Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
водные системы.
Кооперативные взаимодействия ответственны, по-видимому, и за то, что
каталитическое действие следов воды на химические реакции и фазовые
переходы проявляется только в том случае, если давление паров поды
достигает I0-5 мм рт.ст. Можно предполагать, что в реакциях с участием
границы раздела и при фазовых переходах каталитическое действие
осуществляется не отдельными молекулами, а островками"связанных
гидроксилов" на поверхности. Фазовые переходы в этом слое способствуют
преодолению потенциального барьера и появлению критического зародыша
новой фазы на поверхности. Напомним, что скорость химической реакции даже
при температуре жидкого азота на подложке, имеющей фазовый переход при
этой температуре, может во много раз превосходить скорость реакции при
1000° без катализатора. Ту же роль могут играть фазовые переходы в
приграничной переходной водной фазе, если события развиваются в
конденсированной водной среде. Сочетание неравновесности с высоким
уровнем кооперативности приводит к тому, что время адаптации
приповерхностной фазы к изменившимся обстоятельствам сильно возрастает
/§§7.
Вода способна не только диссоциировать полярные вещества, давать отойкие
комплексы и образовывать домены, обладающие большим диполь-ным моментом,
но и формировать неполярные структуры, имеющие полости диаметром 0,5-0,6
нм. Такие структуры тем устойчивее, чем большая их доля заполнена
молекулярными образованиями подходящих размеров.
За последние годы все более ясной становится особая роль ионов кальция в
управлении интимными механизмами биологических процессов /26 - 31/.
Предложена новая гипотеза /26/ о роли ионов кальция в реакции живых
систем на слабые внешние воздействия (кальциевая гипотеза). Представляет
интерес более подробно рассмотреть взаимодействие ионов с водой на
примере кальция /257. При взаимодействии о малым числом молекул воды ион
кальция образует гексааквакомплекс:
Са^+ 6 Н2О = J^Ca(H20)gJ + 151 ккал/моль
Гексагональные орбитали комплекса строятоя за счет донорно-акцеп-торной
связи с использованием 6 электронов неподеленных пар ионов кислорода из
молекул воды гвдратной оболочки иона кальция. При взаимодействии с
большим числом молекул воды, связанных между собой водородными связями,
кальций наблюдается только в окружении четырех молекул воды, несмотря на
то, что это, казалось бы, энергетически невыгодно:
2+ 2+
Са + 4Н20 = Са • 4Н20 - 50 ккал/моль.
Выгодным такое окружение становится для системы, связанной водород-
21
Р и с. 3. Гексааквакомплекс кальция в клатратной водной структуре
ными связями, только при превышении ею критического размера, меньшего
400+200 молекул, - среднего мгновенного размера таких ассоциатов в воде
/32/. Внешние воздействия - всплеск ЭМП, инфразвук, встряхивание, УФ-
облучение, включение электрического или магнитного поля малой интен
сивности, действуя прежде всего на неравновесные граничные слои, могут
изменить размеры ассоциатов молекул воды. Может создаться обстановка,
способствующая кинетической изоляции от общего объема воды иона кальция с
несколькими молекулами воды на время, достаточное для перестройки
электронных орбиталей и образования гексааквакомплекса кальция, который,
способствуя образованию полости неполярных впдвит отруктур, стабилизирует
их. Структуры же эти, хорошо вписываясь в структуру воды, могут
сохраняться в ней благодаря стабилизации в течение нескольких часов
(рис.З).
Появление метастабильных"больших ионов" активирует воду: они могут
служить центрами кристаллизации в объеме жидкости, способствующими
выпадению накипи в виде легко удаляемого шлама. Активированная таким
образом вода может обладать и новыми биологическими свойствами за счет
образования при распаде гекоааквакомплексов свободных радикалов.
Действительно, на начальных этапах распада комплекса вероятен уход от
него Н20+ с задержкой электрона на октаэдрической орбитали с последующим
образованием свободного радикала:
(Появление радикалов доказывается полимеризацией акрилнитрила в
активированной воде).
Не следует смешивать описанную выше мягкую активацию воды с жесткой
активацией, происходящей, например, в условиях прогрева 22
а - октаэдр I б - додекаэдр
Н20+ + н2о
->Н30+ + ОН
при температуре, близкой к критической (373°)$37. Жестко активированная
вода без доступа кислорода долго сохраняет свои свойства, активную роль
играют при этом, по-видимому, "открытые" димеры воды, возникающие при
нарушении тетраэдрических структур и обеспечивающие повышенную
растворяющую способность такой воды.
Мягкая активация воды должна оказывать специфическое влияние на водные
среды организма, в которых изменение концентрации активных ионов кальция
служит переключателем многих элементарных биологических процессов.
Представление об этом $47 основывалось на множестве косвенных данных и
только в последнее время получило прямое экспериментальное подтверждение
в работах томских $57 и симферопольских /см. наст, кн., гл I, п.2.3_7
