猜你所不知道的水之神奇(3)

02水能作信息记忆和传递的载体
要追究物质性质的根源，一般都从微观结构开始的。所以，我们不妨从水的微观结构——从水分子开始回溯，寻找水之神奇的根源。
1781年，英国科学家亨利.卡文迪许发现，水是由水分子构成的，水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，现有教科书也一直沿用这个观点。后来，科学家又发现水具有42种特殊的物理特性，这却不是水的单分子结构所能解释的。

——水分子结构
经过研究，科学家们发现水分子呈“V”字形结构，O-H键又具有极性，电荷的不对称分布，导致整个分子都有极性。它让相邻的水分子之间产生引力，使得它们以相当大的程度缔合在一起，能形成很多种水分子簇(ClusteredWater)，或者称微小分子团水（Small clusters ofliquid, butstructured）。
后来，科学家又根据这个原理，发现了水的环状结构和二十面体结构，这两者都称为水巴基球结构，后者为280个水分子组成超大水分子簇。

——水分子簇
进入二十一世纪以后，越来越多的关于水分子簇结构的论文在《科学》和《自然》杂志上发表。科学家们发现，结构化小的水分子簇可以在一定条件下形成结构化较大的分子簇，形成更复杂的水巴基球。多个水分子也可通过氢键与各种无机离子和有机大分子中的极性基团相互作用，形成更为复杂的功能性结构分子簇。2004年的《科学》杂志，就相继报道了耶鲁大学等观测到的稳定纳米级结构的大型分子簇水。
外界条件不同时，水分子簇的结构化大小是不同的，这会使水呈现不同的密度和状态等。比如，当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子簇存在。当温度升高到4℃（101 kPa）时，水分子多以(H2O)2缔合分子簇形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。当温度降到0 ℃时，几乎全部水分子缔合在一起，成为一个巨大的缔合分子簇，并且这些水分子排成一种敞开结构，其中有较大的空隙，使得冰的密度反比同温度的水要小。