ИОННЫЕ ДИПОЛИ ВОДЫ

Формула открытия. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено  существование неизвестных ранее наночастиц воды, которым присуща неограниченная во времени генерация  электростатического поля. Эти частицы состоят из двух водных кластеров, один из которых содержит катион водорода (Н⁺), а второй  анион гидроксила (НО^--). Эти ионы являются источником поля,  которое генерирует наночастицы.  Учитывая ведущую роль ионов в образовании  наночастиц,  правомерно называть их ионными диполями воды.

Вода состоит из жидкого компонента (далее жидкая вода)  и твердотельных  ассоциаций водяных молекул, названных водными кластерами. [1,2]  Водные кластеры – это  наноразмерные  ассоциации водяных молекул, которые содержат положительный или  отрицательный электрический заряд  либо являются электрически нейтральными. [3]  Уникальное свойство водных кластеров, содержащих ионы,  -- это неограниченная во времени генерация ими электростатического поля.  Такая генерация является характерным свойством электретов.  [4 ]

Электреты – это твердотельные диэлектрики и полупроводники, которые  обретают способность долговременно (месяцы – годы) генерировать сильное электростатическое поле. [4]   Вдоль  градиента  напряженности  поля электрета  течет очень слабый электрический ток,  сила и направление течения   которого  изменяется     при медленном повышении  температуры (термостимулированный ток).  Этот ток наряду с долговременной генерацией электростатического поля являются характерными свойствами электретов.

Электретное состояние водных кластеров можно объяснить, основываясь на положениях ионной теории электретов.  [5]  Краткое содержание этой теории следующее. Водяная молекула поглощает из внешней среды квант энергии, величина которого достаточна для ионизации входящих в ее состав водорода (Н) и гидроксила (ОН)  (12,6 эВ),  разрыва  их связи  в  молекуле  (5.0 эВ), а также для смещения катиона водорода (Н⁺) и аниона гидроксила (НО^-) в противоположные стороны.  Квант энергии, состоящий из указанных величин,  далее  будет называться большим квантом.

Большие кванты поступают в воду из околоземного радиационного фона.  Этот фон образуется в результате преобразования в атмосфере Земли энергии галактических космических лучей и солнечной радиации.  Наряду с этим большие кванты образуются в результате  флуктуаций  тепловой, химической,  электромагнитной,   магнитной  и  других   видов    энергии. [6]

 Вследствие поглощения  водяной молекулой большого кванта  энергии происходит её электролитическая диссоциация и образуются свободные  ионы: катион водорода (⁺Н ) и  анион  гидроксила (^--ОН ).   Эти ионы мгновенно (10^—9с)  присоединяются к ближайшим к ним молекулам  воды. В результате этого образуются ион-молекулярные комплексы (комплексные ионы). Эти комплексы имеют  следующий состав: ⁺Н^.Н₂0, названый ионом гидроксония, и ^–0Н^.Н₂0, который можно назвать гидроксил-гидратом. [7]  Эти комплексные ионы вследствие взаимного притяжения образуют пары, каждая из которых содержит как отрицательный так и положительный элементарный электрический заряд.  ( Рис. 1 ) Следовательно, анион-катионная пара -- это надмолекулярная структура, на противоположных сторонах которой находятся разноименные элементарные электрические заряды.   Эту структуру правомерно называть ионным  диполем.

.  ß^----------⁺ 

 Рисунок  1.   Силовые линии и вектор напряженности поля ионного диполя.

В  сферической зоне  вокруг образовавшихся  комплексных ионов  ( ^–ОН^.Н₂О и ⁺Н^.Н₂О) мгновенно устанавливается электростатическое поле,  напряженности которого на расстоянии 0,1 нм от элементарного электрического заряда составляет величину порядка 10⁹В/м и убывает с увеличением расстояния  обратно пропорционально второй степени.  [8]                                                                                                                                                                                                                                                                  

Экспериментально установлено: жидкая вода под воздействием электростатического  поля,  напряженность которого имеет величину порядка 10⁵В/м и большую,  переходит в твердотельное состояние при комнатной температуре. [9]  Из этого следует, что вода,  которая находится в   сферической зоне вокруг катиона гидроксония (⁺Н^.Н₂0) и в сферической зоне вокруг аниона гидроксил-гидрата (^--0Н^.Н₂0),  находится в твердотельном состоянии. Благодаря этому указанные комплексные ионы обретают твердотельные гидратные оболочки, структура и свойства которых аналогичны структуре и свойствам  связанной воды.

В 2014 году американские ученые обнаружили в воде водный кластер, который состоит из  21 молекулы, содержит катион гидроксония  и обладает    сравнительно большой механической прочностью и высокой термической устойчивостью.    [10]

Экспериментальное обнаружение в воде водных кластеров, содержащих катионы гидроксония, является свидетельством существования в ней кластеров, содержащих анионы гидроксил-гидрата, так как эти комплексные ионы образуются одновременно в результате диссоциации водяной молекулы. [7]

Теоретически обоснованное существование в воде ионных диполей и реально   существующие   в  ней   водные   кластеры,  содержащие катион гидроксония, позволяют констатировать: в воде существуют неизвестные  ранее наночастицы,  названные ионными диполями.

Уникальное свойство ионного диполя  –   это   не ограниченная   во  времени генерация им  электростатического поля.    Устройство  механизма такой генерации описано в ионной теории электретного состояния воды. [ 5 ]  Процессы лежащие в основе устройства этого механизма   следующие.

Благодаря  внутренней  энергии комплексные  ионы  гидроксония  и гидроксид-гидрата  совершают  в ионном диполе  поступательное, вращательное и колебательное движения. При встречном поступательном движении комплексных ионов  ⁺Н^.Н₂0  и ^--0Н^.Н₂0  происходит их сближение на расстояние меньше  дебаевского радиуса.  В  результате этого совершается их  рекомбинация и образуются три молекулы воды. При этом выделяется  большой квант энергии, который был затрачен на диссоциацию водяной молекулы. Этот квант поглощается одной из молекул гидратной оболочки ионного диполя, т.е. происходит  эстафетная передача большого кванта в пределах ионного диполя. Благодаря этому  образуется катион-анионная пара, как это описано выше. Следовательно, в ионном диполе сопряжено гибнет и воссоздается катион-анионная пара. Благодаря этому ионный диполь неограниченно во времени генерирует электрическое поле.

Между моментом образования и моментом гибели катион - анионной пары в ионном диполе протекает время, в  течение которого происходит сближение катиона     гидроксония    с   анионом    гидроксид-гидрата  и происходящая при этом  генерация электрического и магнитного поля.     Это время, которое     рассчитано   по    уравнению     максвелловской      релаксации   свободного  заряда, имеет величину,  равную 2^.10^--5 секунды.¹⁾  Следовательно, в  ионном  диполе в течение секунды образуется и гибнет двести тысяч катион - анионных пар. Это соответствует   количеству  перестроек  гидратной  оболочки ионного диполя в секунду.

На  основании  описанных  процессов  можно  констатировать:  ионный диполь является   динамичной  надмолекулярной  структурой,    которой присуща долговременная генерация сильного электростатического поля.  Это свойство и нанометрическая  размерность позволяют идентифицировать ионный диполь как неизвестную  ранее  наночастицу  материи.

  ¹⁾ Время максвелловской  релаксации свободного заряда, рассчитанное по формуле  τ= ε_оε/γ,   равно    Т_{м =} 10^{—11 .} 2^. 10/10^—5 = 2 ^.10^—5 секунды.       Величины  в формуле следующи :    ε_{о   ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ} проницаемость  _{ВАКУУМА,}      ε  _{ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ} проницаемость водного кластера,  равная 20,  и    γ   его  удельная  электрическая  проводимость,  равная 10^—5 Ом ^. см.   [5]

Необходимым  условием  жизнедеятельности клеток является  упорядоченное движение в их объеме субклеточных элементов. [11,12]  В настоящее время остается открытым вопрос о движущей силе целесообразного перемещения в клетке гидратированных молекул белков, нуклеиновых кислот,  липидов, углеводов и воды, а так же их  надмолекулярных структур. В монографии: Ионная теория электретного состояния воды показано, что такой  силой  является электростатическое поле,  которое генерируют ионные диполи воды.   [5, глава 3]

                                                    

   Кулин  Евгений Трофимович

                                                                Электронный адрес:  e.t.kulin@gmail.com

Библиография.

1.  Захаров С.Д., Мосягина И.В.   Кластерная структура воды. Препринт. М. – 2011.

2. Хан В., Власов В.А., Мышкин В.Ф. и др.  Анализ структуры и свойств разбавленных водных систем.  // Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012  № 8 (97).

3.  Vostrikov A.A.. Dubov D.Yu.  Zeitsch. fur  D Atoms. Molecules and Clusters. 1991. Vol. 20. P. 429-432.

4.  Губкин А.Н. Электреты. М.: Наука, 1978.

5. Кулин Е.Т.  Ионная теория электретного состояния воды. Минск: «Тэхналогiя», 2017.

6.  Справочник химика 21. Стр. 258.

7. Рябухин А.Г. Гидратация ионов гироксония Н₃О и гидроксла ОН // Изв. Челябинского  научного центра. 2002. Т. 17, выпуск 4, С. 51- 56.

8.  Булл Г.Б. Физическая биохимия.М.: Изд-во иностр. лит., 1949.

9. Chloi E. M. et al.   Physical Review Letters. 95, 085701 (19 August 2005).

10. Fournier J. A.,  Johnson C. J., Wolke C.T. et al.  Science 2014. V. 344. Pp. 1009 – 1012.

11. Камия Н. Движение протоплазмы. М.:  Наука, 1962.                         12.  Alberts B., Jonson A., Lewis J. et al. Molecular Biology of the Cell. 4th edn. N.Y.: Garland Science, 2002.

Минск, июнь 2018 года