Исследование особенностей термоэлектропроводности воды, петля «ТЭПВо»
Именно этим обстоятельством, по-видимому, можно объяснить столь относительно высокий уровень и проводимости, и потенциала жизни реликтовой воды. Разгадка данного феномена заслуживает особого внимания.
За советом и помощью мы обратились к выдающимся ученым В.Я.Антонченко, А.С. Давыдову, В.В. Ильину, к их классическому труду «Основы физики воды».
Общепризнанно, что электрические свойства воды в основном связаны с переносом заряда и переориентацией дипольных моментов. Вспомним, что в молекуле H2O атом кислорода удерживает два протона с одной стороны. Этот достоверный, реально существующий парадокс придает молекуле воды большой дипольный момент. Орбиты нескомпенсированной уединенной пары электронов вытянуты в противоположную сторону и усиливают дипольный характер молекулы воды. Два протона могут связывать молекулу Н2О с двумя соседними молекулами водородными связями, а пара уединенных электронов может притягивать два протона от двух других соседних молекул H2O.
Таким образом, каждая молекула воды может быть связана с четырьмя другими. Выражение «может быть» имеет равное значение с выражением «не может быть». Дело в том, что все четыре водородные связи молекулы H2O заняты только во льде.
Вода, как известно, .представляет собой очень подвижную тетраэдрическую объемную сетку, где каждая молекула может образовывать с себе подобными 4, 3, 2 и 1 водородные связи, зависящие в основном от температуры, с возрастанием которой набор водородных связей изменяется от 4-х до 3, 2, 1 и 0. Кроме того, в структуре воды существуют также ионизационные дефекты. Эти дефекты возникают в результате переноса протона по водородной связи с образованием из двух соседних H2O ионной пары Н30+ и ОН- (2H2O Н3O+ + ОН-). Эти ионы играют существенную роль в электропроводности воды и льда.
Однако среди всех возможных химических реакций в воде самой фундаментальной является обратимая реакция диссоциации Н2O Н+ + ОН-. Электропроводность воды с участием этих ионов намного больше, чем с участием любых других ионов.
В таблице 20, заимствованной из указанной выше монографии, приведены значения электропроводности четырех наиболее важных одновалентных ионов.
Из таблицы 20 видно, что наибольшей проводимостью обладают ионы водорода (протоны), превышающие проводимость ионов гидроксила в 1,5-2 раза, ионов хлора в 3-5 раза, а ионов натрия в 5-9 раз!
Так вот в чем таилась загадка повышенной проводимости талой воды, тем более талой в среде минералов с пониженным содержанием тяжелых изотопов — в протонах, в протонной проводимости!! Мы здесь имеем в виду то, что к ионной проводимости воды приплюсовывается еще и протонная проводимость, обусловленная высоким уровнем структурной организации талой воды.
Таблица 20
Электропроводность ионов в воде
Т,°С H- OH- Na- Сl-
0 225 105 26 42
15 300 165 39 61
25 349 199 50 76
35 397 233 61 92
45 441 267 73 108
55 483 301 86 126
100 630 450 145 212
Таблица 20 также свидетельствует о том, что с повышением температуры проводимость анализируемых ионов возрастает. Это связано с уменьшением гидратационных сфер и увеличением подвижности ионов. Авторы данного интересного исследования, к сожалению, не показали, как изменялась электропроводность ионов в одной и той же водной среде при ее охлаждении от 100 °С до 0 °С.
Поскольку в табл. 20 мы видим только значения электропроводности ионов при нагревании, т.е., согласно нашей интерпретации, по восходящей ветви, постольку можно сожалеть об отсутствии другой половины петли «ТЭПВо» — нисходящей ветви. А это было бы интересно знать.
