анализа с помощью сверхмощного рентгеновского источника Advanced Light Source (ALS) удалось показать, что молекулы воды способны за счет водородных связей образовывать структуры - "истинные кирпичики" воды, представляющие собой топологические цепочки и кольца из множества молекул.

Именно благодаря этим водородным связям вода – это совокупность беспорядочных постоянно рвущихся и образующихся водяных ассоциатов, где количество связанных в водородные связи молекул может достигать сотен и даже тысяч единиц.

Рис. Формирование отдельного кластера воды (компъютерное моделирование)

Водяные ассоциаты могут иметь самую разную форму, как пространственную, так и двухмерную (в виде кольцевых структур). В основе же всего лежит тетраэдр (простейшая пирамида в четыре угла). Именно такую форму имеют распределенные положительные и отрицательные заряды в молекуле воды. Группируясь, тетраэдры молекул H₂O образуют  разнообразные пространственные и плоскостные структуры. И из всего многообразия структур в природе базовой, судя по всему (пока лишь не точно доказанное предположение) является всего одна – гексагональная (шестигранная), когда шесть молекул воды (тетраэдров) объединяются в кольцо.

Такой тип структуры характерен для льда, снега, талой воды, клеточной воды всех живых существ.

Рис. 1. Кристаллическая структура льда (рисунок ниже)

В 1999 г. Станислав Зенин провёл совместно с Б. Полануэром (сейчас в США) исследование воды в ГНИИ генетики, которые дали интереснейшие результаты. Применив современные методы анализа, как-то рефрактометрического, протонного резонанса и жидкостной хроматографии исследователям удалось обнаружить полиассооциаты - "кванты" воды.

Согласно гипотезе С.В. Зенина вода представляет собой иерархию правильных объемных структур "ассоциатов" (clathrates), в основе которых лежит кристаллоподобный "квант воды", состоящий из 57 ее молекул, которые взаимодействуют друг с другом за счет свободных водородных связей. При этом 57 молекул воды (квантов), образуют структуру, напоминающую тетраэдр. Тетраэдр в свою очередь состоит из 4 додекаэдров (правильных 12-гранников). 16 квантов образуют структурный элемент, состоящий из 912 молекул воды. Вода на 80% состоит из таких элементов, 15% - кванты-тетраэдры и 3% - классические молекулы Н₂О.

Рис. Возможные кластеры воды

Объединяясь друг с другом, кластеры могут образовывать более сложные структуры:

Рис. Более сложные ассоциаты кластеров воды

Кластеры, содержащие в своём составе 20 молекулу оказались более стабильными.

Рис. Формирование кластера из 20 молекулы воды.

Так что ничего удивительного, экстраординарного и необычного, что вода обладает способностью к ионизации нет.

Схематически этот процесс ионизации можно написать так:

H₂O → H⁺ + OH^–

H₂O + H⁺ → H₃ O^- [H₃ O]^-_n и т.д. и т.п.

Однако, этот процесс во-первых, обратимый и наряду с ионизацией проходит диссоцияция воды. И во-вторых, согласно научным расчётам, только две молекулы из миллиона молекул воды находится в диссоциированном состоянии. Так что, никакое существующее ныне фантастическое электрическое устройство не способно увеличить концентрацию этих диссоциированных молекул в воде, так чтобы она вся состояла исключительно из ионизированной воды. Это по меньшей мере некорректно.

Одна из первых моделей воды – модель Фрэка и Уэна [Frank & Wen, 1957]. В соответствии с ней водородные связи в жидкой воде непрерывно образуются и рвутся, причем эти процессы протекают кооперативно в пределах короткоживущих групп молекул воды, названных “мерцающими кластерами”. Их время жизни оценивают в диапазоне от 10^-10 до 10^-11 с. Такое представление правдоподобно объясняет высокую степень подвижности жидкой воды и ее низкую вязкость. Считается, что благодаря таким свойствам вода служит одним из самых универсальных растворителей.

Ещё в далёком 1990 году чл.-корр. АН СССР Г.А. Домрачев (Ин-т металлоорганической химии РАН) и физик Д.А. Селивановский (Ин-т прикладной физики РАН) сформулировали гипотезу о существовании механохимических реакций радикальной диссоциации воды [Домрачев, 1995]. Они исходили из того, что жидкая вода представляет собой динамически нестабильную полимерную систему и что по аналогии с механохимическими реакциями в полимерах при механических воздействиях на воду поглощенная водой энергия, необходимая для разрыва Н-ОН, локализуется в микромасштабной области структуры жидкой воды. Реакцию разрыва Н-ОН связи можно записать так: (Н₂О)_n(Н₂О...H-|-OH) (Н₂О)_m + E(Н₂О)_n+1(H ) + ( OH) (Н₂О)_m, где “ E” обозначает не спаренный электрон.

Поскольку диссоциация молекул воды и реакции с участием радикалов H и OH происходит в ассоциированном состоянии жидкой воды, радикалы могут иметь громадные (десятки секунд и более) продолжительности жизни до гибели в результате реакций рекомбинации [Blough et al., 1990].

Таким образом, существуют достаточно убедительные свидетельства в пользу того, что в жидкой воде присутствуют весьма устойчивые полимерные структуры. И в этом нет ничего удивительного. Никому и в голову не приходило называть воду сверхионизированной.

В 1993 году американский химик Кен Джордан предложил свои варианты устойчивых “квантов воды”, которые состоят из 6 её молекул [Tsai & Jordan, 1993]. Эти кластеры могут объединяться друг с другом и со “свободными” молекулами воды за счет экспонированных на их поверхности водородных связей. Интересной особенностью этой модели является то, что из нее автоматически следует, что свободно растущие кристаллы воды, хорошо известные нам снежинки, должны обладать 6-лучевой симметрией.

Другая исследовательская группа Нильссона из синхротронной лаборатории всё того же Стенфордского университета, интерпретируя полученные экспериментальные данные как наличие структурных цепочек и колец, считает их довольно долгоживущими элементами структуры.

Несмотря на то, что разные модели предлагают отличающиеся по своей геометрии кластеры, все они постулируют, что молекулы воды способны объединяться с образованием полимеров. Но классический полимер – это молекула, все атомы которой объединены ковалентными связями, а не водородными, которые до недавнего времени считались чисто электростатическими. Однако в 1999 г. было экспериментально показано, что водородная связь между молекулами воды во льду имеет частично (на 10%) ковалентный характер [Isaacs E. D., et al.,1999]. Даже частично ковалентный характер водородной связи “разрешает”, по меньшей мере, 10% молекул воды объединяться в достаточно долгоживущие полимеры (неважно, какой конкретной структуры). А если в воде есть полимеры воды, то даже слабые воздействия на абсолютно чистую воду, а тем более ее растворы, могут иметь важные последствия.

Модель структурированной воды определяет почти все её аномальные свойства, имеющие огромное практическое значение - вода самое аномальное из всех известных природе веществ.

Вот собственно, в кратце вся наука. Ну а что по ту сторону науки, это к сожалению, не в моей научной компетенции.

Относительно псевдонаучных теорий, касающихся ионизованной воды подробно изложено на этих сайтах:

www.chem1.com/CQ/gallery.html

www.chem1.com/CQ/ionbunk.html

С уважением,

К.х.н. О. В. Мосин