Огромный дипольный момент молекул воды и водородные связи объясняют прежде всего аномально высокую диэлектрическую постоянную воды. Если принять диэлектрическую постоянную вакуума за единицу, то диэлектрическая постоянная воды будет равна 80. Это значит, что в воде два электрических заряда будут взаимно притягиваться или отталкиваться с силой, в 80 раз меньше той, с которой они взаимодействовали бы в вакууме.
Высокая диэлектрическая постоянная, в свою очередь, объясняет феноменальную способность воды растворять в себе буквально все вещества, существующие в природе. На Земле не найти абсолютно чистой Н2О. Все воды, включая и дождевую, и родниковую, и многократно дистиллированную, - растворы. Конечно, концентрация растворенных веществ может колебаться в очень широких пределах. Самый распространенный "раствор" на поверхности Земли - морская вода. В каждой ее капле по крайней мере 70 химических элементов таблицы Менделеева, в том числе и самых редких.
Особенно легко растворяются в воде вещества, атомы которых соединены ионной связью. Это сравнительно слабые химические связи. Растворенная в воде, например, поваренная соль легко диссоциирует на ионы натрия (Na+) и хлора (Сl-). Соединиться вновь в воде этим ионам не суждено. Разделенные молекулами воды, они теперь притягиваются друг к другу в 80 раз слабее! К тому же вставшие на их пути молекулы Н2О обладают мощным дипольным моментом и без труда присоединяют к своим отрицательным концам положительные ионы натрия, а отрицательные ионы хлора соответственно исчезают в цепких "лапах" водородных протонов.
Пример растворения солей с ионной связью мы выделили потому, что такие связи составляют основу образования кристаллических структур, а из кристаллических структур в основном и сложена кора Земли, ее материки, горные хребты, дно океанов. Как уж тут не проявиться всеразрушающему свойству воды?
Не следует думать, будто водородные связи намертво удерживают одну молекулу воды относительно, другой. Если бы это случилось, вода при всех условиях оставалась бы сверхпрочным твердым телом. В интервале между 0 и +100 °С водородные связи ослабляют и рвутся под воздействием теплового движения самих молекул воды. Чем больше мы подводим тепла к воде, тем интенсивнее тепловое движение молекул и тем труднее водородным связям удерживать их на близком расстоянии друг подле друга. Наконец, тепловое движение окончательно берет верх над силами водородных связей, молекулы рассыпаются, разлетаются, вода перестает быть жидкостью, она обращается в пар.
Но чтобы полностью разрушить водородные связи, к воде нужно подвести значительное количество тепла - 2260 кДж/кг. Вот то обстоятельство, которое объясняет феноменальную теплоемкость воды, ее способность выполнять роль аккумулятора тепла в глобальных масштабах.
На поверхности воды "оголенные" протоны остаются "не у дела". Здесь им не на чем испытать силу своего воздействия: выше нет атомов кислорода. И тогда водородные протоны уподобляются притаившимся в ожидании жертвы осьминогам. Стоит только поднести к свободной поверхности воды предмет, в котором есть атомы кислорода, как протоны вцепятся в них "щупальцами" своих водородных связей. Этим и обуславливается способность воды смачивать те или другие вещества.
Прочность воды! Напомним, что согласно теоретическим расчетам, изготовленный из идеально чистой воды стержень диаметром 1 см должен был бы выдержать растягивающую силу в 37,49*104Н. Теперь уточним - подобные расчеты основываются на прочности водородных связей. Как перейти от теории к практике? Для этого нужно найти способ зафиксировать водородные связи. Вообще-то он известен - это охлаждение воды, превращение ее в лед (мы вернемся к этому позднее). Нам же хотелось бы придать воде не просто кристаллическую структуру, свойственную льду, а идеальную, упорядоченную структуру, которая и даст нам желанную сверхпрочность. Как сделать это, увы не придумали еще даже фантасты.
Что же, собственно, происходит при охлаждении воды? Прежде всего, здесь особенно наглядно проявляются ее аномальные свойства. Мы уже знаем, что вода, охлаждаясь от +100°С до + 4°С, как и все вещества в природе, сжимается, уменьшается в объеме. А затем от +4°С и до самого замерзания она увеличивается в объеме.
В чем тут дело? Конечно же, в специфичности водородных связей. Пока энергия теплового движения достаточно велика, "голому" водородному протону не удается зацепиться за атом кислорода "проплывающей" поодаль молекулы Н2О. "Багор с крючком", которым протон пытается пленить атом кислорода, либо, не выдержав, лопается, либо (и это чаще всего) оказывается слишком длинным. "Крючок багра" повисает над "головой" плывущего поблизости к протону кислородного атома.
Вот примерно какая ситуация должна иметь место, пока температура воды выше +4 °С. Молекулы воды имеют возможность скользить бок о бок, почти вплотную друг к другу. В это время в воде существует так называемый ближний порядок. Однако по мере охлаждения скорость движения молекул воды начинает падать. Теперь у протона есть время, чтобы вначале отодвинуть "багром" атом кислорода на длину "багра", а затем надежно зацепить его "крючком". Поскольку скорость движения мала, прочности "багра" будет вполне достаточно, чтобы остановить плененную молекулу Н2О и присоединить ее к собственной молекуле Н2О. Обратите внимание: молекула будет остановлена на строго определенном расстоянии, равном длине "багра".
У каждой молекулы Н2О два "голых" водородных протона, поэтому она захватывает сразу двух оказавшихся поблизости "соседок". Но одновременно на ее собственный атом кислорода будут переброшены два "багра" с других не менее расторопных протонов.
Так, быть может несколько упрощенно, мы с возможной наглядностью нарисовали картину возникновения кристаллической структуры льда - возникновение тетраэдров, которые начнут выстраиваться один за другим, как солдаты на плацу.
До сих пор у геронтологов нет единого мнения о том, какой определяющий фактор позволяет отдельным представителям рода человеческого жить далеко за 100 лет.
Первоначальный вывод, что все решает питание, не оправдался. То, в чем отказывают себе одни долгожители, охотно употребляют другие (не пренебрегая и мясными блюдами, против которых особенно восставали геронтологи в недалеком прошлом).
Поскольку основная масса долгожителей приходится на горные районы планеты (особенно Кавказ), была выдвинута более убедительная версия долголетия: разреженный и чистый воздух горных вершин. Действительно, в разреженной атмосфере меньше благоприятных условий для размножения болезнетворных микроорганизмов.
Не возражая против целебных свойств горного воздуха, мы, однако, выдвинем более существенный на наш взгляд, фактор - воду. Точнее, ту воду, которую пьют жители аулов. Источником ее являются горные потоки. Ее порождают тающие ледники гор. Жители гор пьют в основном талую воду. Они пьют параводу.
Правда, по мере движения потока постепенно теряется биологическая активность талой воды. Но в какой бы малой степени ни попадала дополнительная порция параводы в организм горца, если это будет происходить изо дня в день, из года в год, то результатом явится долголетие.
На нашей планете имеется великое множество источников минеральных вод. Это - целебные воды. Они стали незаменимыми при лечении многих хронических недугов, вокруг них возникли города-курорты. В чем секрет чудодейственных свойств воды, пришедшей из недр земных?
Специалисты отвечают безаппеляционно и однозначно: целительные свойства минеральной воды определяются ее химическим составом, т. е. теми солями, которые в ней растворены. Так думают и те, кто пользуется минеральной водой.
Мы не намерены оспаривать роль химического состава. Однако вот какая тут получается странная история. При современных методах химического анализа установить точнейший химический состав минеральной воды - не проблема. Успехи современной химии в области синтеза достойны всяческого уважения. Однако попытки сотворить хотя бы в лаборатории воду с целебными свойствами, повторяющими свойства воды естественной, ни к чему не привели. Эксперименты закончились сплошным конфузом. Что-то неуловимое содержат боржоми, нарзан, ессентуки и прочие минеральные воды. Что-то таинственное ускользает от взгляда исследователей и теряется при выпаривании, улетучивается из колб и пробирок, растворяется в колонках чисел, выдаваемых ЭВМ. А вместе с этим неведомым бесследно исчезает и лечебный эффект.