Структура молекули води і її іонів

Структура молекули води і її іонів

Вода - найбільш поширене хімічна сполука. Різноманітність властивостей, які може проявляти вода, приховані у відмінностях структури молекули води. Отримана нами інформація дозволяє приступити до розкриття і аналізу структурних особливостей молекули води.

Зв'язки між атомами в молекулі формують поверхневі електрони, які ми називаємо ще й валентними. Валентні електрони атомів, що утворюють молекулу, можуть вступати у зв'язок один з одним або з протонами ядер, якщо осередок ядра, де розташований протон, виявляється вільною. Це властиво атому водню.

Частина моделі молекули води зображуються так, що кут між атомами водню становить 105 . Якщо вважати, що він відповідає реальності, то з урахуванням моделі ядра атома кисню, модель молекули води буде такою, як показано на рис. 1. Ця модель дає підставу вважати, що електростатичні сили відштовхування, що діють між першим (e 1, P 1) і другим (e 2, P 2) атомами водню, формують кут 105 . Він утворюється, мабуть, у кластерів молекул води, коли вона замерзає і перетворюється на лід.

Рис. 1. Структура молекули води з кутом 105 між атомами водню

На рис. 2 показана структура молекули води, наступна зі структур ядер атомів кисню і водню. Два електрона 1 і 2 атоми кисню розташовані на осі атома, а шість інших - по колу, перпендикулярному осі.

Можна припустити, що сумарний електростатичне поле шести електронів, розташованих по колу (назвемо їх кільцевими електронами), видаляє перший і другий осьові електрони на більшу відстань від ядра атома, ніж то відстань від ядра атома, на якому розплоджу кільцеві електрони.

Тому осьові електрони атома кисню є його головними валентними електронами. Саме до цих електронам і приєднуються електрони атомів водню і утворюється молекула води (рис. 2).

Рис. 2. Схема першої (зарядженої) моделі молекули води:

a) просторова схема;

b) лінійна схема 1,2,3,4,5,6,7,8 - номери електронів атома кисню;

- Ядра атомів водню (протони);

і - Номери електронів атомів водню

Символами і позначені електрони атомів водню і символами і - Протони атомів водню. Номери електронам ми присвоюємо відповідно до послідовності збільшення їх потенціалів іонізації. Першим номером ми позначили електрон атома кисню, що має найменший потенціал іонізації . Номером 2 ми позначили другий електрон атома кисню, що має потенціал іонізації .

Звернемо увагу на те, що осьові протони ядра атома кисню відокремлені один від одного кільцевими і осьовими нейтронами.

Тому при видаленні з атома кисню одного осьового електрона звільнилися силові лінії магнітного поля осьового протона перерозподіляються в ланцюжку протон - нейтрон-нейтрон - протон так, що напруженість магнітного поля вільного осьового протона ослабне, а напруженість магнітного поля другого осьового протона, що взаємодіє з другим електроном, посилиться, і енергія його іонізації збільшиться до .

Описане явище притаманне, мабуть, всім ядрам. Цей процес називається процесом насичення. Інакше порушується рівність між електростатичними силами, зближують електрони з протонами, і магнітними силами, що обмежують це зближення у випадках, коли частина електронів покидає атом.

Структура атома водню показує, що якщо цей атом з'єднається з першим осьовим електроном атома кисню своїм єдиним електроном, то протон опиниться на поверхні молекули і утворює зону з позитивним зарядом, який буде генеруватися протоном атома водню.

Аналогічну зону сформує і протон другого атома водню, який з'єднується з другим осьовим електроном атома кисню (рис. 2). Негативно заряджену зону сформують електрони атома кисню, розташовані по кільцю навколо осі атома кисню.

Оскільки при охолодженні електрони випромінюють фотони і наближаються до ядра атома, то шість кільцевих електронів атома кисню в молекулі води (рис. 2), наближаючись до ядра атома, своїм статичним полем видаляють осьові електрони від ядра. У цьому випадку відстань між атомами водню, розташованими на осі молекули води, збільшується.

За рахунок цього збільшується довжина зв'язку з сусідніми молекулами води при її замерзанні. З урахуванням цього ми віддаємо перевагу моделі молекули води, що на рис. 2, і надалі будемо використовувати тільки цю модель.

Аналіз зміни властивостей води з використанням моделі, показаної на рис. 1, залишаємо іншим дослідникам.

Звернемо увагу на те, що кластери води формуються, насамперед, протон - протонний зв'язками, коли дві її молекули з'єднуються соосно.

Якщо врахувати, що розмір протона на три порядки менше розміру електрона, то протон - протонна зв'язок легше руйнується при механічному впливі на такий кластер. Другий варіант утворення кластеру - з'єднання осьового протона з кільцевим електроном. Це - протон - електронний зв'язок. Її міцність теж менше міцності електрон - електронного зв'язку, яку мають молекули азоту і кисню. Ці факти і прояснюють плинність води.

Молекули води формують кластери різних форм. При певних умовах і певній температурі (в зимових хмарах) шість молекул води приєднуються своїми протонами атомів водню до кільцевих електронам іншої молекули води або атома кисню. У результаті утворюється шести променева структура, яка зі збільшенням розміру і ускладненням формує ажурну шести променеву структуру - сніжинку.

Цей природний процес реалізується при строго визначених енергіях зв'язку валентних електронів, які залежать від енергій поглинаються і випромінюваних фотонів.

Відомі експериментальні факти, коли вода, облучаемая мелодією спокійній класичної музики, формує симетричні шести променеві структури. Такі ж структури формуються при опроміненні води спокійним молитовним голосом, при якому тіло молиться випромінює такі фотони, які необхідні для формування зв'язків симетричних структур. Тому не випадково, що така вода, як це вже доведено, має лікувальні властивості.

Експериментально встановлено, що при опроміненні води джазовою музикою в ній формуються потворні структури. Це обумовлено тим, що така музика ініціює навколишні предмети випромінювати фотони з хаотично змінюються енергіями. Поглинаючи такі фотони, валентні електрони формують безсімметрічние кластери. Звичайно, це вагомий доказ шкідливого впливу джазової музики на здоров'я людини, адже велика частина маси його тіла - вода.

Нова теорія ставить перед нами таке питання: скільки ж електронів в молекулі води? Чи завжди перший і другий електрони атома кисню залишаються у своїх осередках при наближенні до них електронів атомів водню? У нас немає поки однозначної відповіді на це питання, і ми схильні вважати, що реалізуються всі можливі варіанти. В одних випадках перший і другий (осьові) електрони атома кисню відсутні в молекулі води та їх місця займають електрони атомів водню. Але не виключено і присутність цих електронів в молекулі води, так як валентні електрони атомів, що вступають у зв'язок, можуть з'єднуватися не тільки з протонами сусіднього атома, але і з його валентними електронами. З урахуванням цього структура молекули води може відрізнятися кількістю електронів у ній, і виникає необхідність дати назви цим структурам.

Структуру молекули води з повним набором електронів назвемо першою моделлю (рис. 2). Існують можливості формування молекули води не з десятьма, а з вісьмома електронами (рис. 3). Таку модель назвемо другий.

Рис. 3. Схема другий (розрядженою) моделі молекули води

Головні відмінності між першою (рис. 2) і другий (рис. 3) моделями молекули води полягають в тому, що в осередках першого і другого (осьових) електронів атома кисню першої моделі молекули води знаходяться по два спарених електрона, а в другій моделі молекули води в цих осередках розташовуються по одному електрону і тому у нас є підстави назвати їх не спарені електрони (рис. 3).

Коли спарені електрони розташовані тільки на одному кінці осі атома кисню, то таку модель назвемо третьої (рис. 4, праворуч).

Рис. 4. Схема третьої (підлозі зарядженої) моделі молекули води

Якщо гіпотеза про різну кількість електронів в молекулах води підтвердиться, то цей факт виявиться вирішальним при отриманні надлишкової енергії при електролізі води.

Він визначить причину позитивних і негативних результатів численних експериментів, які ставилися для перевірки факту існування додаткової енергії при електролізі води і явищах її кавітації. Якщо вода містить більше заряджених молекул, то експеримент дасть позитивний результат. При більшій кількості розряджених молекул результат буде негативний. Приблизні розрахунки показують наявність різниці в масі одного літра зарядженої і розрядженою води. Її можна зафіксувати сучасними вимірювальними приладами.

Факт різної кількості електронів в молекулі води має експериментальне підтвердження. Виявилося, що при багаторазовому проході розчину лугу через плазмоелектролітіческій реактор в розчині накопичується значний електричний потенціал.

Відзначимо ще один експериментальний факт. Відомо, що при обертанні води в трубі її теплі молекули виявляються у внутрішній стінці труби, холодні - ближче до осі труби. Причина та ж, що і при аналогічному розподілі молекул повітря. При охолодженні молекули води випромінюють фотони і їх маса стає менше маси теплих молекул. В результаті відцентрова сила інерції притискає теплі, більш важкі, молекули до внутрішньої стінки труби, а холодні, з меншою масою, виявляються поблизу її осі.

Далі ми наведемо результати лабораторних досліджень, з яких явно випливає, що в найближчому майбутньому вода - другий після Сонця джерело теплової енергії і основний енергоносій майбутньої екологічно чистої водневої енергетики.

Відомо, що вода може мати лужними або кислотними властивостями. Лужні властивості формуються за рахунок збільшеного вмісту у воді гідроксилу .

На рис. 5 представлена ​​схема моделі гідроксилу. На одному кінці осі гідроксилу розташований електрон атома кисню, а інший завершується протоном атома водню. Таким чином, гідроксил - ідеальне ланка електричного кола.

Під дією прикладеної напруги ці іони формують лінійні кластери з позитивним і негативним знаками на кінцях. В результаті імпульс напруги передається вздовж цього кластеру від мінуса до плюса.

Звичайно, струм не тече вздовж кластера. Він формується завдяки тому, що іон гідроксилу, розташований на кінці кластера у анода віддає йому свій електрон, а протон атома водню у іона, розташованого біля катода, отримує електрон з катода.

Рис. 5. Схема моделі гідроксилу

Звичайно, при цьому йдуть складні реакції. У анода утворюються, а потім розпадаються молекули перекису водню, а у катода формуються молекули водню. Деталі цих процесів ми опишемо пізніше, при аналізі процесу електролізу води.

Кислотні властивості води формуються, як прийнято зараз вважати, вільними протонами , Але ми з цією ідеєю не погоджуємося тому, що протон - занадто активне утворення і тому не може існувати у воді у вільному стані. Кислотні властивості води формуються збільшеним вмістом в ній позитивно заряджених іонів гідроксонію (Рис. 5).

У всіх моделях молекули води (рис. 3-6) кільцеві електрони атома кисню залишаються вільними, формуючи зону негативного потенціалу на її поверхні. Величини третього і четвертого потенціалів іонізації атома кисню вказують на те, що кільцеві електрони розташовані ближче до ядра атома кисню, ніж осьові, тому більша частина їх електричних і магнітних силових ліній включена у зв'язок з ядром атома кисню, і вони менш активні, ніж перший і другий осьові електрони.

Рис. 6. Схема іона гідроксонію

Щоб один з кільцевих електронів вступив в зв'язок з протоном чи електроном сусіднього атома, йому необхідно піднятися в своїй комірці і віддалитися від ядра атома кисню. Для реалізації такого процесу йому необхідно поглинути фотон з навколишнього середовища. Якщо це відбудеться, то він віддалиться від ядра, наблизиться до поверхні атома, і лише тоді з'являться умови для взаємодії між електричними і магнітними полями обох електронів. Якщо один з кільцевих електронів атома кисню з'єднається з електроном атома водню, то утворюється іон гідроксонію , Що і сформує кислотні властивості води (рис. 6).

При такому розвитку подій на поверхні молекули води з'являться три зони з позитивним потенціалом і вона стане позитивно зарядженим іоном , Який називають гідроксонію (рис. 4). Таким чином, кислотні властивості розчину визначає не протон (позитивний іон ), А позитивний іон гідроксонію . Процес видалення електрона від ядра атома супроводжується поглинанням фотонів з навколишнього середовища, тому процес утворення іона гідроксонію ендотермічний.

Перекис водню , Також утворюється з води. В її структурі два атоми кисню і два атоми водню (Рис. 7).

Чистий перекис водню - безбарвна сиропоподібна рідина, що має сильними окисними властивостями. Ця особливість перекису водню дозволяє встановити комбінації атомів кисню і водню, які може мати ця рідина.

Рис. 7. Схеми молекул перекису водню

Варіанти комбінації атомів водню і кисню представлені на рис. 7. Структура, представлена ​​на рис. 7, а, еквівалентна молекулі води (рис. 2), тому що кінці осі молекули завершуються протонами ( і ) Атомів водню. Така структура не може бути активною, так як активність визначають електрони. Тому є підстави вважати, що молекула перекису водню має структуру, показану на рис. 7, b. У цієї структури на кінцях осі електрони, так само як і у молекули кисню.