Связи Ван-дер-Ваальса в структуре жидкой воды

В гомеопатии специфическое вещество (животного, минерального или растительного происхождения) добавляется к жидкости (воде или воде с этанолом). Таким образом, критики гомеопатии должны доказать идентичность структуры приготовленного средства и исходного растворителя.

Ключевое допущение этой модели (не понятое другими исследователями в течение семи или восьми десятилетий), что структура всех стекол «гомогенна» в той же степени, как у кристаллов. Структура воды в значительной степени была областью химиков, и читатель должен понимать различия в языке и подходе между этими двумя научными сообществами.

В трехмерном пространстве было бы видно, что эти многогранники («молекулы») не разделены полностью, а определенным образом связаны друг с другом. Так называемая зернограничная структура не кристаллическая (а стекловидная, подобная жидкости), и сразу видно, что все атомы перестают идти точно один за другим. Заметьте, что все отдельные атомы выстроены в линии в разном порядке в соответствии со структурой.

Связи Ван-дер-Ваальса в структуре жидкой воды

Таким образом, вода — идеальный объект для изучения малых и больших изменений всех основных термодинамических переменных. Из известных конденсированных веществ, вода, возможно, легче всех изменяет свое состояние. Например, в двухфазной коллоидной системе разделенная фаза может иметь неодинаково развитую поверхность во всех ее частях.

Изменения параметров воды, соответствующие многоструктурной модели

Часто полагают, что различные образования и структуры в обычных жидкостях (таких, как вода) при взбалтывании полностью перемешиваются — «мгновенно» или в течение секунд. В данной работе сделана попытка рассмотреть литературу по структуре воды через призму материаловедения, поэтому был сделан фокус именно на этой литературе. В этой статье мы привели возможные объяснения изменения структуры воды благодаря давлению и нанопузырям, возникающим в процессе суккуссии.

Эта работа ни в коем случае не касается клинической эффективности какого-либо гомеопатического средства. По запросу «структура жидкой воды» «Гугль» выдает примерно 8 миллионов ссылок, а по запросу «структура воды» в два раза больше. Любое дополнение в эту обширную массу знаний едва ли будет существенным.

Сложность состоит не в том, что в маловязких жидкостях происходит непрерывное быстрое движение содержащихся в ней атомов и/или молекул. Такой эффективный инструмент, как XRD, совершенно непригоден для всех некристаллических (т.е. апериодических) веществ, твердых или жидких.

Поэтому ниже критической температуры совершенно очевидно существование двух фаз с различными структурами, которые стабильны вместе «навсегда». Рис. 4 показывает взятую из этих работ фазовую диаграмму S с отчетливыми фазовыми областями для нескольких отличающихся жидкостей. Справа — область стабильной жидкости, в которой наблюдаются по меньшей мере 5 различных жидких структур, разделенных фазовыми границами.

Иллюстрирующие это примеры существуют в некоторых обычных кристаллических веществах

Вездесущность наномасштабной гетерогенности в структуре многих жидкостей с ковалентными связями. Рой в обзоре по структуре стекол и их нуклеации и кристаллизации сделал вывод, что такая «наногетерогенность» — наиболее общая модель стекол. Рис. 7aСхема Роя более обобщенной структуры стекла, ясно указывающая ее гетерогенную природу (по отношению к структуре и/или составу). Жидкости, с которыми мы имеем дело, подобны H2O и состоят из статистически распределенных молекулярных агрегатов различного размера, структуры и (там, где это возможно) состава.

Чаще всего для определения трехмерной структуры объема вещества используют дифракцию электронов, нейтронов или рентгеновского излучения

И эти кластеры не исчезают из-за различных явлений, связанных с разрушением связей. Они, конечно, находятся в термодинамически стабильном равновесии (то есть сохраняются всегда). В предыдущих разделах выводы были получены из данных по материаловедению, и, следовательно, написаны на «языке» материаловедения.

Регулярно обсуждается особое значение водородных связей в молекулах. Рис. 8Огромное разнообразие структур молекул, в виде которых, очень вероятно, может существовать H2O как химический объект. Вероятно, в сотнях тысяч работ обсуждается структура самого мономера H2O, в стольких же — некоторых других отдельных молекул.

Однако публикации эти не уточняют, как эти молекулы расположены в пространстве и какие другие молекулы могут при этом присутствовать. Кроме этого, появилось очень много хороших и подробных работ, которые доказывают существование специфического расположения молекул.

В работах не рассматриваются модели с распределением кластеров по размерам и воспроизводимость данных для различных образцов воды — для якобы чистой или приготовленной различными способами. При этом не было даже намека, чтобы использовать их при последующем установлении наногетерогенности как реальной структуры многих стекол. Приведем для иллюстрации простой пример, как использует этот термин материаловедение.

Некоторые вещества, у которых все связи (и их прочность) равны, как, например, в NaCl, называют изодесмическими. Вторым аспектом структуры, которому в материаловедении уделяется особое внимание, является прочность всех имеющихся связей. Такая гетерогенность в нанометровом масштабе скорее правило, чем исключение для структуры всех жидкостей с прочными связями (т.е. в основном исключаются ионные и металлические расплавы).

Читайте еще: