110
ВЫВОДЫ О СТРОЕНИИ И СВОЙСТВАХ ВОДЫ
Вода в нормальных условиях находится в двух относительно крупных фазовых
состояниях.
Первое фазовое состояние, которому соответствует первая рыхлая структура,
представляет собой ассоциаты из молекул воды, связанных водородными связями.
Ассоциат может содержать от двух до двенадцати молекул НОН. Считаем, что
магнитное поле Земли оказывает влияние на фазовое состояние вещества. В этой
связи в жидкой воде ассоциат может иметь в своём составе не более двенадцати
молекул НОН. Малые ассоциаты (структуры) могут представлять собой цепочки
состоящие из 2-5 молекул воды.
Различие в энергии связи двух ОН-групп в молекуле НОН, приводит к
образованию
асимметричных
Н-связей
и
к
искажению
симметричного
тетраэдрического построения в Н-ассоциатах. Молекулы НОН могут быть связаны
как двумя Н-связями, так и одной Н-связью, при этом вторая ОН-группа молекулы
НОН остаётся свободной.
Вполне возможно существование отдельных самостоятельных молекул НОН,
свободно перемещающихся между разнообразными структурами. Скорее всего, такие
молекулы, попадая в термо-барические флуктуации подвергаются автодиссоциации на
кислотный атом Н и электронейтральную отрицательно полярную ОН-группу,
которые и обеспечивают слабую электропроводность чистой воды.
Второе фазовое состояние обязано наличию плотных структур, состоящих из
кластеров составленных из 2-6 молекул НОН, взаимодействующих между собой
своими атомами кислорода, путём образования квадруполь-квадрупольных связей. К
молекулам воды в составе плотного кластера могут присоединяться с помощью Н-
связей разнообразные ассоциаты.
Количество плотных кластеров составляет 9-10 % от общего объёма воды; это
как раз тот объём, на который увеличивается замёрзшая вода. Геометрия плотных
кластеров не позволяет им встроиться в тетраэдрическую объёмную сетку Н-
ассоциатов, из которых и формируется гексагональная структура льда с большим
количеством пор или пустот, из которых при замерзании были вытеснены малые
структуры и отдельные молекулы НОН. За счет этого лёд становится легче воды,
что и позволяет ему плавать на поверхности воды.
Жидкое состояние воды не является монолитным. В жидкой воде (как и в
любой другой жидкости) между постоянно перемещающимися различными
структурами имеются пустоты, в которых происходит абсорбция различных газов,
при их растворении в воде. О наличии пустот в жидкой воде свидетельствуют семь
или более типов льда с плотностью более 1 см
3
/г, полученного из воды при
увеличении на неё давления.
Вода при нормальных условиях представляет собой сочетание крупных и
малых структур (форм). Крупные Н-ассоциаты представляют собой объёмную
трехмерную сетку (решетку) с асимметричными Н-связями и частично
заполненными пустотами, которая непрерывно деформируется. Крайние молекулы,
особенно те, которые связанны с Н-ассоциатом одной Н-связью легко отщепляются
от него и, двигаясь самостоятельно, могут присоединиться к другим ассоциатам.
Постоянно идёт перемещение малых структур (форм) и отдельных молекул НОН в
пустоты как Н-ассоциатов, так и плотных кластеров, а так же в пустоты между
ассоциатами. Подвижность малых форм и деформация крупных структур
объясняется небольшой энергией водородных связей между молекулами воды; тем
не менее, экспериментально установлено, что в паре при 300 °С присутствуют
димеры из молекул воды [10].
Все аномальные свойства воды объясняются одновременным присутствием
двух фазовых состояний и различных малых структур, построенных из нескольких
молекул НОН.