Вода - що таке вода?
Dec 10, 2025
20,975 views
Дивна формулювання питання про те, що здається найпоширенішим і найбільш Широко поширена у світі речовина, однак, мігрує з однієї книги через воду в іншу з тією ж метою - заінтригувати читача. Вам здається, що ви щось знаєте про воду, але насправді в ній є щось таємниче і непізнане, про що ви навіть не підозрюєте. Цей фон цього запитання незмінно відчувався, а потім підкріплювався переліком дивних властивостей води, які виправдовували форму запитання. Ось лише деякі з найважливіших властивостей води. По-перше, за своїми хімічними властивостями при кімнатній температурі він мав залишатися газом. Найбільш яскравим прикладом, що підтверджує це твердження, є існування в газоподібному стані спорідненої сполуки - сірководню, хоча атом сірки, що заміщає кисень, навіть удвічі важчий за атом кисню. Геометрично молекула сірководню відрізняється від молекули води тим, що кут між зв'язками S-H становить 92 градуси, а кут між зв'язками O-H - 104,5 градуса. Нагадаємо, що теоретично, згідно з квантовою хімією, такий кут мав бути прямим. Як бачимо, геометрія молекули води досить сильно відхилилася від теорії, на відміну від геометрії молекули сірководню, яка майже точно наблизилася до розрахункової. Дивно, але саме ця відмінність визначила різні стани цих речовин, роблячи воду рідиною при кімнатній температурі.
Не дивно, що така дивно отримана рідина стала мати незвичайні властивості. І справа не тільки в тому, що температури її замерзання і кипіння повинні були бути значно нижче, а в тому, що максимальна щільність води становить близько чотирьох градусів за Цельсієм і, отже, при подальшому охолодженні вона починає знижуватися, а не зростати, як у всіх звичайних рідин зі зниженням температури. Розумного пояснення цього факту досі немає, хоча плаваюча крига постійно нагадує нам про цю аномалію.
Звичайно, є й інші незвичайні властивості, наприклад, мінімальне значення теплоємності при 35 градусах за Цельсієм, що, безумовно, важливо для живих організмів.
Всього цього виявилося достатньо для того, щоб уважно зайнятися дослідженнями структури води, тим більше, що в організмі людини водне середовище становить 70-80%.
4. ПРОБЛЕМА СТРУКТУРИ ВОД.
Перш за все, необхідно пояснити, чому раптом поняття «структура води» виявилося проблемним і навіщо взагалі потрібно торкатися цього складного і неперетравлюваного поняття. Справа в тому, що незвичайні властивості води потрібно було якось пояснити, і крім внутрішніх перетворень молекул води, ймовірно, просто не було чого придумати причину прояву цих властивостей.
Настороженість академічних наукових кіл до слова «структура» по відношенню до води пояснювалася двояко. По-перше, єдиний фактор внутрішнього перетворення молекул води - водневий зв'язок - має надзвичайно короткий час життя: близько десяти на мінус дванадцяту або чотирнадцяту секунди. Яка там структура! Не встигнувши виникнути, вона повинна вже розпатися. По-друге, від наявності структури води до «горезвісної» «пам'яті води» один крок. І з цим поняттям пов'язана ціла епопея не дуже наукових поглядів. До такого висновку дійшли багато прихильників консервативних наукових кіл. Справа в тому, що ще в 1988 році француз Жак Бенвеністо на основі аналізу своїх гомеопатичних досліджень [6] проголосив феномен пам'яті води [6], природно, нічого не згадуючи про будь-які молекулярні уявлення про будову води. Це викликало бурю протесту проти приписування звичайним речовинам властивостей високоорганізованих тварин. За таку «безглузду» пропозицію йому навіть двічі намагалися дати клоунську Нобелівську премію. Коли під час свого візиту до Росії, за два роки до його смерті, після виступу у Федеральному центрі МОЗ автор цих рядків зміг детально поцікавитися його думкою про розшифровку механізму пам'яті води, він упевнено відповів, що цим повинні займатися фізикохіміки та біофізики. Знаючи напрямок наших фізико-хімічних досліджень води, Дж. Бенвеністо відразу ж додав: «Отже, ви повинні перейти до пояснення механізму пам’яті води». Таким чином, з одного боку, він показав, що про пам'ять води слід говорити на набагато більш тонкому рівні, ніж про біомакромолекулах, а з іншого боку, він також підтвердив свою позицію в цьому питанні - на рівні його досліджень було створено чітке переконання в існуванні феномену «пам'яті води». На його думку, отримати повне підтвердження і розшифровку механізму пам'яті води вдалося лише на молекулярному рівні.
Нігілістичне ставлення наукового співтовариства до вивчення внутрішньомолекулярних взаємодій у воді, однак, слід пояснити не тільки коротким часом життя водневого зв'язку, а й їх неймовірною різноманітністю. Уявіть собі, скільки комбінацій таких зв’язків можна отримати, якщо навіть одна молекула води має чотири центри утворення водневих зв’язків. У димері їх буде шість, у тримері вже вісім, і наступні молекули можуть з'єднуватися з будь-яким із цих центрів для утворення водневих зв'язків. Тому вибір шляху асоціації для молекул води завжди був серйозною перешкодою в дослідженнях її структурного стану.
Взаємозв'язок між структурою і пам'яттю води відразу прокладає місток від молекулярних уявлень до висновків, необхідних для наукового обґрунтування біоенерготерапії, однак цей шлях виявився довгим і кропітким, що, в принципі, характерно для будь-якого серйозного наукового дослідження.
5. РОЗШИКУВАННЯ СТРУКТУРНОГО СТАНУ ВОДИ.
5-1. Формування стабільних однодумців.
Щоб отримати первинну картину Багато вчених витратили багато зусиль на структурний стан води протягом останнього століття. Але, на думку більшості фахівців, до недавнього часу не можна було отримати задовільну картину при створенні структурних моделей води. Ця обставина дещо прояснилася, коли були виявлені причини таких невдалих спроб дослідження води. Якщо раніше при звичайному термодинамічному підході воду слід було розглядати як статистичну систему хаотично взаємодіючих молекул, то останні дослідження показали можливість якісно іншого підходу, що враховує вихідні особливості будови молекули води та спрямований характер процесу утворення водневих зв’язків (рис. 1), тобто певний порядок у послідовності взаємодії центрів утворення водню. зв'язки у воді. Результати детального дослідження послідовності елементарних подій у воді виявилися приголомшливими. Вода постала перед дослідниками у вигляді суворо впорядкованої, цілком детермінованої системи. З одного боку, це суперечило розгляду з позицій статистичної термодинаміки, з іншого боку, воно було привабливим повним врахуванням хімічних процесів комплексоутворення у водному середовищі, без чого використання статистичних законів у хаосі взаємодіючих молекул видається некоректним.
Яким було евристичне рішення цієї, здавалося б, складної, заплутаної і навіть у принципі важко розв'язуваної проблеми? Здається, що є лише одна обставина, без урахування якої насправді неможливо досягти гармонійного порядку побудови асоціатів молекул води: знання елементарних основ хімічної кінетики. Якщо в геометрії побудови асоціатів виникають структури з центрами утворення водневих зв'язків, що лежать в одній площині, то константи міжмолекулярної взаємодії між ними не складаються з окремих констант рівноваги для кожного з водневих зв'язків, а є їх добутком.
Оскільки ця фраза звучить трохи більш науково, ніж це повинно бути для науково-популярного викладу, спробуємо спростити розуміння сенсу сказаного. Коли дві молекули утворюють асоціат, відношення концентрації асоціату до добутку концентрацій вихідних молекул називається константою рівноваги. Для молекул води при кімнатній температурі ця константа становить близько 10 л/моль. Якщо уявити собі двох більш складних асоціатів, що мають, наприклад, шість центрів утворення водневих зв'язків в одній площині, які можуть взаємодіяти з аналогічною комплементарною шісткою тільки всі одночасно, то відповідна константа рівноваги між ними буде дорівнює мільйону. Чому це важливо знати?
Справа в тому, що стійкість новоутворення і, відповідно, тривалість його життя в цьому випадку збільшиться приблизно на шість порядків. Таке потужне збільшення часу життя означає існування принципово можливого способу різкої стабілізації асоціатів, що виникають у воді, що якісно змінює позицію відмови від положення про принципову можливість тривалого існування набору молекул води, з'єднаних водневими зв'язками.
Таку позицію в даному випадку, напевно, слід назвати просто безграмотною.
Спробуємо врахувати наведені міркування при побудові структурних утворень з молекул води. А ще краще, якщо при виборі моделей постійно будуть присутні відомі хіміко-кінетичні концепції для узгодження і корекції очікуваного і дійсного, оскільки їх врахування обов'язково повинно наближати очікувані утворення до реально існуючих.
Почнемо з самого початку, тобто з однієї молекули води (рис. 1). Два атоми водню і два одиноких електрони кисню є чотирма центрами водневих зв’язків. Оскільки немає підстав виділяти якесь одне з них, то в цьому випадку слід вважати, що утворення водневого зв'язку однаково ймовірне в будь-якому з чотирьох напрямків, близьких до тетраедричного. Правда, варто відразу звернути увагу на одну просту, але дуже важливу обставину. Атом водню розглянутої молекули води буде взаємодіяти з одиноким електроном атома кисню однієї з молекул води, що наближається, а одинокий електрон відповідної молекули води, відповідно, взаємодіятиме з атомом водню іншої з наближених молекул води. Такі взаємодії слід називати комплементарними.
Звичайно, передбачуване симетричне оточення однієї молекули води ще чотирма (рис. 2) може існувати надзвичайно короткий час. Але центри утворення водневих зв'язків у кожній із чотирьох зовнішніх молекул, яких залишилося по три, за ймовірністю взаємодії нічим не гірші за вже прореаговані центри, і до них колись можуть підключитися й молекули води (рис. 3). Таке сімнадцятимолекулярне утворення, звичайно, можна уявити лише гіпотетично через його короткочасність існування, але геометрія взаємного розташування водневих зв’язків під кутом, близьким до тетраедричного і до кута п’ятикутника, несподівано дає шанс збільшити час його існування за рахунок утворення одразу шести п’ятичленних циклів (рис. 4). Згідно з хіміко-кінетичними уявленнями, в цьому випадку виникає як би вузький концентраційний «потік» потоку асоціатів у довготривале існування. Збільшення часу життя відбувається за рахунок поглиблення ями потенційної енергії, в якій знаходяться всі 17 молекул, відразу на величину, що дорівнює шести енергіям утворення водневого зв'язку. Але головне навіть не це, а формується геометрія новоутворення. В одній площині виникає однакове розташування шести центрів утворення водневих зв’язків, які за умови комплементарності готові «згорнутися» з подібним утворенням за рахунок мільйонної константи взаємодії. 
"Стікання" потоку асоційованих в довгострокове існування в кожній з шести потенційних енергетичних дірок 17 молекулярного скелета «знайшло» наступне поглиблення потенційної ями, також дорівнює шести енергіям водневого зв’язку. В результаті з'являється красива геометрична фігура (рис. 5) - дванадцятигранний тетраедр [7,8], який в подальшому будівництві стає як би таким собі «квантом» - такою собі зручною для будівництва цеглинкою. «Квант» виправдовує свою назву тим, що з його появою процес «згортання» з мільйонною константою стає єдиним і головним процесом подальшої асоціації. Справа в тому, що чотири площини тетраедра (рис. 5) знову містять по шість центрів утворення водневих зв'язків у кожній і «протікання» асоціатів стає великим «потоком», що має два напрямки (рис. 6 і рис. 7). Утворюються п'яти- і шестиквантові утворення: супертетраедр у вигляді чотирикутної «зірки» (рис. 6) і своєрідна шестипроменева «сніжинка» (рис. 7). З наукової точки зору ці утворення правильніше називати фракціями, оскільки згодом вони були зареєстровані методом високоефективної рідинної хроматографії у вигляді фракцій.
На цьому «потік» утворення і «перетікання» асоціатів не припиняється, а, навпаки, різко посилюється за рахунок несподіваного утворення єдиної площини трьома площинами взаємодіючих «квантів» і появи в цій площині в кожній із фракцій вже вісімнадцяти центрів утворення водневих зв'язків (рис. 6 і 7), що передбачає наступні взаємодії з константою, рівною десятому. вісімнадцята влада. З'являється довгоживуча «річка» асоцитів, тривалість життя якої на вісімнадцять порядків перевищує тривалість життя попередніх утворень. Такі товариші можуть розлитися в ціле «море», і в цьому випадку вода повинна перетворитися в гель. На щастя, цього не сталося, оскільки серед довгоживучих асоціатів взаємодія двох п'ятиквантових фракцій і однієї шестиквантової фракції утворює геометричну фігуру (рис. 8), яку можна представити у вигляді ромбічного куба з ребром 2,9 нм і гострим кутом 60 градусів (рис. 9), на кожній грані якого вже було 24 центру водню. формування зв'язку, що стало причиною остаточної стабілізації цього типу асоціатів [10].
Напевно, здасться дивним, що таке потужне збільшення числа молекул води, а потім і числа «квантів» в асоціаціях може раптово закінчитися. Відповідь виявилася надзвичайно простою. Імовірність комплементарної взаємодії відразу з шістьма, потім з вісімнадцятьма, а тепер з двадцятьма чотирма центрами утворення водневих зв'язків стрімко зменшувалася через різке збільшення кількості комбінацій, які необхідно розібрати, щоб «натрапити» на комплементарну комбінацію. Тому таке потужне збільшення константи зв'язування в цих центрах було компенсовано настільки ж потужним зниженням ймовірності комплементарної взаємодії. На рівні двадцяти чотирьох центрів водневий зв'язок припинився. Це підтверджується аналізом загальної схеми асоціації для водневих зв’язків, з якої випливає проста формула [8], що обмежує кількість одиниць в асоціаті, отриманому при утворенні певного типу водневого зв’язку, — один, шість, вісімнадцять і, нарешті, двадцять чотири:
Kp Mo = m (m+l)/2
де Kp — константа рівноваги для цього типу зв'язки утворення водневих зв'язків,
Mo - концентрація асоціатів даного типу, m - кількість одиниць даного типу утворення водневих зв'язків.
Значення m при точному розрахунку стає цілком певним для кожного типу асоціації, відповідно для першого 57, для другого або 5 або 6, для третього разом 3 і для четвертого значно менше одиниці, тобто показує неможливість подальшого комплексоутворення через водневі зв'язки.
Таким чином, ромбічний куб з 16 квантів або 912 молекул води виявляється стабільним структурним елементом водного середовища, що було підтверджено методами протонного магнітного резонансу [7,8], високоефективної рідинної хроматографії [9], методами оптичної спектроскопії [10] та супутнім аналізом і обробкою отриманих експериментальних даних.
Давайте розглянемо, що означає твердження, що все водне середовище складається зі структурних елементів.
5-2. Структурний елемент замість молекули води
Такий заголовок може шокувати будь-якого фізикохіміка. Посягати на «святая святих», тобто на підставі існування найпоширенішої і життєво необхідної рідини молекул води - хіба це не блюзнірство? Звичайно, блюзнірство і, до того ж, в даний час найнеобхідніше для розуміння хімічної, біологічної та фізіологічної ролі води. Для хімії таке твердження про заміну молекулярної основи води структурним елементом, який за молекулярною масою майже на три порядки перевищує молекулу води, відразу позбавляє нас від протиріччя між тим, що за хімічними властивостями молекула води вона повинна була існувати при кімнатних температурах і при значно нижчих температурах у вигляді газу, і тим, що вода виявилася у вигляді дуже необхідної рідини. Істотне збільшення ваги молекулярного базису, або, вірніше, елементарного базису, чудово вирішує це протиріччя.
Вперше в біології з'являється пропорційність макромолекул і водних структур, що сприяє розгляду активної ролі водного середовища у внутрішньоклітинних процесах, відсуваючи попередні уявлення про нього як про пасивний розчинник.
Для фізіології існує принципова можливість пояснення різних субстратних і польових впливів на біохімічний склад крові через зміни структурного стану водного компонента.
Структурний елемент має низку надзвичайно важливих властивостей, які дозволяють пояснити відомі, але досі незрозумілі явища. Перш за все, мова йде про магнітну обробку води, яка дозволила на відносно тривалий час позбутися від накипу в котлах, попередивши їх вибухи при утворенні будь-якої «дірки» в товстому шарі накипу через, наприклад, падіння навіть невеликого шматочка цього шару. У воді немає нічого магнітного, крім магнітного моменту протона. Спроби пояснити вплив магнітного поля впливом на певну кооперацію спинів протонів нічого не дали через статистичний характер напрямків спінів у різних молекулах води.
Стабільний структурний елемент має на своїх гранях частково заряджені атоми кисню та водню, і коли він обертається навколо центру тяжіння, негативно заряджені атоми кисню знаходяться на 1,09 ангстрема ближче до центру, ніж позитивно заряджені атоми водню (рис. 10). Але це означає, що площа кола, окресленого рухом позитивних зарядів, менше площі кола, окресленого рухом негативних зарядів. Їх відмінність визначає некомпенсований магнітний момент елемента, що відразу знімає проблему неправильного розуміння впливу магнітного поля на воду. Практично повна відсутність водневих зв'язків між елементами структури дозволяє розглядати їх як би підвішеними в кулонівському полі, що забезпечує їх надзвичайну лабільність і, відповідно, високу чутливість до дії зовнішнього магнітного поля.
Взаємне пристосування елементів у своєму розташуванні до орієнтації окремих структурних елементів із зміненими під дією магнітного поля максимальними значеннями магнітних моментів призводить до загальної зміни структурного стану води.
Відповідно, дія електричного поля зводиться не тільки до безпосереднього впливу на диполі молекул води, що, швидше за все, не змінить структурний стан води через статистичний характер розподілу напрямків диполів у різних молекулах, але й до більш значної взаємодії з макродиполями структурних елементів.
Як і у випадку магнітного поля, взаємне пристосування елементів їх розташування до зміненої під впливом електричного поля орієнтації макродиполей окремих структурних елементів з максимальними значеннями їх дипольних моментів призводить до загальної зміни структурного стану води.
Вказані механізми дії електричних і магнітних полів дозволяють принципово пояснити вплив будь-яких електромагнітних коливань на воду.
Оскільки розподіл зарядів на кожній грані досить різноманітний - два в двадцять четвертому ступені, то при попаданні у воду молекул будь-якої речовини з певним розподілом заряду на поверхні завжди знайдеться грань структурного елемента, на якій буде відповідний додатковий розподіл заряду, що призведе до розчинності речовини. Цим пояснюється майже універсальна розчинність багатьох речовин у воді.
Таким чином, виявлення стійкого структурного елемента не тільки не суперечить прояву фізичних властивостей води, але, навпаки, навіть допомагає зрозуміти причину впливу різних факторів на стан води. Рівень стабільних структурних елементів зі строго впорядкованою тетраедричною конфігурацією центрів утворення водневих зв'язків складових молекул води є основою для подальшого розгляду макроструктури водного середовища.
5-3. Від структурного елемента до клітини води.
Різноманітність зарядів на гранях структурних елементів дозволяє припустити характер їх подальших взаємодій. Насправді кожен елемент оточений іншими структурними елементами з взаємно доповнюючим розподілом зарядів (рис. 11). Зрозуміло, що грані з першими будуть взаємодіяти некомпенсовані заряди, оскільки з 24 центрів утворення водневих зв'язків на кожній грані не завжди буде рівно 12 атомів водню зарядово-комплементарна взаємодія виникає при взаємній орієнтації граней з протилежними зарядами і, відповідно, їх стабілізації за рахунок енергії взаємодії протилежних зарядів на гранях можлива поява зарядів, які не беруть участі в утворенні структурного елемента [11]. Було б цікаво порівняти розрахункові значення об'єму таких колекторів і експериментально визначені розміри деяких ізольованих наборів, які дещо виділяються на контрастно-фазовому мікроскопі, дуже схожі на клітини Спостережуваний півмікронний розмір клітин досить точно збігається з розміром об'єму, який займає кількість структурних елементів усіх типів, можна припустити, що, незважаючи на лабільний стабільний характер наступних утворень, певний детермінізм їх побудови все-таки має спостерігатися експериментальне підтвердження існування різних структурних рівнів клітини в цьому випадку набагато складніше. Тому запропоноване нижче уявлення про коміркову структуру було отримано, перш за все, шляхом точного розрахунку всіх комбінацій, необхідних для компенсації спочатку заряджених граней, а потім поляризованих матрицею граней. Експериментальне підтвердження, отримане наприкінці наших досліджень моделі клітини, виведеної з розрахунків, і напрочуд точний збіг (до 0,2%) кількості структурних елементів, розрахованих і фактично залучених до формування клітини, дозволяє нам запропонувати повну картину структурного стану клітини.
Продовження буде....
При використанні матеріалів гіперпосилання на обов'язкове.
< Повернутися до списку