Лекция: Молекулярная структура и изотопный состав воды

Атомы водорода и кислорода, образующие воду, или окись водорода, могут иметь различные массовые числа и отличаться друг от друга своими физико-химическими свойствами, но при этом они имеют одинаковый электрический заряд атомных ядер и поэтому занимают в периодической системе элементов одно и то же место. Такие разновидности атомов одного и того же химического элемента называются изотопами. Известны пять водородов и пять кислородов. Правда, по два из них (4H, 5H, 14O и 15O) радиоактивны и очень короткоживущи. Например, длительность существования водорода –4—4*10-11 сек. Наиболее широко известны следующие изотопы водорода: протий 1H( с относительной атомным весом 1), дейтерий 2H, или D ( c относительной атомным весом 2) и тритий 3H, или T ( c относительной атомным весом 3), наиболее тяжелый, но слаборадиоактивный водород ( его период полураспада 12,3 года), и изотопы кислорода: 16O, 17O и 18O. Эти шесть изотопов могут образовывать 18 изотопических разновидностей воды: 1Н216О; 1НD16О; D216О; 1НT16О; DT16О; T2О16; 1Н217О; 1НD17О; D217О; 1НT17О; DT17О; T217О; 1Н218О; 1НD18О; D218О; 1НT18О; DT18О; T218О.На Земле на 6800 атомов протия приходится один атом дейтерия, а в межзвездочном пространстве один атом дейтерия приходится уже на 200 атомов протия.Молекулярная структура воды-Вода не является — как считают многие — беспорядочным набором молекул H2O. Вода, как и твердые тела, имеет молекулярную структуру, именно это, уже более ста лет является объектом исследований. В соответствии с действующей моделью в физике, принято считать, что постоянство структуры воды зависит от объединенных групп — кластеров. Число молекул, которые объединяются и образуют кластер, к примеру зависит от температуры. Группы кластеров очень неустойчивы, водородные связи между молекулами имеют срок жизни несколько наносекунд. Классическое мнение в физике об идеальном состоянии воды опирается на абсолютно чистую воду. Наша же питьевая вода содержит в дополнение к H2O молекул, ошеломляющее количество растворенных минеральных солей и молекул газа. Уже известно, что молекулы на поверхности воды имеют самый высокий энергетический потенциал, поэтому изменив соотношение натяжения поверхности, можно получить структурную динамику устойчивого характера.