Техника - молодёжи 1996-05, страница 4
н ^ 4 й й ТАЙНА"Это почти кристалл. Обладающий памятью», — утверждает кандидат химических наук С.Зенин, чье открытие может стать революцией в науке. Кажется, ну какие могут быть секреты у нашей обычной водопроводной Н20? Но вспомним «живую» и «мертвую» воду из русских сказок, или святую, за которой ездят в церковь наши бабушки. Что это, простые выдумки? В последнее время появилась вода, заряженная экстрасенсами. Мистика? Лженаука? Можно бы и согласиться, да только самой науке с водой далеко не все ясно. До сих пор не удается объяснить, почему плотность этой жидкости максимальна при температуре +4° С, почему она омаг-ничивается или вызывает ускоренный рост растений. Гипотез о природе воды выдвинуто множество. Однако достаточно серьезных теоретических и экспериментальных подтверждений они так и не получили. ...Около 5 лет назад кандидат химических наук С.Зенин измерял зависимость коэффициента преломления водного раствора хлористого калия от его концентрации. И вдруг увидел, что, начиная с некоторого значения, коэффициент стал изменяться не как положено — пропорционально, а ступенчато! «Очередной выкрутас воды, — прокомментировали коллеги. — Она и не такие штучки выкидывает». Зенин же попытался найти объяснение. Вот ход его рассуждений. Как известно, в молекуле воды атомы водорода и кислорода соединены кова-лентными связями. Но и сами эти молекулы могут объединяться в ассоциаты, с помощью связей иного типа — водородных. Дело в том, что входящие в НгО атомы водорода обладают положительным зарядом, а кислород — отрицательным. В результате водород, помимо кова-лентной связи со «своим» кислородом, может притягиваться и к «чужаку», в другой молекуле. (Причем надо подчеркнуть, что это не просто кулоновское взаимодействие. В данном случае электрон от кислорода второй молекулы частично оказывается на молекулярной орбитали водорода у первой.) Простейшая молекула может образовать 4 водородные связи: по одной на каждый из двух атомов водорода плюс две за счет кислорода, Считается, что возникающие при этом ассоциаты тут же разваливаются, ибо время их жизни мизерное — всего-навсего 109 с. То есть вода, по существу, остается мономерной: в ней стабильны только простейшие молекулы. Но эксперимент с раствором хлористого калия явно противоречил этой картине. Скорее следовало думать, что в воде все же есть какие-то стабильные ассоциаты, которые разваливаются при увеличении концентрации соли, что в ко-i счете и приводит к ступенькам на БЛИЗКА Естественно, возникли вопросы: какими вообще могут быть подобные супермолекулы? Есть ли предел числу их звеньев? — Совершенно случайно получил формулу, которая ошарашила, — вспоминает Зенин. — Из нее следовало, что число звеньев в супермолекуле строго ограничено. А самое удивительное — она стабильна! И сейчас, хотя с тех пор прошло несколько лет, он, волнуясь, говорит, что эта формула* достойна занять в науке столь же почетное место, как и знаменитая эйнштейновская Е=тсг. Расчеты показали, что стабильная супермолекула должна состоять из 57 простейших и представлять собой структуру, сложенную из 4 додекаэдров (рис.1) Этакий своеобразный «тетраэдр». Каждый из додекаэдров имеет 30 ребер (это и есть водородные связи) и 20 вершин, где расположены атомы кислорода. Легко убедиться, что из полного числа водородных связей (4) здесь задействованы 3 (из вершины выходит 3 ребра), то есть одна остается свободной — либо от водорода, либо от кислорода. Запомним этот существенный момент. Но должно же наличие сложных молекул проявляться в эксперименте? Зенин решил провести проверку методом ЯМР. Специалисты, работавшие на установке, единодушно заявили — это чушь. Во всех опытах с растворами различных веществ вода всегда формирует в спектре одиночный пик, а значит, она мономер-на, и иных структур в ней нет. Однако в самое последнее время появились приборы с высочайшим разрешением, позволяющие различить очень близкие по частоте линии. Именно на такой суперустановке Зенин увидел несколько пиков на месте одиночного! С одной стороны — успех, прямое доказательство: в жидкости есть стабильные ассоциаты. А с другой — их теоретическая модель («тетраэдр» на рис.1), не соответствовала эксперименту. Из него следовало, что вода состоит либо из супермолекул нескольких видов, либо ассоциаты должны быть более крупными и сложными. — Когда я пришел в НИИ генетики с предложением проверить на хроматографе, не является ли вода смесью различных фракций, на меня посмотрели как на сумасшедшего, — продолжает Зенин. — Почти полтора года уговаривал провести опыт. Все было бесполезно, пока не пришел новый заведующий лабораторией. Он заинтересовался и решил попробовать. Результат оказался потрясающий: вода действительно может состоять из нескольких фракций. Первая — мономер. Вторая — уже известные нам «тетраэдры». А остальные? Зенин предположил, что они формируются из «тетраэдров», которые являются среди супермолекул своеобразными квантами. Каков же принцип их объединения? Посмотрим еще раз на рис.1. Вершины, обозначенные цифрами 1-6, лежат в одной плоскости. (Всего таких плоскостей у данной структуры 4, их пересечение и образуют строгий тетраэдр, в который вписан наш квант.) Значит, два кванта могли бы попарно соприкоснуться сразу шестью вершинами. Но вот объединиться, слиться им удастся только в одном случае: свободные водородные связи в каждой паре вершин должны взаимодополнять друг друга по типу. То есть к атому водорода одного кванта должен подойти атом кислорода другого и наоборот. Такое соответствие (как у ТЕХНИКА—! ЕЖИ 5' 9 б |
