Zagadka wody
Artykuł po raz pierwszy w języku polskim ukazał się w dwumiesięczniku Nexus w numerze 92 (6/2013)
Tytuł oryginalny: „The Enigma of Water”, Nexus (wydanie angielskie), vol. 20, nr 4
Dr Gerald H. Pollack
Copyright © 2013
Towarzyskie zachowanie wody
Woda zajmuje centralne miejsce w życiu – jest do tego stopnia centralna, że Albert Szent-Györgyi, ojciec współczesnej biochemii, orzekł kiedyś: „Życie jest tańcem wody pod melodię ciał stałych”. Bez tego tańca życie nie może istnieć.
Biorąc pod uwagę to centralne położenie, można przyjąć, że my, żyjący w XXI wieku, wiemy o wodzie prawie wszystko, co trzeba wiedzieć; że wszystkie odpowiedzi na jej temat powinny być już znane. W rzeczywistości wiemy bardzo niewiele o tej towarzyszącej nam wszechobecnej substancji.
Zwróćmy uwagę na to, co w tej sprawie ma do powiedzenia dr Philip Ball. Jest on jednym z czołowych pisarzy naszych czasów zajmujących się nauką, autorem książki H2O: A Biography of Water (H2O – biografia wody) i długoletnim naukowym konsultantem czasopisma Nature. Dr Ball określa to w ten sposób: „Nikt tak naprawdę nie rozumie wody. Wstyd się do tego przyznać, ale to coś, co pokrywa dwie trzecie naszej planety, wciąż stanowi zagadkę. Co gorsze, im bardziej się w to zagłębiamy, tym więcej rodzi się pytań – nowe techniki sondowania coraz głębszych warstw molekularnej architektury wody przynoszą kolejne zagadki”.1
Cząsteczka wody jako taka jest dość dobrze rozumiana. Gay-Lussac i von Humboldt zdefiniowali jej podstawowy charakter niewiele ponad dwa wieki temu i znamy już drobne szczegóły jej architektury. Zasadniczo molekuła wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu ułożonych w konfiguracji, którą podręczniki przedstawiają jak na rysunku 1.
Rys. 1. Artystyczny wygląd cząsteczki wody.
Wciąż wiemy bardzo mało o tym, jak ta cząsteczka oddziałuje z innymi cząsteczkami wody lub cząsteczkami innego rodzaju. Laicy rzadko mają wątpliwości w tej kwestii. Większość zadowala się znajomością faktu, że cząsteczki wody jakoś łączą się z innymi cząsteczkami wody. I to im wystarcza. Biolodzy, na przykład, często traktują wodę jak ogromne molekularne morze, w którym kąpią się ważne cząsteczki życia.
Nie pokazujemy, w jaki sposób cząsteczki wody wchodzą w interakcje z czymkolwiek, wiemy jedynie, że muszą w nie wchodzić. Proszę pomyśleć o jednej kropli wody, w której przynajmniej część niezliczonej liczby cząsteczek, które ją tworzą, musi się jakoś trzymać jedna drugiej, albowiem bez kohezji nie byłoby kropli.
Te interakcje spajające cząsteczki nie mogą być statyczne. Muszą się zmieniać, kiedy dwie krople zlewają się i kiedy kropla rozlewa się na jakiejś powierzchni. Nawet zwykłej kropli nie można zrozumieć bez zrozumienia interakcji woda-woda. Zatem pytanie brzmi, jaka jest natura tych interakcji?
Codziennie zagadki
Oto 15 możliwych do zaobserwowania każdego dnia zachowań wody. Czy można je wyjaśnić? [Bardziej szczegółowe omówienie tych zagadnień można znaleźć w książce dra Geralda H. Pollacka, The Fourth Phase of Water (Czwarta faza wody) – redakcja].
• Mokry piasek kontra suchy. Kiedy wchodzimy na suchy piasek, zapadamy się głęboko, a prawie w ogóle w mokrym piasku w pobliżu brzegu. Mokry piasek jest tak stabilny, że można go używać do budowania solidnych zamków z piasku lub dużych piaskowych rzeźb. Woda służy w tym przypadku jako lepiszcze. Ale w jaki sposób skleja cząsteczki piasku razem?
• Fale oceanu. Fale zwykle zanikają po przebyciu stosunkowo niewielkiej odległości. Jednak fale tsunami mogą okrążyć Ziemię kilka razy, zanim wygasną. Dlaczego utrzymują się na tak wielkich odległościach?
• Żelatynowe desery. Żelatynowe desery składają się głównie z wody. Przy całej tej wodzie w środku należałoby oczekiwać, że woda będzie zeń wyciekać (patrz rysunek 2). Jednak nic takiego się nie dzieje. Nawet w żelach, które w 99,95 procent składają się z wody,2 nie obserwujemy wycieków. Dlaczego ta cała woda nie wycieka?
Rys. 2. Co nie pozwala wodzie wypłynąć z żelatynowego deseru?
