На протяжении двух веков ученые строят гипотезы, почему вода является проводником электричества. Если рассмотреть некую идеальную воду, состоящую исключительно из молекул Н20, то напрашивается вывод, что вода – диэлектрик.
В реальности любая вода (водопроводная, озерная, речная, родниковая) содержит различные примеси в большей или меньшей степени. Примеси, по большей части, являются солями. Молекула воды устроена как магнит, на языке физики – диполь. Диполи воды «разбирают» молекулы солей на ионы.
Ион – это атом, у которого есть либо лишние, либо недостающие электроны. Но любой атом стремится стать нейтральным. Для этого ему необходимо отдать лишние электроны или получить недостающие. Поэтому заряженные частицы начинают двигаться в электромагнитном поле: положительные ионы к катоду, отрицательные к аноду. А ток, как мы помним из школьного курса физики, это движение заряженных частиц. Чем выше концентрация соли, тем лучше проводимость тока.
Когда электричество «течет» через воду, атомы кислорода почти неподвижны. Их поведение хорошо иллюстрирует опыт с «колыбелью Ньютона». В этом эксперименте используются одинаковые шары, подвешенные в один ряд. Если одним из шаров ударить по всей цепочке – двигаться будут только крайние, остальные сохранят неподвижность.
На молекулярном уровне этот процесс описал еще в 19 веке немецкий химик Гротгус. Он предположил, что молекулы воды передают протоны по цепочке, мгновенно формируя и разрывая новые ковалентные связи. На сегодняшний день его теория подтверждена в Йельском университете.
Но самое поразительное, что дистиллят воды тоже проводит электричество, в ничтожной степени, но проводит. Молекулы воды обладают нейтральным зарядом. Однако небольшое количество молекул всегда диссоциируют на ионы водорода и гидроксильную группу, а значит, даже дистиллированная вода проводник электричества, так как в ней есть заряженные частицы. Хотя с практической точки зрения электропроводность дистиллированной воды настолько мала, что принято считать ее диэлектриком.