Научные исследования структурированной воды

Поскольку достоверная научная информация о физических свойствах и природе структурированной воды до недавнего времени полностью отсутствовала, было предпринято несколько аналитических и экспериментальных лабораторных работ в этой области. Первые же опыты по измерению физических свойств простой воды, взятой из под крана, и физических свойств структурированной воды принесли неожиданные результаты. В частности обнаружилось, что обычная вода, состоящая из одной - четырёх молекул воды и структурированная вода, с образовавшимися кластерами, состоящими из девятьсот двенадцати молекул воды, обладают совершенно одинаковыми физическими свойствами. Однако такие результаты противоречат существующим на сегодняшний день и хорошо изученным физическим законам поведения воды. Собственно именно эти результаты лабораторных работ и стали причиной появления данного обзора по свойствам и природе структурированной воды.

Процесс структурообразования воды.

В то время как процесс информационного структурообразования воды на сегодняшний день изучен очень плохо, процесс естественной агрегации её молекул изучен уже давно и довольно основательно. В частности установлены соотношения взаимодействия молекул воды и условия, при которых они возникают. Например, давно известно, что в нормальных условиях (при температуре до +10 - +30 градусов Цельсия), молекулы воды, благодаря своим электростатическим водородным связям объединяются в агрегаты типа (Н2О)n, (Рисунок 1). При этом среднее значение n, при температуре воды до +20 градусов Цельсия, может варьироваться от одного до четырёх. Такое значение коэффициента n означает, что каждая молекула воды может быть связана от одной до четырёх соседних молекул.

Рисунок 1. Структура молекулы воды.

Рисунок 2. Образование кристаллов льда воды.

Сторонники теории об информационно структурированной воде частенько необоснованно делают акцент на некоторые аномальные и загадочные, сугубо с их точки зрения, свойства этой воды. В частности, в качестве примера таких свойств приводится различие физических свойств простой воды Н2O и её молекулярного двойника - сероводорода Н2S (рисунок 4). Аномальность и загадочность заключается в том, что при почти идентичном молекулярном строении, сероводород, в нормальных условиях, находится в газообразном состоянии, в то время как вода - в жидком. Именно это различие нормальных состояний между водой и сероводородом вызывает некое недоумение в псевдонаучных кругах, и позволять наделять воду некими особыми и загадочными свойствами. На самом деле такое различие состояний воды и сероводорода вполне естественно и вызвано тем, что сероводород, по сравнению с водой, имеет сравнительно более низкую степень естественной агрегации. Такое свойство сероводорода приводит к тому, что температура его кипения составляет -60 градусов Цельсия, в то время как температура кипения воды составляет +100 градусов Цельсия. Поэтому в нормальном для нас состоянии, то есть при температуре от  +10 градусов Цельсия до + 30 градусов Цельсия, сероводород становится газообразным, в то время как вода остаётся в жидком состоянии.

Известно, что диэлектрические свойства любого вещества напрямую зависят от размеров элементарных частиц этого вещества (например, от размера молекул этого вещества) и от степени их ориентированности в электрическом поле. Вода, состоящая из одной - четырёх молекул, имеет диэлектрическую проницаемость равную восемьдесят одной единице, а тангенс диэлектрических потерь такой воды обычно находится в пределе от одной десятой до пяти десятых единиц. Согласно формуле Ланжевена - Дебая, которая связывает диэлектрическую проницаемость полярных диэлектриков с дипольным моментом составляющих его молекул, диэлектрические свойства воды, связанные с временем релаксации молекулы воды, пропорциональны третьей степени радиуса её частиц.

Рисунок 3а. Формула Дебая

Где М - молекулярная масса, r - плотность вещества, Т - абсолютная температура, a0 - электронная поляризуемость молекул, Е - электрическое поле, р2/3kT - ориентационная поляризуемость молекул вещества.

Броуновское движение и разрывы водородных связей

Одновременно с процессом агрегатного структурирования воды и разрыва водородных связей молекул воды (разрыв водородных связей происходит при энергии флуктуаций Броуновского движения равной 25 кДж/моль), в ней происходит разрушение образовавшихся ранее агрегатов. Именно поэтому в обычной воде, взятой из-под крана или из речки, агрегатировано не более половины от общего числа её молекул. При значительном снижении температуры воды, энергия флуктуаций Броуновского движения снижается, уменьшаются и разрывы водородных связей между её молекулами. Следствием снижения температуры энергии Броуновского движения и разрывов водородных связей является возрастание агрегации и образование сплошных кристаллов льда, и вода переходит в твёрдое состояние (Рисунок 2).

Перечисленные выше процессы хорошо изучены и протекают в строгом соответствии с известными физическими законами. Каких либо дополнительных отклонений в этих процессах, до сегодняшнего дня, не было обнаружено. Поэтому заявления сторонников информационно структурированной воды о содержании в такой воде крупных кластеров с содержанием девятьсот двенадцати молекул, вызывают справедливые сомнения, поскольку столь крупные образования в воде были бы моментально обнаружены учёными при множественных и многократных опытах с водой. Такие утверждения тем более не вызывают никакого доверия, поскольку высказываются голословно, без всякого научного доказательства.

Рисунок 3. Молекула углеводорода, заключенная в клатрате воды

Клатрат

Кроме множества других видов структурированной воды, существует ещё один из видов такой воды - это клатрат (Рисунок 3). Иногда сторонники энергоинформационной структурированной воды клатратом называют многомолекулярные информационные структуры. Но такое представление о клатрате ошибочно, поскольку он не имеет ни какого отношения к кластерам, описанным выше, а является довольно специфичным молекулярным образованием, принципиально отличным от всех других видов образований в структурированной воде. 

Собственно клатрат - это специфичное соединение, которое образовано молекулами воды и молекулами другого вещества. При этом молекулы воды обволакивают (гидратируют) моно слоем молекулы другого вещества без образования валентных связей. Вещество как бы попадает вовнутрь шарика, оболочка которого его обволакивает и состоит из молекул воды. Такие клатерные соединения вода способна образовывать со множеством углеводородных соединений. Одна из таких разновидностей клатерного соединения представлена на рисунке №3. На рисунке показана молекула углеводорода, которая окружена моно слоем молекул воды. Многие известные водные эмульсии представляют собой не что иное, как гидратные клатеры. Вода, кроме углеводородных соединений, способна образовывать клатерные соединения и с некоторыми благородными газами, например, такими как гидраты Xe ˙ 6H2O, Kr ˙ 6H2O, Ar ˙ 6H2O.

Рисунок 4. Молекула воды и сероводорода.

Вода под квантово-силовым микроскопом

Следует отметить ещё один любопытный факт. Совсем недавно группа заинтересованных ученых провела тщательное экспериментальное исследование воды и её молекулярной структуры при помощи квантового - силового микроскопа. Такой микроскоп ещё называют «туннельным». Суть этого уникального эксперимента заключался в том, чтобы зарегистрировать энергию столкновения связанных агрегатов воды со специальным датчиком - щупом, который при помощи специального устройства перемещался под водой (Рисунок 5-а). По величине выделенной энергии, при помощи компьютера, определялись размеры и структура частиц, с которыми столкнулся датчик - щуп.

Рисунок 5. Структура воды под атомным силовым микроскопом.

Практические исследования воды при помощи туннельного микроскопа подтвердили теорию о том, что при нормальных  температурных условиях в составе воды отсутствуют укрупнённые молекулярные комплексы. Но, те же исследования выявили ряд интересных фактов, в частности тот факт, что при нормальных температурных режимах у стенок сосуда, в котором содержится вода, образуются линейные молекулярные цепи молекул воды, которые располагаются перпендикулярно стенкам сосуда и содержат в себе до тридцати молекул (Рисунок 5-б). Наличие таких длинных молекулярных цепей объясняется тем, что на стенках сосуда в обычных условиях образуются статические электронные заряды, которые и принуждают молекулы воды выстраиваться в такие длинные молекулярные цепочки. При этом, чем больше статический заряд на стенках сосуда, тем больше образуется цепочка из молекул воды.

Отсутствие таких длинных молекулярных цепочек в самой толще воды объясняется тем, что в ней присутствует разрушающий такие цепочки фактор Броуновских флуктуаций. Ближе к стенкам сосуда, Броуновские флуктуации компенсируются наличием на стенках статического напряжения. Поэтому и происходит выстраивание молекул воды в такие длинные цепи. Больше никаких интересных фактов исследование воды при помощи туннельного микроскопа не принесло. Так же не было обнаружено никаких более - менее крупных агрегатных образований, не смотря на упорные утверждения сторонников структурированной воды. В качестве доказательства, что в воде всё таки могут присутствовать такие образования, сторонники структурированной воды приводят снимок, сделанный ими однажды в ходе исследования структурированной воды при помощи растового микроскопа (Рисунок 7).

Рисунок 7. Вид пленки воды, сделанный сторонниками структурированной воды, под растровым электронным микроскопом.