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(新連載)  ウォータージャーナル(第1回)
「水のクラスター」
今水のクラスタ―を語るのはタブ―だと言うことを聞いてびっくりした。何故ならば水はクラスタ―を形成して存在しているというのは水研究者の常識中の常識であるからである。
もしそうでなかったら水の氷点(融点)にしろ、沸点にしろ、蒸発熱その他にしろ水の最も基本的な物性値さえ全く説明できないのである。
歴史的には水のクラスタ―構造についての最初の研究報告は1930年代のX線回折によるもので、液体の水は(H2O)nでnが5とか6のクラスタ―(塊り)の集合体で構成されていると報告された。それから30年後の1960年代に同様の実験が行われ全く同じ結果が得られている。したがってX線回折法では水のクラスタ―モデルは固まっていると言える。その後近年になって水を瞬時に気化し質量分析計で分析する質量分析法やコンピユータ―シミュレ―ション法などによりnが小さいものから大きいものまで、すなわち水はいろいろな大きさのクラスタ―の集まりであることが明らかになってきた。

これらのことからX線回折法で求められたクラスタ―は最も小さいものでこれを1次粒子とすると、1次粒子が幾つか集まって2次粒子を形成し、さらに場合によっては1次粒子と2次粒子、あるいは2次粒子同志が集まって3次粒子を形成して液体の水になっているのではないかと思われる。水の1次粒子、すなわち1次クラスタ―はかなり安定であるが2次、3次の高次クラスタ―は比較的容易に変化する、すなわち高次クラスタ―のnが変わり易いことが水が、そして水研究が一筋縄ではいかない難しさの大きな原因の一つになっているのではないかと思われる。

次図に質量分析法で求めた水クラスタ―の測定例を示す。ここで横軸は質量数、縦軸はイオン強度で存在量を意味し(H2O)nにおいてn=21、すなわち質量数18×21=378近辺にピ−クがある。

ウォーターデザイン研究会 理事長 理博 久保田 昌治
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