Сибирские ученые опровергли гипотезу о двух типах структуры воды

Плотность воды в жидком состоянии больше, чем в твердом, а температура кипения намного выше, чем у аналогичных соединений (например, сероводорода). Считается, что эти свойства связаны с особенностями структуры воды и способностью ее молекул образовывать друг с другом сети водородных связей. В частности, предполагается, что вода представляет собой флуктуирующую смесь из чрезвычайно короткоживущих кластеров двух типов: «разреженных» (как у льда) и плотных. Это позволяет объяснить ряд необычных свойств воды, хотя экспериментально показать существование у нее двух структурных мотивов пока не удается. И, судя по новым данным сибирских физиков, вряд ли получится. «Мы занимаемся вопросом, насколько стеклующиеся жидкости остаются однородными в плане структуры, и какими методами это можно изучать, — объясняет один из авторов исследования Николай Суровцев. — Нами было показано, что их отличие от кристаллизующихся жидкостей заключается в том, что первые при охлаждении, начиная с определенной температуры, образуют локальные группировки, становятся в нанометровом масштабе неоднородными, и это приводит к ряду экспериментальных проявлений, в том числе и к повышенному упругому рассеянию света». Эти подходы ученые применили и к воде, предполагая, что она должна вести себя как стеклующаяся жидкость, и охлаждение будет стимулировать появление в ней новых структурных кластеров и вести к повышению рассеяния. Для этого запаянную ампулу с водой облучали при различной температуре, регистрируя спектр рассеянного излучения с помощью интерферометра. К удивлению самих авторов работы, дополнительного увеличения упругого рассеяния обнаружено не было, а поведение воды хорошо описывалось теорией однородной жидкости. «Нет сомнений, что тетраэдрические координации присутствуют в структуре воды. Однако идеальных тетраэдров в жидкости быть не может — все они имеют искажения по длине и углам связей, — говорит Николай Суровцев. — Обычно проводят гипотетическую границу: начиная с этих параметров углов и длин связей, мы считаем, что это тетраэдрическая координация, а при превышении определенного интервала — уже не она. При таком разделении в структуре воды естественно возникают две фазы. Результаты нашего эксперимента указывают, что распределение по параметрам плавное, и нет двух обособленных групп, между которыми можно было бы модельно-независимо провести границу». Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review E. Ранее российские ученые создали простые и точные датчики, чтобы обнаруживать в воде хлор.