water-01

Вода постепенно раскрывает свои тайны
Странности воды обращали на себя внимание давно. Десятки ученых в разных странах ломали головы над загадками ее поведения, и их труды не пропали даром. Теперь можно ска­зать, что мы знаем о воде достаточно много, хотя далеко не все.
Оказалось, что в основе всех ее неожиданных свойств ле­жит особое строение молекулы. На первый взгляд, она эле­ментарно проста: один атом кислорода и соединенные с ним два атома водорода. Однако молекула воды имеет единствен­ную строгую конструкцию. С обеих сторон атом кислорода соединен атомными связями с двумя атомами водорода, образующими между собой угол 105°.
Получается, что молекула имеет одну сторону кислород­ную, а другую — водородную. В результате на кислородном конце вследствие неполного уравновешивания электронов всегда возникает отрицательный заряд, а на водородном — положи­тельный. Таким образом, молекула воды имеет два полюса, заряженных противоположно. Ученые назвали ее актив­ным диполем («ди»—два).
Этот особый активный диполь ведет к образованию проч­ных связей между молекулами, где плюсовая (положительная) сторона соединяется с минусовой (отрицательной). Для разрыва этой связи требуется весьма значительная энергия. Вот почему вода при обычных условиях жидкость, а для ее испа­рения необходима затрата огромной энергии.
Вскоре было открыто, что молекулы воды соединяются еще дополнительными связями, получившими название водородных. Они появляются потому, что электроны, входящие в состав атома водорода, не удовлетворяются только взаимодействием со своим атомом кислорода, а стремятся воздействовать на соседние кислородные атомы. Водородные связи — это, иными словами, экспансия электронов водородных атомов. В резуль­тате молекулы воды оказываются прочно связанными друг с другом. Внутри водной массы возникает давление, достигаю­щее 15—20 тыс. атм. Вот и объяснение, почему вода практи­чески несжимаема.
Так устроена молеку­ла воды (О — атом кислорода, Н — атом водорода)
Но это еще не все. Молекулы воды стремятся расположить­ся в определенном порядке или, по-иному, — образовать струк­туры. Правда, тепловые движения стараются противодейство­вать этому. Они заставляют молекулы непрерывно двигаться, нарушают порядок их размещения.
Работами многих исследователей установлено одно удиви­тельное обстоятельство — внутренняя структура воды оказыва­ется очень близкой структуре льда. Здесь каждая молекула воды окружена четырьмя другими молекулами воды. Между ними имеются пустоты. Чем их больше, тем меньше плотность льда и воды. При расплавлении льда эта структура начинает изменяться, количество пустот уменьшается, и плотность воды возрастает. Вот и объяснение, почему уменьшается плотность воды при охлаждении.




Было выяснено, что на структуру воды влияет многое: со­держание растворенных веществ, наличие нерастворимых со­единений, формы занимаемого водой объема и другие факторы. Все эти особенности порождают разнообразие структуры воды. Ученые объясняют многие странности воды ее структурными особенностями.
Работами Б. А. Дерягина и других исследователей обнару­жено существование очень странной аномалии воды в тонких капиллярах диаметром менее 0,001 мм. У нее во всем интер­вале температур коэффициент трения остается постоянным, что не присуще обычной воде. Да и плотность ее на 40 % выше, чем у обычной воды. Б. А. Дерягин назвал эту сверхплотную воду водой II.
Ученые спорят о причинах появления подобной воды. При­рода ее остается пока неясной. Можно ожидать, что в земной коре, в глинистых породах с тончайшими порами, эта во­да II имеет широкое распространение.
А как решается загадка «магнитной» воды, о которой мы рассказывали в предыдущем разделе? И здесь идут поиски. Предпринимаются попытки объяснения этого феномена с позиций особой структуры воды. Ученые Казанского универси­тета считают, что в магнитном поле изменяется ориентация ядерных спинов (вращения) водорода в молекуле воды, т. е. причина здесь кроется в тонких изменениях в молекуле воды, происходящих на атомном уровне.
О. И. Мартынова, Б. Т. Чугаева и Е. А. Леонтьева объяс­няют особенности «магнитной» воды присутствием в природ­ных растворах окислов железа и их гидратов. Намагничи­вание последних и обусловливает ее особые свойства. Идет научный спор, который должен привести к решению этой задачи.
Ученые ищут и находят. Постоянно расшифровываются одна за другой загадки воды. И недалеко то время, когда все ее тайны будут раскрыты.

Print Friendly

Это интересно: