Водный кластер

Во́дный кла́стер — совокупность молекул воды, соединённых между собой посредством водородных связей. Существование таких кластеров было предсказано теоретически и обнаружено экспериментально[1]. Простейшим примером водного кластера является димер воды [2]. Интерес к изучению водных кластеров вызван их способностью влиять на протекание биологических и других природных процессов[3][4]. Потенциальными областями технологического применения водных кластеров являются инженерия кристалловruen, наноустройства[5][6][7].

По состоянию на 2016 год не было экспериментальных свидетельств существования процесса организованного образования кластеров в чистой воде[8][9]. Формирование водных кластеров происходит в атмосфере, в растворах, вокруг биомолекул, в супрамолекулярных ансамбляхruen, в кристаллахruen[5][10][2][11].

Защитники классической интерпретации структуры жидкостей полагают, что так как период существования кластера в основном объёме весьма мал[12][9] (водородные связи молекулы воды в подобных условиях образовываются и разрываются с частотой около 1012 Гц, при этом в среднем такая молекула за секунду проходит путь в 150 000 своих диаметров, равный 44 мкм[13]), то, как следствие, кластер с «мерцающей» структурой и малым временем жизни, по их мнению, не может заметно влиять на свойства воды[3]. Согласно статье химиков Ричарда Сэйкаллиruen и Дэвида Уэйлсаruen в журнале Science за 2012 г., изучение водных кластеров необходимо для создания «универсальной» модели водыruen, исходя из которой с помощью вычислений можно будет точно предсказывать свойства воды во всех её формах, и которая укажет простой путь к разрешению некоторых из многих разногласий относительно природы воды[14]. Возможным развитием такой модели является её обобщение на случай сложных растворов, включающий гидратациюruen биомолекул[15].

Отсылка к явлению водных кластеров нередко используется в околонаучных спекуляциях[16], в которых утверждается, в частности, о существовании у воды «памяти» (например, апологетами гомеопатии), а также о возможности создания и пользе «кластеризованнойruen» воды[9].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Pradzynski, Dierking, Zurheide et al., 2014.
  2. 1 2 Третьяков, Кошелев, Серов и др., 2014.
  3. 1 2 Goncharuk, 2014.
  4. Vaida, 2011.
  5. 1 2 Luna-García, Damián-Murillo, Barba et al., 2005.
  6. Singh, Lee, Choi et al., 2007.
  7. Yuan, Zhu, Liu et al., 2010.
  8. Chaplin, 2006.
  9. 1 2 3 Gibb, 2016.
  10. Varughese, Desiraju, 2010.
  11. Authelin, MacKenzie, Rasmussen et al., 2014.
  12. Guo, Li, Zhang et al., 2009.
  13. Soper, A. K.ruen. Recent water myths : [англ.] // Pure and Applied Chemistry. — 2010. — Vol. 82, no. 10. — P. 1855-1867. — doi:10.1351/PAC-CON-09-12-16.
  14. Saykally, Wales, 2012.
  15. Paesani, F. Getting the right answers for the right reasons: toward predictive molecular simulations of water with many-body potential energy functions : [англ.] // Accounts of Chemical Researchruen. — 2016. — Vol. 49, no. 9. — P. 1844-1851. — doi:10.1021/acs.accounts.6b00285.
  16. Элементы - новости науки: Продолжается изучение структуры воды. elementy.ru. Дата обращения: 27 февраля 2017.

ЛитератураПравить