Файл: Кудельский, А. Новеллы о воде.pdf

замерзает при температуре чуть ниже нуля, а при на­ гревании до 40—50 градусов — при температуре ми­ нус 11,6;

...у воды, предварительно доведенной до сверхкри­ тических температур, при последующем охлаждении сохраняется ряд свойств высокотемпературных флюидов;

...изменившиеся под воздействием приложенных полей поверхностное натяжение, электропроводность, вязкость, плотность и другие характеристики воды долго еще после снятия этих полей не достигают пер­ воначальных величин.

Фактов существования у воды «структурной памяти» накопилось много, и, по-видимому, пришло время для строгого определения этого замечательного свойства. В понимании советского ученого А. М. Блоха под «струк­ турной памятью» воды следует подразумевать «проявле­ ние аномальности ее физических свойств, возникшей под

какого-то времени после прекращения этого воздей­ ствия».

7. „КАТАСТРОФА ВОННЕГУТА"

Несколько лет назад, кандидат физико-математиче­ ских наук Н. Н. Федякин обнаружил в стеклянных капил­ лярах воду, находящуюся, по выражению некоторых ученых, «в четвертом состоянии». Три состояния воды — жидкость, пар и лед —• мы знаем. Что же собой представ­ ляет вода в четвертом состоянии?

На этот вопрос отвечают результаты экспериментов, проведенных в Институте физической химии АН СССР

под руководством известного советского ученого, членакорреспондента Академии наук СССР Бориса Владими­ ровича Дерягина. Во время экспериментов недонасыщенные пары воды конденсировались в тонких капиллярах. Затем капиллярные трубочки охлаждали до минусовых температур. И что же? Оказалось, что вода в капиллярах не замерзала при нуле градусов. Не замерзала она и при минус десяти, двадцати, тридцати градусах. Охлаждение продолжали. Что будет с водой при более низких тем-

пературах? Произойдет кристаллизация и образуется лед? Ничуть не бывало! При температуре минус 70 гра­ дусов получили ... стекло.

Стеклоподобные структуры образуют вещества вяз­ кие. Когда измерили вязкость «дерягинской» воды, ока­ залось, что она в 10—15 раз превышает вязкость обычной воды. Обмакнешь в нее палец — и она тянется вслед, словно смола. От обычной воды сверханомальная капил­ лярная отличается и плотностью: она тяжелее питьевой почти в 1,4 раза.

Знаменитая тяжелая вода просто растворяется в обычной, а сверханомальная образует в ней резко очер­ ченные капли. Капли воды в воде! Разве это не уди­ вительно? Особенно, если учесть, что химический со­ став ее абсолютно не отличается от состава обычной воды.

Во всем мире специалисты по квантовой химии раз­ гадывают строение «дерягинской» воды — плотной, неза­ мерзающей, неиспаряющейся, вязкой и бесцветной. Сам Б. В. Дерягин считает, что объяснить особенности сверх­ аномальной воды особенностями ее структуры нельзя. Мы тут имеем дело, говорит он, по-видимому, с двумя видами молекул воды, которые различаются характером колебательных движений.

В предложенной ими модели сверханомальной воды каждый атом кислорода четырехвалентен, связан сразу с четырьмя водородными атомами. Квантовомеханические расчеты подтвердили устойчивость предложенной пространственной конфигурации расположения атомов. С данными расчетов лучше всего согласуется модель, основным элементом которой является правильный ше­ стигранник (вспомните примеры молекулярных агрега­ тов в жидкой воде по М. Аджено). Такие элементы могут быть уложены в плотные циклиметрические пакеты тре­ мя различными способами. И не здесь ли следует искать разгадку, почему снежинки — всегда шестиконечные звезды?

Высокая плотность и другие аномальные свойства «дерягинской» воды объясняются крайне экономной упа­ ковкой кислородных и водородных атомов в циклиметрической модели.

Задолго до открытия воды, пребывающей в четвертом состоянии, в одном из своих романов «Кошачья колы­ белька» американский писатель Курт Воннегут описал странную модификацию воды, сильно напоминающую «дерягинскую»,— «лед IX». Кристаллы этого льда суще­ ствовали даже при температуре 50 градусов по Цельсию и, кроме того, заставляли в своем присутствии обычную воду превращаться в лед IX. Один из героев романа так обосновывает теоретическую базу этого чуда: «...Пред­ ставьте себе... пирамидку пушечных ядер или апельсины

вящике,— сказал доктор Брид. И он мне объяснил, что строение нижнего слоя пушечных ядер или апельсинов определяет сцепление и спайку всех последующих слоев. Этот нижний слой и есть зародыш того, как будет себя вести каждое следующее пушечное ядро, каждый следую­ щий апельсин, и так до бесконечного количества ядер или апельсинов. Теперь представьте себе..., что существует множество способов кристаллизации, замораживания воды... Предположим, что вода на земном шаре всегда превращалась в лед-один, потому что ее не коснулся зародыш, который бы направил ее, научил превращаться

влед-два, лед-три, лед-четыре...»

УКурта Воннегута открытие льда IX приводит к ги­ бели человечества. Вокруг частички такого льда, брошен­ ного в океан, бурно происходила кристаллизация и вода

превращалась в лед IX. Постепенно океаны и моря, реки и озера заполнялись желеобразной массой, гибли расте­ ния и животные...

Если бы прочность межатомных связей в циклиметрически построенной сверханомальной воде оказалась меньшей, чем в обычной Н2О, мир столкнулся бы с впол­ не реальной опасностью «катастрофы Воннегута». Вот почему ученые вздохнули с облегчением, когда выясни­ лось, что по величине внутренней энергии и обычная, и сверханомальная воды почти одинаковы. Поэтому не сле­ дует бояться, что синтезированное в лабораториях Инсти­ тута физической химии АН СССР вещество распростра­ нится повсюду и превратит нас в раскристаллизованные тела.

охлаждением живых организмов. И даже называют при­ мерную температуру охлаждения — минус 180 градусов. Одна беда: при такой температуре охлаждение человече­ ского организма будет протекать с невероятной ско­ ростью — сотни градусов в минуту, но до центра тела холод дойдет все же недостаточно быстро. Будет проис­ ходить образование льда, разрывающего острыми своими гранями ткани, а в медленно замерзающей воде — воз­ растать концентрация солей, также губительно действую­ щая на клетки.

И ученые ищут выход в стремительной холодовой ата­ ке на организм. «В основе этих попыток,— говорит кан­ дидат медицинских наук П. Подрабинек, — лежит здра­ вая идея. Если жесткий перепад температуры от +37 до —180° произойдет в считанные мгновения, то опасности для организма он не должен бы представлять. Не успеет наступить удушье тканей, не появится дискоординация функций, не произойдет образование льда. Вода, ее рас-

творы, минуя стадию кристаллизации, перейдут в стекло­ видное состояние (это явление называется витрификацией), и ткани не будут механически разрушены. По су­ ществу, здесь биологическая проблема превращается в инженерно-техническую. Она заключается в том, чтобы найти способ, позволяющий в кратчайший промежуток времени, видимо, в десятые доли секунды, витрифицировать крупное животное.

Может быть, нужно изменить физические свойства во­ ды организма? Замена ее аномальной полимерной водой, возможно, решила бы задачу, но где он, этот литр ано­ мальной воды, столь необходимый для первого опыта?»

Так неожиданно проблема сверханомальной воды в сознании ученых тесно переплелась с проблемой анабио­ за и мечтой о бессмертии.

В добрый час!

9. „СКОЛЬЗКАЯ" ВОДА

Наступление на загадки воды ведется учеными со всех сторон: одни изучают поведение воды при высоких давле­ ниях и температурах, близких к существующим в недрах Земли, другие заняты ее внутренней структурой, третьих интересуют изменения физических свойств воды при взаимодействии ее с теми или иными веществами.

Не так давно в американском журнале «Сайенс дай­ джест» было опубликовано любопытное сообщение об опыте, проведенном осенью 1968 года фирмой «Юнайтед карбайд» совместно с пожарной командой Нью-Йорка. После введения в пожарный рукав «полиокса» — вещест­ ва, производящегося этой фирмой,— расход воды возрос на 50—70 процентов, а струя «удлинилась» с 37 до 60 метров. Пожарных «полиокс» заинтересовал.

Если бросить щепотку «полиокса» в аквариум, рыбки

внем будут плавать быстрее. Это заинтересовало уже не пожарных, а морские ведомства.

ВАнглии во время испытаний минного тральщика «Хайбертон» раствор, содержащий «полиокс», выливался

вводу через щели в бортах судна. В результате скорость тральщика возросла, сопротивление движению снизи­ лось на 20 процентов, на 15 процентов снизился расход горючего. В печати промелькнуло сообщение о том, что командование военно-морских сил США поручило одной

из фирм исследовать действие «полиокса» на движение торпед.

В то время как военные интересуются «полиоксом» с целью повышения скорости движения смертоносных тор­ пед, медики остаются медиками и заняты изучением вли­ яния «полиокса» на человеческий организм. Если будет доказана его безвредность, медики надеются применить «пОлиокс» для борьбы с повышенной турбулентностью крови, которая возникает при сужении крупных крове­ носных сосудов и клапанов сердца.

Что же это за чудесное вещество, которое повышает текучесть воды?

«Полиокс», или окись полиэтилена,— это полимер, мо­ лекулы которого представляют собой длинные цепочки. Известен он уже лет двадцать, однако до сих пор меха­ низм его воздействия на воду для ученых остается загад­ кой. Некоторые полагают, что в воде цепочки полимера распрямляются в направлении движения, уменьшая та­ ким образом и трение струй друг о друга, и турбулент­ ность.

10. СКОЛЬКО ВОД НА ЗЕМЛЕ?

Ответить на этот вопрос и просто, и сложно. Просто — это сказать, что вода представляет собой единственное и неповторимое соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода. Сложности начнутся, как только мы начнем вспоминать, что существует вода дождевая, вода речная, вода морская, что есть пресные, есть соленые, есть минеральные, есть воды горячие, есть воды холодные. Одно только перечисление всего многообразия этих вод заняло бы здесь несколько страниц.

В 1931 году академик Владимир Иванович Вер­ надский, классифицируя земные воды, составил такую таблицу:

Первая подгруппа. Твердые фазы воды