еВода — Другой взгляд на воду. Воды исследования
Исследования воды | еВода — Другой взгляд на воду
Известные макроскопические физико-химические характеристики воды — плотность, теплоемкость, вязкость, растворимость и т. п. позволяют использовать ее в различных традиционных технологических процессах. Вода определяющим образом влияет на протекание многих физико-химических, биологических, геологических, технологических процессов. Поэтому исследованием ее свойств занимаются представители различных областей знаний. В этом направлении достигнуты определенные успехи, однако многие вопросы еще не имеют ответа, так как вода является одним из самых трудных объектов исследования. Это обусловлено кооперативным характером взаимодействия ее молекул и тем, что в воде всегда есть примеси.
Установлено, что системы, состоящие из большого числа взаимодействующих молекул и атомов, приобретают новые качества, отличные от свойств элементарных единиц, образующих эти системы. Например, понятия температуры, энтропии применимы только к многочастичным системам. Для них характерны также такие коллективное движения, как звуковые волны.
Существуют различные подходы к изучению свойств жидкости. Экспериментальные исследования инициировали создание ряда моделей жидкой среды, которые позволили установить полезные соотношения между некоторыми характеристиками жидкости.
Описание жидкостей в рамках микроскопического подхода связано с определенными трудностями: с одной стороны, они отличаются относительно беспорядочным расположением молекул, с другой — высокие плотности обусловливают сильное межмолекулярное взаимодействие. Главным препятствием на пути развития теории жидкости является большое число молекул, которые должны включаться в описание ее свойств на микроскопическом уровне. Эту задачу для многих тел пока нельзя решить точно. Однако достигнутые в статистической теории жидкостей успехи Свидетельствуют о результативности применимости методов статистической физики к исследованию таких сложных систем. Так, в работах И. Р. Юхновского была построена статистическая теория растворов электролитов, основанная на последовательном учете всех видов взаимодействия в растворе. Созданная микроскопическая теория не только описывает широкий круг экспериментально наблюдаемых явлений, но и позволяет рассчитывать исходя из первых принципов структурные и термодинамические характеристики растворов, т. е. обладает предсказательной силой.
Аналитические методы вследствие математических трудностей не всегда позволяют рассматривать особенности сложных ассоциированных жидкостей, например воды. Поэтому успехи теории в описании свойств жидкого состояния связывают также с моделированием поведения многочастичных систем на современных вычислительных машинах. Введение в практику исследований методов вычислительного эксперимента — новый этап в развитии представлений о молекулярных механизмах явлений, происходящих в водной среде.
В последнее время усилия исследователей сосредоточены на форсированном изучении процессов, протекающих на границе раздела фаз. Оказалось, что вода в граничных слоях обладает многими интересными свойствами, которые не проявляются в объемной фазе. Эта информация крайне необходима для решения ряда важных практических задач. Примером может служить создание принципиально новой элементной базы микроэлектроники, где дальнейшая .миниатюризация схем будет основана на принципе самоорганизации макромолекул на водной поверхности. Развитая поверхность также характерна для биологических систем, что обусловлено важностью поверхностных явлений для их функционирования. Практически всегда существенное влияние на характер процессов, происходящих в приповерхностной области, оказывает присутствие воды. В свою очередь под влиянием поверхности кардинально изменяются свойства самой воды, и воду у границы необходимо рассматривать как принципиально новый физический объект исследования. Весьма вероятно, что изучение молекулярно-статистических свойств воды вблизи поверхности, которое, по существу, только начинается, даст возможность эффективно управлять многими физическими и химическими процессами.
В последнее время возрос интерес к исследованиям свойств воды на микроскопическом уровне. Так, для понимания многих вопросов физики поверхностных явлений необходимо знать свойства воды на границе раздела фаз. Отсутствие строгих представлений о структуре воды, об организации воды на молекулярном уровне приводит к тому, что при изучении свойств водных растворов как в объемной фазе, так и в капиллярных системах вода часто рассматривается как бесструктурная среда. Однако известно, что свойства воды в граничных слоях могут заметно отличаться от объемных. Поэтому, рассматривая воду как бесструктурную жидкость, мы теряем уникальную информацию о свойствах граничных слоев, которые, как оказывается, во многом определяют природу процессов, протекающих в тонких порах. Например, ионная селективность ацетатцеллюлозных мембран объясняется особой молекулярной организацией воды в порах, которая, в частности, нашла свое отражение в концепции «нерастворяющего объема». Дальнейшее развитие теории, учитывающей специфику межмолекулярных взаимодействий, лежащих в основе селективного мембранного транспорта, будет способствовать более полному пониманию мембранного опреснения растворов. Это позволит дать обоснованные рекомендации для улучшения эффективности технологических процессов опреснения воды. Отсюда вытекают важность и необходимость исследований свойств жидкости в пограничных слоях, в частности вблизи поверхности твердого тела.
К основным причинам исключительной сложности воды как объекта исследований можно отнести следующие. Во-первых, абсолютно чистой воды в природе не существует — вода всегда содержит примеси газов, ионы растворенных солей и другие вещества. При определенных условиях примеси существенно влияют на свойства воды, а свойства водных систем зависят от внешних условий — температуры, давления, внешнего электромагнитного поля. Влияние силовых полей физически проявляется в образовании гидратных и адсорбционных слоев, что в случае капиллярных систем приводит к интересным физическим следствиям. Поэтому, анализируя свойства реальной водной системы, нужно учитывать ее полный состав. Так, влияние внешних полей приводит к изменению свойств воды, и эти изменения носят кооперативный характер. Изменения структуры воды обусловливают изменение состава растворенных веществ. После снятия внешнего воздействия одни свойства водной системы могут быть необратимо изменены (например, выпадение части солей в осадок), а другие восстанавливаются достаточно долго (например, газовый состав).
Во-вторых, вода представляет собой сложную ассоциированную жидкость. Исследование свойств жидкости на микроскопическом уровне базируется на знании межмолекулярного взаимодействия таких жидкостей. В случае простых жидкостей межмолекулярные взаимодействия изотропны, т. е. являются только функциями расстояния между взаимодействующими молекулами. Сложные жидкости характеризуются анизотропным взаимодействием. К таким жидкостям относится вода, представляющая собой динамическую тетраэдрическую сетку молекул, соединенных водородными связями. Эта сетка постоянно подвержена спонтанной перестройке в результате теплового движения. Доминирующую роль в образовании водородных связей играет электростатическая часть межмолекулярных взаимодействий, которая в значительной мере определяет ориентацию двух взаимодействующих молекул воды на равновесном расстоянии. Важной особенностью водородной связи является высокая подвижность центрального протона, расположенного между двумя атомами кислорода, потенциальные кривые движения для которого вблизи энергетического минимума имеют пологую форму. Поэтому^ несмотря на наличие прочной связи между молекулой и ионом, протон относительно легко смещается в направлении водородной связи под действием внешних сил.
Итак, одни свойства воды можно описать исходя из представлений о воде как о простой жидкости, другие можно понять только при учете зависящего от ориентаций взаимодействия между молекулами, т. е. представляя воду как сложную ассоциированную жидкость. Есть свойства воды, которые необходимо описывать только с учетом процессов переноса протона, так как водородные связи молекул воды приводят к большей подвижности протонов по сравнению с другими ионами.
Существуют различные подходы к изучению свойств воды. Экспериментальные исследования способствовали созданию целого ряда моделей жидкой среды, многие из которых уже считаются классическими. Эти модели в большинстве случаев позволяют установить соотношения между свойствами жидкости. Одной из целей микроскопической теории жидкостей является определение характеристик системы.
В настоящее время статистическая теория жидкостей достигла определенных успехов, что в первую очередь обусловлено применением интегральных уравнений в случае корреляционных функций и теории возмущений. Однако многие свойства жидкостей не находят своего объяснения в рамках таких подходов. Это связано как с математическими трудностями, возникающими при решении интегральных уравнений, так и с приближенным характером самих уравнений, следующих из теории Боголюбова — Борна — Грина — Кирквуда — Ивона.
Трудности описания жидкости в рамках микроскопического подхода объясняются прежде всего отсутствием легкообозримой базисной модели. В случае газообразного и кристаллического состояния вещества можно рассматривать идеальные системы, которые позволяют воспроизвести основные свойства данной фазы. Для газов такой простой базисной моделью является идеальная система с выключенным взаимодействием. В твердом теле таким основным приближением является идеальная кристаллическая решетка. Для жидкости характерно, с одной стороны, относительно беспорядочное расположение молекул, с другой —- сильное взаимодействие между молекулами, обусловленное высокими плотностями. Однако в последние годы показано, что модель твердых сфер является удачной базисной моделью для исследования объемных свойств жидкостей. Так, модель твердых сфер правильно описывает структурные факторы таких систем, как сжиженные благородные газы и жидкие металлы. Или, например, рассмотрение электролитических пленок между двумя диэлектрическими поверхностями показывает, что с увеличением концентрации ионов роль электростатических сил заметно снижается по сравнению с эффектами геометрической упаковки. Использование модели частиц с жестким кором позволило выяснить определяющее влияние эффективных размеров молекул жидкости на ближний порядок по сравнению с влиянием притягивающей части межмолекулярных потенциалов. Дальнодействующую часть межмолекулярного потенциала можно учесть, например, методом коллективных переменных, используя свойства базисной системы твердых сфер в качестве нулевого приближения. Именно в таком подходе был достигнут значительный успех в изучении свойств реальных газов, жидкостей, растворов и пленок.
В порах мембран вследствие обрезания дальнодействующих сил вдоль направлений, ограниченных стенками, доминирующее влияние на функции распределения частиц по этим направлениям при плотностях, характерных для жидкости, оказывают короткодействующие силы отталкивания. Поэтому представляется закономерным при изучении свойств жидкости в порах мембран, т. е. в узких каналах, размеры которых соизмеримы с эффективными размерами частиц, использовать в качестве базисной модели систему твердых сфер — удачную модель для простых жидкостей. Теория жидкостей, состоящих из многоатомных молекул с неизотропными силами взаимодействия, не должна существенно отличаться от теории простых жидкостей, если речь идет только о положении центров масс молекул, а не об их ориентации.
В настоящее время одним из самых мощных методов исследования свойств воды в порах мембран является вычислительный эксперимент — применение численных методов непосредственно для расчета статистических средних физических величин. Под вычислительным экспериментом в применении к задачам статистического описания свойств жидкостей обычно подразумевают численные методы Монте-Карло и молекулярной динамики. Эти методы позволяют при выбранных потенциалах взаимодействия между частицами рассматривать характеристики статистического ансамбля молекул жидкости и тем самым имитировать процессы, протекающие в реальных системах. Алгоритм, на котором основан метод Монте-Карло, позволяет генерировать последовательность конфигураций многочастичной системы. Последняя моделирует некоторые статистические свойства молекулярного движения. Метод молекулярной динамики, основанный на прямом решении классических уравнений движения для системы молекул, в отличие от метода Монте-Карло дает информацию об эволюции системы во времени. При таком подходе прослеживается движение ограниченного числа взаимодействующих молекул в течение определенного отрезка времени. Оба метода позволяют использовать разные межмолекулярные потенциалы и сравнивать вычисленные равновесные и неравновесные свойства с соответствующими экспериментальными данными. Поэтому в последние годы вычислительный эксперимент широко используется как мощный метод предсказания макроскопических свойств из микроскопических параметров системы.
Вычислительный эксперимент обладает преимуществами совершенно особого рода. Так, с его помощью получают информацию о свойствах системы в пространстве и во времени на микроскопическом уровне. Эта информация может быть гораздо подробнее, чем информация, получаемая в реальных экспериментах. Большую часть денных, которые можно получить в рамках вычислительного эксперимента, в реальном эксперименте получить вообще невозможно, так как может возникнуть необходимость рассчитывать свойства вещества при условиях, которые нельзя или весьма трудно создать в лабораторных условиях.
Простая формула Н2O — вещества, считающегося наиболее исследованным,— скрывает сложную систему, а невозможность определить окончательную структуру воды с помощью эффективных современных методов исследований, позволивших разобраться и структуре таких чрезвычайно сложных биомолекул, как ДНК и других, должным образом предупреждает нас о том, что имеем мы дело с необычно самоорганизованной водной системой. Таким образом, проблема взаимосвязи структуры и свойств воды постоянно вызывает большой интерес, и мы еще далеки от полного понимания природы многих явлений, которые происходят в водных системах. До конца не выясненными остаются аномалии объемной воды, еще сложнее рассмотрение структуры воды в тонких пленках и ограниченных объемах. Проведены обширные экспериментальные исследования свойств граничной воды — плотности, теплоемкости и др., однако полученные данные не позволяют сделать однозначных выводов о ее структуре. Для объяснения экспериментальных данных приходится учитывать много различных механизмов. При отсутствии достаточно строгих теорий это затруднено вычислением параметров с достаточной степенью определенности. Сложным оказалось провести даже простую оценку количества воды, которая испытывает структурирующее влияние поверхности.
Взаимодействие биомолекул с водой также существенно влияет на их пространственную структуру, а способность биополимеров к гидратации определяет их растворимость в воде. Очевидно, биополимеры, образованные прочными одинарными связями, допускающими легкое «шарнирное» вращение, не могут образовывать достаточно жесткие пространственные структуры без связанных с ними конструкций структурированной «воды», обеспечивающих их когерентность с растворителем. При наличии более двух Н-связей в оболочке «воды» на одну «шарнирную» связь в биополимере вполне возможна фиксация пространственной структуры биополимера на поверхности, очевидно, одно- или двухмерных структур связанной «воды».
По нашим представлениям, вода на молекулярном уровне — это трехмерная сетка водородных связей, в которой размещены микрокластеры, стабилизированные за счет транспорта протонов. Итак, вода, по крайней мере при нормальных температурах, представляет собой единую бесконечную структуру (или «молекулу геля»), наряду с которой имеются отдельные меньшие структуры конечного размера. Причина, по которой вода непохожа на гель, состоит в том, что среднее время существования водородной связи гораздо меньше характерных времен наших органов чувств.
В воде могут образовываться относительно большие кластеры; внутри каждого такого кластера все молекулы воды по способу построения имеют максимально насыщенные связи. Локальные свойства таких мерцающих кластеров отличаются от глобальных свойств окружающего «геля».
Важно отметить, что для продвижения в столь трудной области, как теория жидкой воды, нужно прежде всего выяснить физический механизм, ответственный за ее необычные свойства. Поскольку именно водородные связи прежде всего отличают ее от других жидкостей, представляется разумным выбрать путь, на котором именно связывание молекул воды в протяженные структуры нужно считать ответственным за необычные свойства. Таким образом, во внешних электромагнитных полях может появляться возможность стабилизации таких структур посредством укрепления водородных связей протонами, которые мигрируют по поверхности кластера. Есть некоторые экспериментальные указания на возможность существования в воде достаточно больших устойчивых структур, имеющих порядка 1000 молекул воды.
В построении реальной модели молекулярной динамики в жидкой воде наиболее серьезной является проблема согласованной интерпретации данных экспериментальных методов. Вместе с тем необходимо отметить, что, несмотря на полученный ряд интересных результатов по исследованиям свойств воды, до сих пор не проводилось целенаправленное изучение этих свойств. В большей степени это обусловлено необходимостью использования совместных прецизионных как физических1 так и химических экспериментов, которые выполняются различными коллективами. Кроме того, большое количество параметров, характеризующих состояние водной системы, может дать плодотворную интерпретацию только при обработке данных на основе достаточно адекватной реальной системы теоретической модели водных систем, полученной исходя из данных вычислительного эксперимента.
www.ewater.ru
Научные исследования структурированной воды
Поскольку достоверная научная информация о физических свойствах и природе структурированной воды до недавнего времени полностью отсутствовала, было предпринято несколько аналитических и экспериментальных лабораторных работ в этой области. Первые же опыты по измерению физических свойств простой воды, взятой из под крана, и физических свойств структурированной воды принесли неожиданные результаты. В частности обнаружилось, что обычная вода, состоящая из одной – четырёх молекул воды и структурированная вода, с образовавшимися кластерами, состоящими из девятьсот двенадцати молекул воды, обладают совершенно одинаковыми физическими свойствами. Однако такие результаты противоречат существующим на сегодняшний день и хорошо изученным физическим законам поведения воды. Собственно именно эти результаты лабораторных работ и стали причиной появления данного обзора по свойствам и природе структурированной воды.
Процесс структурообразования воды.
В то время как процесс информационного структурообразования воды на сегодняшний день изучен очень плохо, процесс естественной агрегации её молекул изучен уже давно и довольно основательно. В частности установлены соотношения взаимодействия молекул воды и условия, при которых они возникают. Например, давно известно, что в нормальных условиях (при температуре до +10 - +30 градусов Цельсия), молекулы воды, благодаря своим электростатическим водородным связям объединяются в агрегаты типа (Н2О)n, (Рисунок 1). При этом среднее значение n, при температуре воды до +20 градусов Цельсия, может варьироваться от одного до четырёх. Такое значение коэффициента n означает, что каждая молекула воды может быть связана от одной до четырёх соседних молекул.
Рисунок 1. Структура молекулы воды.
Рисунок 2. Образование кристаллов льда воды.
Сторонники теории об информационно структурированной воде частенько необоснованно делают акцент на некоторые аномальные и загадочные, сугубо с их точки зрения, свойства этой воды. В частности, в качестве примера таких свойств приводится различие физических свойств простой воды Н2O и её молекулярного двойника – сероводорода Н2S (рисунок 4). Аномальность и загадочность заключается в том, что при почти идентичном молекулярном строении, сероводород, в нормальных условиях, находится в газообразном состоянии, в то время как вода – в жидком. Именно это различие нормальных состояний между водой и сероводородом вызывает некое недоумение в псевдонаучных кругах, и позволять наделять воду некими особыми и загадочными свойствами. На самом деле такое различие состояний воды и сероводорода вполне естественно и вызвано тем, что сероводород, по сравнению с водой, имеет сравнительно более низкую степень естественной агрегации. Такое свойство сероводорода приводит к тому, что температура его кипения составляет -60 градусов Цельсия, в то время как температура кипения воды составляет +100 градусов Цельсия. Поэтому в нормальном для нас состоянии, то есть при температуре от +10 градусов Цельсия до + 30 градусов Цельсия, сероводород становится газообразным, в то время как вода остаётся в жидком состоянии.
Известно, что диэлектрические свойства любого вещества напрямую зависят от размеров элементарных частиц этого вещества (например, от размера молекул этого вещества) и от степени их ориентированности в электрическом поле. Вода, состоящая из одной – четырёх молекул, имеет диэлектрическую проницаемость равную восемьдесят одной единице, а тангенс диэлектрических потерь такой воды обычно находится в пределе от одной десятой до пяти десятых единиц. Согласно формуле Ланжевена – Дебая, которая связывает диэлектрическую проницаемость полярных диэлектриков с дипольным моментом составляющих его молекул, диэлектрические свойства воды, связанные с временем релаксации молекулы воды, пропорциональны третьей степени радиуса её частиц.
Рисунок 3а. Формула Дебая
Где М — молекулярная масса, r — плотность вещества, Т — абсолютная температура, a0 - электронная поляризуемость молекул, Е – электрическое поле, р2/3kT – ориентационная поляризуемость молекул вещества.
Броуновское движение и разрывы водородных связей
Одновременно с процессом агрегатного структурирования воды и разрыва водородных связей молекул воды (разрыв водородных связей происходит при энергии флуктуаций Броуновского движения равной 25 кДж/моль), в ней происходит разрушение образовавшихся ранее агрегатов. Именно поэтому в обычной воде, взятой из-под крана или из речки, агрегатировано не более половины от общего числа её молекул. При значительном снижении температуры воды, энергия флуктуаций Броуновского движения снижается, уменьшаются и разрывы водородных связей между её молекулами. Следствием снижения температуры энергии Броуновского движения и разрывов водородных связей является возрастание агрегации и образование сплошных кристаллов льда, и вода переходит в твёрдое состояние (Рисунок 2).
Перечисленные выше процессы хорошо изучены и протекают в строгом соответствии с известными физическими законами. Каких либо дополнительных отклонений в этих процессах, до сегодняшнего дня, не было обнаружено. Поэтому заявления сторонников информационно структурированной воды о содержании в такой воде крупных кластеров с содержанием девятьсот двенадцати молекул, вызывают справедливые сомнения, поскольку столь крупные образования в воде были бы моментально обнаружены учёными при множественных и многократных опытах с водой. Такие утверждения тем более не вызывают никакого доверия, поскольку высказываются голословно, без всякого научного доказательства.
Рисунок 3. Молекула углеводорода, заключенная в клатрате воды
Клатрат
Кроме множества других видов структурированной воды, существует ещё один из видов такой воды – это клатрат (Рисунок 3). Иногда сторонники энергоинформационной структурированной воды клатратом называют многомолекулярные информационные структуры. Но такое представление о клатрате ошибочно, поскольку он не имеет ни какого отношения к кластерам, описанным выше, а является довольно специфичным молекулярным образованием, принципиально отличным от всех других видов образований в структурированной воде.
Собственно клатрат – это специфичное соединение, которое образовано молекулами воды и молекулами другого вещества. При этом молекулы воды обволакивают (гидратируют) моно слоем молекулы другого вещества без образования валентных связей. Вещество как бы попадает вовнутрь шарика, оболочка которого его обволакивает и состоит из молекул воды. Такие клатерные соединения вода способна образовывать со множеством углеводородных соединений. Одна из таких разновидностей клатерного соединения представлена на рисунке №3. На рисунке показана молекула углеводорода, которая окружена моно слоем молекул воды. Многие известные водные эмульсии представляют собой не что иное, как гидратные клатеры. Вода, кроме углеводородных соединений, способна образовывать клатерные соединения и с некоторыми благородными газами, например, такими как гидраты Xe ˙ 6h3O, Kr ˙ 6h3O, Ar ˙ 6h3O.
Рисунок 4. Молекула воды и сероводорода.
Вода под квантово-силовым микроскопом
Следует отметить ещё один любопытный факт. Совсем недавно группа заинтересованных ученых провела тщательное экспериментальное исследование воды и её молекулярной структуры при помощи квантового - силового микроскопа. Такой микроскоп ещё называют «туннельным». Суть этого уникального эксперимента заключался в том, чтобы зарегистрировать энергию столкновения связанных агрегатов воды со специальным датчиком – щупом, который при помощи специального устройства перемещался под водой (Рисунок 5-а). По величине выделенной энергии, при помощи компьютера, определялись размеры и структура частиц, с которыми столкнулся датчик – щуп.
Рисунок 5. Структура воды под атомным силовым микроскопом.
Практические исследования воды при помощи туннельного микроскопа подтвердили теорию о том, что при нормальных температурных условиях в составе воды отсутствуют укрупнённые молекулярные комплексы. Но, те же исследования выявили ряд интересных фактов, в частности тот факт, что при нормальных температурных режимах у стенок сосуда, в котором содержится вода, образуются линейные молекулярные цепи молекул воды, которые располагаются перпендикулярно стенкам сосуда и содержат в себе до тридцати молекул (Рисунок 5-б). Наличие таких длинных молекулярных цепей объясняется тем, что на стенках сосуда в обычных условиях образуются статические электронные заряды, которые и принуждают молекулы воды выстраиваться в такие длинные молекулярные цепочки. При этом, чем больше статический заряд на стенках сосуда, тем больше образуется цепочка из молекул воды.
Отсутствие таких длинных молекулярных цепочек в самой толще воды объясняется тем, что в ней присутствует разрушающий такие цепочки фактор Броуновских флуктуаций. Ближе к стенкам сосуда, Броуновские флуктуации компенсируются наличием на стенках статического напряжения. Поэтому и происходит выстраивание молекул воды в такие длинные цепи. Больше никаких интересных фактов исследование воды при помощи туннельного микроскопа не принесло. Так же не было обнаружено никаких более – менее крупных агрегатных образований, не смотря на упорные утверждения сторонников структурированной воды. В качестве доказательства, что в воде всё таки могут присутствовать такие образования, сторонники структурированной воды приводят снимок, сделанный ими однажды в ходе исследования структурированной воды при помощи растового микроскопа (Рисунок 7).
Рисунок 7. Вид пленки воды, сделанный сторонниками структурированной воды, под растровым электронным микроскопом.
Источник:
www.гигия.рф/publ/celebnye_svojstva_vody/strukturirovannaja_voda_2/3-1-0-46
www.o8ode.ru
Исследования воды | еВода — Другой взгляд на воду
Открытие, которое, возможно, потянет на Нобелевскую премию, сделал столичный ученый, доктор технических наук Владимир Цетлин. Заинтересовавшись свойствами воды в Крещение, он первый в мире решился проанализировать это явление с сугубо научной точки зрения. В итоге ученый предложил разгадку глобальной тайны “взаимоотношений” человека с Солнцем и Землей.
Читать далее Раскрыта одна из тайн крещенской воды. Особенной ее делает Солнце →
Владимир Цетлинкрещенская водаСвойства воды
ОВП (Окислительно-Восстановительный Потенциал) воды — это показатель ее окислительных (кислотных) либо восстановительных (щелочных) качеств. ОВП характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов.
Читать далее ОВП: Приборы для измерения, принципы измерения и заблуждения, связанные с ОВП →
ИзмеренияОВПокислительно-восстановительный потенциал
Одна из базовых вещей, которые мы узнаем на уроках естествознания в школе, это то, что вода может существовать в трех разных состояниях: в виде твердого льда, жидкой воды или газообразного пара. Но недавно международная группа ученых обнаружила признаки того, что жидкая вода на самом деле может существовать в двух разных состояниях.
Проводя исследовательскую работу — результаты были опубликованы потом в International Journal of Nanotechnology — ученые неожиданно обнаружили, что у воды температурой от 50 до 60℃ меняется ряд свойств. Этот признак возможного существования второго жидкого состояния воды разжег горячую дискуссию в научных кругах. Если это подтвердится, то открытие найдет применение во множестве областей, включая нанотехнологии и биологию.
Читать далее Открыта новая фаза воды — «жидкий кристалл» →
исследование водысостояние водыСтруктура воды
В статье обсуждается изотопный состав первичной водной среды, ее температура и показатель pH в экспериментах по моделированию условий первичной гидросферы и происхождения первых органических форм жизни в горячей минеральной воде. Рассмотрен синтез органических молекул аминокислот, протеинов, нуклеиновых кислот и термических протеиноидов из неорганических молекул, а также возможные реакции, протекающие в первичной водной гидросфере с показателем pH = 9-10 в условиях повышенных температур. Методом дифференциального неравновесного энергетического спектра (ДНЭС) исследованы образцы горячей минеральной, морской и горной воды из различных термальных источников Болгарии. Показано, что щелочная минеральная вода с температурой от +65 0C до +95 0C и значением показателя pH от 9 до 11 является более подходящей для возникновения органических форм жизни, чем другие исследованные образцы воды. Значение показателя кислотности морской воды ограничено значениями pH от 7,5 до 8,4 единиц. Также высказано предположение, что в первичной гидросфере мог накапливаться дейтерий в форме HDO.
Читать далее Происхождение первых органических форм жизни в горячей минеральной воде с дейтерием →
гидросферагорячая минеральная водадейтерийИК-спектрометрияэволюция
Инфракрасные лазеры и спектроскопы помогли физикам из Германии показать, что вода способна сохранять свою локальную структуру на протяжении неожиданно долгого времени, что в частности объясняет ее необыкновенные свойства в качестве «универсального растворителя».
Читать далее Физики нашли объяснение аномальным свойствам воды в ее структуре →
Структура воды
Предметом исследования стало поведение талька при высоких давлениях, рассказывает пресс-служба Новосибирского государственного университета. Ученые установили, что в составе этого минерала вода с поверхности может погружаться до 300 км в недра планеты.
Читать далее Сибирские ученые выяснили как вода попадает в недра планеты →
ВодагеологияКаждый год, начиная с 1976 г. члены педагогического совета выбирают того, кто значительно повлиял на их профессию, чтобы тот провёл ежегодную лекцию. С большой гордостью и почтением Вашингтонский университет представляет Вам сегодняшнего лектора — профессора Джеральда Поллака, который наряду с выдающимися историками, художниками, учёными, и нобелевскими лауреатами участвует в этой серии лекций.
Профессор Поллак — мировой учёный новатор, изучающий структуру воды. Это жидкость, что мы видим и пьём каждый день. Его исследования оспаривают некоторые основные гипотезы о поведении воды и направлены на различные целевые группы. Эти знания находят отклик в самых разных областях от экологии до цитобиологии и медицины.
Мы рады представить Вам русскоязычный перевод лекции профессора Джеральда Поллака на тему «Вода, энергия и жизнь: свежий взгляд на пограничную воду».
Gerald PollackДжеральд ПоллакЖидкий кристаллзагадки водыкристалл водыпограничная водасекрет водыСтруктура водыЧетвертая фаза водыэнергия воды
Потрясающий и немного устрашающий феномен был заснят на видео и назван «ледяной палец смерти».
Кинооператоры Хьюг Миллер и Даг Андерсон (Hugh Miller et Doug Anderson) стали первооткрывателями неизвестного ранее феномена во время своего пребывания в Антарктике. Над поверхностью океана они обнаружили ледяные сталактиты, которые пронизывают глубину океана в виде струи экстремально холодной (практически замороженной) и очень соленой воды. Ученые назвали этот феномен «бриниклы», а операторы, которые его наблюдали окрестили это явление «ледяным пальцем смерти».
Читать далее Ледяной палец смерти →
brinicleбриниклыПри изучении структуры связанной воды в биофизике важное место имеет точное знание о координатах молекул, поскольку от их геометрического положения и, следовательно, энергетических характеристик, зависит структура и функция самой биологической системы. Статические, равновесные координаты молекул воды в биологической системе часто могут быть измерены непосредственно экспериментально, например, с помощью метода рассеяния рентгеновского излучения. В свою очередь, динамические структурные характеристики связанной воды часто могут быть измерены только как интегральные термодинамические или кинетические факторы.
По материалам доклада Соловей А. Б., Лобышева В. И. (Специализированный учебно-научный центр МГУ им. М.В.Ломоносова) на Международной конференции «Структура воды: физические и биологические аспекты» (12-16 сентября 2013, г. Санкт-Петербург).
Читать далее Модель детерминированной динамики молекул связанной воды →
В настоящее время возрастает актуальность разработки инновационных проектов с целью активирования и структурирования водных растворов и жидких сред организма различными биотропными факторами. Известно, что сущностная роль воды определяет биоритмологическую и информационную значимость корпускулярных и волновых воздействий и опосредует механизмы их влияния. Особое внимание уделяется молекулам-регуляторам и магнитным полям в сверхмалых дозах, частоте и интенсивности, адекватных физиологическому уровню функционирования систем организма, в первую очередь ЦНС, эндокринной, иммунной. Согласованная деятельность этих систем лежит в основе устойчивости организма к патогенным факторам, в том числе – опухолевому росту и старению.
По материалам доклада Шихляровой А.И (ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава России) на Международной конференции «Структура воды: физические и биологические аспекты» (12-16 сентября 2013, г. Санкт-Петербург).
Читать далее Биологические эффекты и противопухолевое влияние слабых водных растворов адреналина и низкоинтенсивных сверхнизкочастотный магнитных полей →
биологические эффектыводные растворыwww.ewater.ru
Исследование воды - Мед Др
Цель занятия
Знакомство с гигиеническими принципами нормирования качества питьевой воды, правилами выбора источников водоснабжения, физическими и органолептическими свойствами воды. Научиться анализировать питьевую воду на соответствие ее требованиям ГОСТа 2874-82.
Задания
- Ознакомьтесь с законодательными документами: ГОСТ 2874 — 82, ГОСТ 2761 — 84 и правилами организации зон санитарной охраны водопроводов и источников водоснабжения.
- Отберите пробы воды для исследования, познакомьтесь с правилами хранения и транспортировки воды, формами лабораторной документации.
- Определите физические и органолептические свойства предложенного образца воды, определите в нем сухой остаток.
- Дайте заключение о пригодности исследуемого образца воды для хозяйственно-питьевых целей.
- Ответьте на контрольные вопросы и решите задачи.
Вода, используемая человеком, имеет физиологическое, санитарно-гигиеническое, хозяйственное и эпидемиологическое значения. Употребление недоброкачественной воды может быть причиной возникновения инфекционных болезней, гельминтозов, геоэндемических заболеваний, заболеваний, связанных с загрязнением водоемов химическими веществами.
В СССР в основу гигиенического нормирования водопроводной воды положены два стандарта: ГОСТ 2874 — 82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством» и ГОСТ 2761 — 84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора».
«Руководство к практическим занятиям по методамсанитарно-гигиенических исследований», Л.Г.Подунова
Для этого в 3 стакана помещают по 200 см3 исследуемой воды, вкладывают в них стеклянные палочки, прибавляют в 1-й стакан 0,1 см3, во 2-й — 0,2 см3 и в 3-й — 0,3 см3 1% раствора хлорной извести. Содержимое стаканов перемешивают и оставляют стоять 30 мин. Через 30 мин определяют в стаканах количество остаточного активного хлора…
Реактивы Хлороводородная кислота — 0,1 н. раствор. Метиловый оранжевый — 0,1 % водный раствор или бромфениловый синий — 0,1% раствор в 20% этаноле или смешанный индикатор: 0,1 г метилового оранжевого и 0,25 г индигокармина растворяют в 100 см3 воды. Фенолфталеин — 1% спиртовой раствор. Ход определения В колбу наливают 100 см3 исследуемой воды, приливают 5…
Оборудование Стаканы вместимостью 200 см3. Цилиндр вместимостью 200 см3. Стеклянные палочки. Колбы вместимостью 250 см3. Пипетки мерные вместимостью 10 см3. Бюретки. Реактивы Сульфат алюминия — 1% раствор. Сода — 1 % раствор. Хлороводородная кислота — 0,1 н. раствор. Метиловый оранжевый — 0,1% раствор. Определение оптимальной дозы коагулянта Производится опытным путем и осуществляется в 3 этапа:…
В 1-м стакане окрашивания не произошло (остаточного хлора нет). Во 2-м стакане (куда было добавлено 0,2 см3 1% хлорной извести) появилась слабая синяя окраска, которая исчезла в результате прибавления 0,1 см3 0,01 н. раствора тиосульфата натрия. Следовательно, содержание остаточного хлора во 2-м стакане будет: т. е. меньше требуемого. Исчезновение синей окраски в 3-м стакане, в…
Пробы для исследования БПК5 не консервируют. Исследование проводят в отстоенных или отфильтрованных пробах. Природные воды отстаивают в течение 30 мин, сточные — в течение 2 ч. Предварительное разбавление воды БПК5 в сточных водах определяют методом разбавления, что необходимо для полного окисления всех органических веществ. При исследовании воды с неизвестным БПК5 рекомендуется ставить опыты с несколькими…
Устранимая жесткость воды 5 ммоль/дм3. Значит, в 1-й стакан нужно налить 4 см3 1% раствора глинозема, во 2-й — 3 см3 и в 3-й — 2 см3. Если устранимая жесткость воды меньше 2 ммоль/дм3 и коагуляция протекает вяло, с незначительным образованием мелких, медленно оседающих хлопьев, то воду следует подщелачивать путем добавления в каждый стакан 1%…
Для хлорирования воды применяют раствор хлорной извести, содержащий в 1 см 1,0 мг активного хлора. После установления процентного содержания активного хлора в 1% растворе хлорной извести готовят рабочий раствор хлорной извести, содержащий в 1 см 1,0 мг активного хлора путем разбавления 1% раствора следующим образом. Количество исходного 1 % раствора хлорной извести (x), которое необходимо…
Реактивы Дистиллированная вода, не содержащая медь, цинк, хлор, хлорамин, органические вещества. Дистиллированную воду, используемую для приготовления разбавляющей воды, насыщают кислородом воздуха и хранят, оберегая от загрязнения, при температуре 20 °С. Разбавляющая вода — отстоенная речная или питьевая вода. Насыщенный раствор хлорида марганца. Смесь гидроксида натрия и иодида калия. 32 г NaOH и 10 г KI…
Хлорная известь должна содержать 25 — 30% активного хлора, но под влиянием повышенной температуры, влажности, света, оксида углерода (IV) воздуха эта величина может снизиться, поэтому перед хлорированием воды следует проверять хлорную известь на содержание активного хлора. Принцип метода Определение основано на том, что хлор вытесняет из иодида калия эквивалентное количество йода. Выделившийся йод оттитровывают в…
Цель занятия Знакомство с методами отбора и анализа сточных вод в лаборатории СЭС. Задания Отберите пробу сточной воды для исследования. Определите физические и химические свойства взятого образца воды. Оформите протокол лабораторного исследования. Ответьте на контрольные вопросы и решите задачи. Сточные воды характеризуются непостоянством состава. Изменение состава промышленных сточных вод связано с ходом технологических процессов. К…
www.meddr.ru
