В трехмерной сетке водородных связей размещены флуктационные микрообъемы молекул воды, обладающие сравнительно малой энергией теплового движения и более высокой степенью структурного упорядочивания. Это — микрокластеры и кластеры свободной воды. В то же время вокруг микрокластеров в макрообмьеме ассоциированной воды с повышенной энергией теплового движения молекул H2О наблюдается большая степень структурной беспорядочности, т.е. более низкий уровень структурного упорядочения.
Так сложно обстоит дело со структурой абсолютно чистой воды. Нас же здесь интересует структура свободной внутриклеточной питьевой воды, т.е. той воды, которую человек пьет, а это уже не чистая вода, а раствор необходимых живому организму разнообразных микропримесей.
Как уже указывалось, вода — прекрасный растворитель. В биологии и медицине, при изучении многочисленных биохимических реакций, протекающих в живой и неживой природе, постоянно приходится встречаться не с чистой водой, а с водными растворами разнообразных веществ и химических соединений.
Рассмотрим кратко, что же такое раствор, как взаимодействует растворенное вещество с растворителем водой и что происходит с водой, если добавить к ней те или иные примеси, например, соль.
Теория растворов получила развитие в 20 веке и была существенно стимулирована необходимостью понимания различных физико-химических процессов и, прежде всего таких, как адсорбция, катализ, электролиз и другие. К настоящему времени можно выделить два направления при изучении воды и водных растворов. С одной стороны, исследователи с помощью рентгено-структурного анализа пытаются получить все более точную информацию о распределении растворимых в воде частиц. С другой стороны развивается направление, связанное с разработкой различных структурных моделей водных растворов для описания свойств, доступных макроскопическим измерением, таким как вязкость, диэлектрическая проницаемость и др.
Структура водного раствора определяется двумя факторами: структурой чистой воды как растворителя и свойствами растворенных веществ, ионы которых формируют свою собственную структуру. По существу вопрос о структуре раствора — это проблема понимания всех типов взаимодействии, осуществляемых в растворе между атомами, ионами и молекулами.
Ионы примесей в воде приводят к двум взаимопротивоположным изменениям структуры воды. Поле иона нарушает упорядоченность молекул Н2О, которая характерна для чистой воды (эффект увеличения энтропии). Кроме этого действие поля иона ориентирует молекулу воды в этом поле и приводит к упорядоченному размещению их вокруг иона, что сопровождается уменьшением энтропии. Преобладающий из этих двух эффектов определяет состояние изучаемой системы.
Исходя из соображения о гомеопатическом потенцировании лекарств в воде, австрийские ученые В.Гутман, Г.Реш (1988) рассматривают взаимодействие между гидрофильными и гидрофобными растворенными веществами в качестве основного для образования структур и накопления информации в воде. Гидрофильные вещества ответственны за создание структуры, в то время как гидрофобные обеспечивают сохранение структурной информации в вакуумных пустотах воды.
Структурная организация воды создает условия для способности организма воспринимать постороннее влияние или защищаться от него без вреда для собственной организации. Эта способность воды, которая обеспечивает единство и целостность организма, основывается на взаимодействии между внешней и внутриклеточной водой.
Вода — единственная среда, которая способна вступать во взаимодействие с каждой структурой в клетке и организме. Все структуры в клетке и в теле человека оптимальным способом формируются в конкретных условиях организации водных структур.
Неводные компоненты клетки образуют менее гибкие структуры, которые функционируют в качестве пограничных условий для удержания более гибких водных структур, с которыми они находятся в длительном взаимодействии.
Согласно Гутману и Решу, гидрофильные вещества, такие как растворенные ионы и гидратизированные молекулы, как, например, сахар, мочевина и другие, действуют в воде в качестве как бы структурной дробилки воды. Растворенные в воде газы, такие как О2, Н2, CО2, или гидрофобные вещества способствуют упорядочению динамической структуры воды и являются ее созидателями в водных системах. Газовые гидраты имеют полые пространства с внутренним поверхностным напряжением, которые позволяют молекулам газа проявлять определенную свободу в движении. Ограниченные вращательные колебания молекул газа в полых пространствах воды настраиваются на определенный вид колебаний и должны быть согласованы с колебанием жидкости. Таким образом те изменения, которые возникают благодаря взаимодействию между структурными дробильщиками и созидателями структуры воды охватывают принципиально всю систему основной субстанции жизни — клетки. В более общем плане структурирование воды в организме является следствием термодинамического неравновесия, в котором находятся живые системы.