Experimental knowledge of autothixotropy of water and its possible importance for the physics-chemical theory in environment

It is well known that water is the source of all life and therefore it is an important factor for the chemical-physics theory in environment. The article deals with phenomenon in water that was called „autothixotropy of water“. A history of the discovery of the phenomenon is connected with very fine gravimetric experiments which have been made by the author between the years 1978 and 1986. The independent phenomenon of autothixotropy of water was qualitatively explored in the period from 1991 to 1992 and quantitatively in period from 2003 to 2011. From the physical point of view the autothixotropy of water is a very weak macroscopic phenomenon that is observed in water that has remained at rest for a certain time (in about tens of hours or days) ie ‘standing’ water. For the experiments distilled water was used, re-boiled before use. Physically the phenomenon manifests itself by force (mechanical resistance) acting on a body immersed in ‘standing’ water in the direction of the tendency to change its position. The fundamental method of research of phenomenon is static method; it uses a moment of force that is necessary for a very distinctive turn of a stainless steel plate hung up on a very thin filament and immersed in examined water. With a certain angular torsion of the filament a certain moment of force is achieved when a state of stress reaches a critical value in ‘standing’ water. It is demonstrated with an expressive changing of angular position of the plate. When the direction of moment of force in ‘standing’ water is changed, it is reflected in a different angle rotation of the plate (the phenomenon of hysteresis was observed). The phenomenon of autothixotropy disappears for a certain time (in tens of minutes or hours), if ‘standing’ water is mechanically vigorous shaking or re-boiled. It is significant that the phenomenon of the autothixotropy is not present in deionised distilled ‘standing’ water. From the chemical-physics microscopic point of view the autothixotropy of water can be explained by a hypothesis of a cluster formation by H2O molecules in ‘standing’ water. As the phenomenon of autothixotropy is not present in ‘standing’ deionised water, it may be primarily caused by a presence of ions in water, as it was demonstrated in the experiment with a salt solution (NaCl). Environment and biophysical applications of the autothixotropy of water remain still open. Some possible applications of the phenomenon are outlined.

Woda jest źródłem życia i dlatego jest ona ważnym obiektem badań fizyki chemicznej środowiska. W artykule przedstawiono zjawisko zachodzące w wodzie, nazywane „autotiksotropią wody”. Historia jego odkrycia wiąże się z bardzo precyzyjnymi eksperymentami grawimetrycznymi, które zostały wykonane przez autora w latach 1978 i 1986. Ponadto zjawisko autotiksotropii wody zostało jakościowo zbadane w latach 1991/92 oraz ilościowo od 2003 do 2011 roku. Z fizykalnego punktu widzenia autotiksotropia wody jest bardzo subtelnym zjawiskiem makroskopowym, które obserwuje się w wodzie, pozostającej przez pewien czas w spoczynku (około kilkudziesięciu godzin), czyli wodzie „stojącej”. Zjawisko to przejawia się przez oporność mechaniczną działającą na ciało zanurzone w wodzie „stojącej”. Podstawę badania stanowi metoda statyczna, wykorzystująca moment siły, która umożliwia pomiar kąta skręcenia nierdzewnej blachy stalowej zawieszonej w badanej wodzie. Kiedy kierunek momentu siły w „stojącej” wodzie się zmienia, znajduje to odzwierciedlenie w różnych kątach obrotu tej płyty (zaobserwowano zjawisko histerezy). Zjawisko autotiksotropii znika po pewnym czasie (w kilkadziesiąt minut lub godzin), jeśli „stojąca” woda jest mieszana mechanicznie lub ogrzewana do wrzenia. Znamienne jest, że zjawisko autotiksotropii nie występuje w „stojącej” zdejonizowanej wodzie destylowanej. Zjawisko to może być wyjaśnione przez hipotezę powstawania „w wodzie stojącej” klastrów molekuł H2O. Zjawisko autotiksotropii nie jest obecne w zdejonizowanej wodzie „stojącej”, co może być spowodowane obecnością jonów w wodzie, jak to wykazano w eksperymencie z roztworem soli kuchennej (NaCl). Środowiskowe i biofizyczne wykorzystanie autotiksotropii wody nadal pozostają otwarte. Niektóre z możliwych zastosowań tego zjawiska są już opisane.