Химия воды (Владимир Ерашов) / Проза.ру

            © Ерашов В.М.
      Вода на Земле самое простое и распространенное химическое соединение. Ее химическая формула Н2О. В этом соединении каждый атом кислорода связан двумя ковалентными связями с двумя атомами водорода, на каждый атом водорода одна ковалентная связь. Ковалентная связь в молекулах воды очень прочная, ее энергия составляет 498,7 кДж/моль. Вода в жизни всего живого, в том числе и человека, играет особую роль. Например, человек состоит более чем на 80% из воды. И вообще без воды жизнь человека не мыслима. А по сему, науке о воде человечество всегда уделяло достаточно большое внимание. Например, на данный момент доподлинно известно, что молекулы воды между собой способны связываться некой особой химической связью, эту связь назвали водородной связью. Энергия этой связи гораздо меньше ковалентной, но еще достаточно высока и лежит в диапазоне 20 – 160 кДж/моль. По ряду причин кристаллическую форму вещества гораздо легче изучать, чем жидкую, касается это и воды. На сегодняшний день кристаллические формы воды (лед) изучены с достаточной точностью. Установлено, что в структуре льда каждый атом кислорода связан с четырьмя соседними атомами водорода двумя ковалентными связями, то есть молекулы воды сохраняются и в структуре льда. А еще каждый атом кислорода дополнительно связан с двумя атомами водорода из чужих молекул двумя водородными связями. И таким образом возникает объемная кристаллическая структура льда. При 0 градусов Цельсия структуру льда начинает разрушать тепловое движение молекул. Сначала цельный лед дробится на мелкие льдинки, которые плавают в жидкой воде. И при достижении водой температуры 4 градусов Цельсия объемная структура воды практически исчезает полностью, об этом свидетельствует факт максимальной плотности воды. И так, при 4 градусах Цельсия объемная структура воды тепловым движением разрушена, но это совсем не значит, что вода раздробилась на отдельные молекулы, вовсе нет. Как говорит практика перехода большинства объемных структур в жидкое состояние, объемные структуры разрушаются, а линейные еще остаются. Это связано со свойством линейных структур лучше противостоять тепловому разрушению, чем объемных. Линейные структуры более гибки и тягучи, они выдерживают значительные деформации, тогда как объемные структуры хрупки и деформаций не выдерживают, разрушаются. Из жизни можно привести такой пример, тонкие прутики почти любого дерева достаточно гибки, они гнутся, но сразу не ломаются, а вот более толстые суки этого же дерева, менее гибки и ломаются при малейшем изгибе. При чем, чем толще сук, тем меньшую гибкость он допускает. Такая наука как сопромат эти свойства изучает и объясняет, но у нас статья про химию, а не сопромат, по сему в более глубокие дебри мы не полезем.
   И так, мы пришли к выводу, что выше 4 градусов Цельсия вода находится в жидком состоянии (при стандартных условиях), все объемные структуры воды разрушены, но линейные цепочки еще сохраняются. Формулу воды часто записывают в виде полимера(Н2О)n , подчеркивая тем самым, что воде свойственна полимерная структура, то есть существование линейных цепочек. В линейной структуре воды каждый атом кислорода связан по-прежнему с двумя атомами водорода ковалентными связями (молекулы воды не разрушены, они сохраняются), но с соседними молекулами воды атом кислорода связан одной водородной связью, а не двумя, как в кристаллической структуре. Одна водородная связь разрушилась, и объемные структуры исчезли, они преобразовались в линейные. В линейной структуре воды в водородных связях участвует один атом водорода из двух имеющихся в молекуле воды. Второй атом водорода как бы отброшен на «обочину», он со структурой связан только одной ковалентной связью, а в водородных связях не участвует. Назовем этот атом водорода условно свободным. Все, что описано до этого момента, общепризнанное учение о структуре воды, здесь пока мы не внесли ничего нового.
   А вот дальше следует чисто наше предположение:
ДВЕ ЛИНЕЙНЫЕ СТРУКТУРЫ В ЖИДКОЙ ВОДЕ СПОСОБНЫ СВЯЗЫВАТЬСЯ МЕЖДУ СОБОЙ ЧЕРЕЗ УСЛОВНО СВОБОДНЫЙ АТОМ ВОДОРОДА ПРОТОННОЙ СВЯЗЬЮ, ТО ЕСТЬ ОБРАЗОВЫВАТЬ ДУПЛЕТНУЮ ЛИНЕЙНУЮ СТРУКТУРУ.
   Перво на перво отметим, что в таком пока предполагаемом образовании гибкость дуплетной линейной структуры должна практически сохраниться на уровне простой линейной структуры, если и уменьшится, то очень незначительно. Это, если возвратиться к примеру с ветками дерева, мы толщину веток изменили не значительно. При чем, если объединение линейных структур в дуплет шарнирное (подвижное), то есть изгибу не препятствует, то и гибкость не нарушается. Вот и поищем такое соединение в дуплет двух линейных структур воды, когда гибкость не нарушается. Гибкость структуре нужна, чтобы противостоять тепловому движению без разрушения.
   Далее мы должны отклониться от непосредственного описания структуры жидкой воды, и привести некоторые сведения из теории воды общего плана.
   Сравнительно недавно было открыто существование двух форм воды - орто воды и пара воды. Эти формы воды отличаются друг от друга состоянием спинов протонов. Если в молекуле воды спины атомов водорода параллельны друг другу, то это орто вода, такая вода имеет нескомпенсированный магнитный момент и обладает слабыми магнитными свойствами.
Если спины атомов водорода в молекуле воды анти параллельны, то такая вода имеет пара форму и магнитными свойствами по части спинов водорода не обладает совершенно.
Ранее в других статьях мы выдвинули предположение, что спины атомов водорода могут образовывать магнитную связь как с соседним атомам водорода в своей молекуле, что досконально установлено, так и с протоном соседней молекулы воды. Наше предположение исходит из того момента, что протон за счет спина является элементарным магнитиком, а какая разница элементарным магнитикам, связан соседний магнитик химической связью со своей молекулой или чужой? Такую связь образуют электроны, протоны в ней не участвуют, а по сему магнитный спин протона волен образовывать магнитную связь с кем угодно, лишь бы партнер имел магнитные свойства.
То есть первая наша гипотеза состоит в том, что
В СТРУКТУРЕ ЖИДКОЙ ВОДЫ СПИНЫ ПРОТОНОВ МОГУТ ОБРАЗОВЫВАТЬ МАГНИТНУЮ СВЯЗЬ СО СПИНАМИ ПРОТОНОВ ИЗ СОСЕДНИХ МОЛЕКУЛ ВОДЫ.
Такая связь в предыдущих статьях нами названа ОРТО ПРОТОННОЙ.
Для полной картины нужно отметить, магнитная спиновая связь может быть пара протонной. Мы предполагаем, что воде есть и те и другие связи. Но мы упор делаем именно на орто протонную связь и как бы оставляем в тени пара протонную. Это сделано из тех соображений, что орто протонная связь придает воде определенные магнитные свойства, а пара протонная связь таких свойств не дает. Вот эти магнитные свойства воды, полученные от спинов протонов, как показывает практика, сообщают воде очень уникальные свойства и приводят к ряду крупных не ординарных эффектов. Такие эффекты призвана объяснять и изучать наша наука. Отсюда и не равноценное наше отношение к орто протонным связям и к пара протонным связям.
Изложим вторую нашу гипотезу:
   ПРИ ПЕРЕХОДЕ ОБЪЕМНОЙ СТРУКТУРЫ ВОДЫ (ЛЬДА) В ЛИНЕЙНУЮ СТРУКТУРУ ВОДЫ ВЫСВОБОЖДАЕТСЯ УСЛОВНО СВОБОДНЫЙ ВОДОРОД, ТО ЕСТЬ ТАКОЙ ВОДОРОД, КОТОРЫЙ КОВАЛЕНТНУЮ СВЯЗЬ СО СВОИМ КИСЛОРОДОМ СОХРАНЯЕТ, НО ВОДОРОДНУЮ СВЯЗЬ С ДРУГИМ АТОМАМ КИСЛОРОДА РАЗРУШИЛ, И МЫ ПРЕДПОЛАГАЕМ, ЧТО ДАННЫЙ ВОДОРОД СПОСОБЕН ОБРАЗОВЫВАТЬ ОРТО ВОДОРОДНУЮ СВЯЗЬ С ДРУГИМ АТОМАМ ВОДОРОДА ИЗ СОСЕДНЕЙ ЛИНЕЙНОЙ СТРУКТУРЫ.
   То есть, согласно нашим гипотезам, в жидкой воде могут образовываться замкнутые дуплетные линейные структуры с орто протонными связями, обладающие суммарным магнитным полем. Строение такой структуры показана на рисунке вверху статьи.
   Так как магнитные силовые линии любого постоянного магнитного поля всегда стремятся быть замкнутыми, то и предполагаемая дуплетная линейная структура должна стремиться к замкнутости. Следовательно, если наша логика верна, то большим массам воды должна быть свойственна вихревая структура. Вот мы и направили дальнейшие наши усилия на поиск замкнутых вихревых структур в океане. Благо тема геофизических сил в водах океана нам близка и понятна уже на ряду нескольких десятилетий. И на данную тему у нас написано достаточно много статей. Результатом же применения обсуждаемой структуры воды к водам океана стала статья «Новая физика океана».
Данная физика показывает, что линейная дипольная структура воды с магнитными орто протонными связями хорошо без сучка и задоринки ложится на накопленную обширную экспериментальную базу. А по сему, есть все основания считать, что выведенная теоретически линейная дуплетная структура воды с орто протонными связями достаточно широко распространена и на практике.
Кому не достаточно этих доказательств реального существования дуплетной линейной структуры жидкой воды с орто протонными связями и имеющей магнитные свойства приведем пример поиска подземных вод с помощью железного согнутого прутика. Этот пример однозначно указывает на существование воды с магнитными свойствами. А уж какую структуру имеет данная вода – вопрос отдельный. Предлагаемая наша структура однозначно магнитные свойства имеет. Если кто-то сможет предложить еще какую-то магнитную структуру воды, отличную от нашей, то флаг тому в руки. Предлагайте! А пока такая структура не предложена, просим пользоваться нашей.
Далее отметим, где появилась дуплетная линейная структура с орто протонными связями и магнитным потоком, велика вероятность притягивания других подобных структур. Эти структуры уже химическими связями связаться не могут, водород дуплетной структуры исчерпал возможности образования связей, но магнитное притяжение одно направленных магнитных потоков – вещь совершенно обыденная. В итоге объем воды пронижет магнитный поток пучка дуплетных линейных структур. А так как магнитный поток всегда стремится приобрести замкнутое состояние, то и появление вихрей воды, увлекаемых магнитным потоком, для воды явление совсем не редкое. По наличию таких вихрей в воде и можно косвенно судить о наличие в воде дуплетных линейных структур с орто протонными связями.
   Нельзя не отметить, что спины протонов могут менять энергию только квантами, то есть микроструктура воды с орто протонными связями квантовая. Это тоже нельзя упускать из виду. Хотя и электроны тоже квантовые частицы и все электронные связи квантовые, но это не мешает химикам говорить о электронных связях языком не занаученным, а достаточно простым, вводить условные обозначения и на каждом шагу квантовость не подчеркивать, а только вести о ней речь, когда изменяется энергия связи и вещество излучает или поглощает квант энергии. Такие переходы регулируются квантовой механикой и происходят в очень строгих диапазонах излучения. Все эти знания электронных связей можно перенести и на протонные связи. Иногда специалисты квантовой химии пытаются перетянуть одеяло на себя и приписывают химическим связям свойства своих буйных фантазий. Ничего нельзя принимать на веру легковесно. Самый хороший судья в таких ситуациях практика. Только проверенные практикой подходы могут приниматься на веру. Пока наша теория дуплетной линейной связи с орто протонным взаимодействием нигде с практикой не разошлась. Будем надеяться, что и не разойдется.
            Первоисточники
1. Справочник химика;
2. Другая справочная литература по химии;
3. Ерашов В.М. «Орто протонная связь» (статья)
4. Ерашов В.М. «Новая физика океана» (статья)

            13.02.2024г.