При 0°С, по модели Тринчера, структура воды состоит из небольшого количества (4%) реликтов льда, небольшого количества (5%) чистой жидкости и около 90% мягкого льда, который представляет собора разжиженный кристалл. Таким образом, в целом при 0°С вода представляет собой квазикристаллическое тело, которое пронизано полыми пространствами с рассеянными частичками льда и капельками воды. В каждой из трех компонент воды имеется еще и 4-я компонента — вакуумная компонента, входящая в структуру воды.
В первой фазе (между 0 и 15°С) реликты льда исчезают и переходят в квазикристаллическую компоненту, так называемую К-компоненту. От 15 до 30°С часть К-компоненты переходит в находящиеся в ней капельки жидкости, которые благодаря этому все более увеличиваются. При 30°С К-компонента распадается и часть ее вместе с капельками жидкости образует эмульсию. Между 30 и 45°С вода представляет собой чрезвычайно гибкое образование, которое состоит из квазикристаллических и жидких микрофаз, которые размещены в вакуумной компоненте. Поэтому не случайно, что температура тела теплокровных (36-40°С) находится в этой области, которая вследствие максимума структурных комбинаций, возможных в воде, обеспечивает живой материи максимум гибкости.
При 37,5°С выравнивается значительное количество и квазикристал-лических частей воды. В этой температурной точке, что соответствует температуре тела здорового человека, вода имеет наивысшую степень гибкости и структурной гетерогенности. Как раз при этой температуре структура воды имеет максимум своей памяти, которая основывается на практически бесконечном количестве возможностей комбинации квазикристаллических и жидких микрофаз. В этой точке является наименьшим и энергопотребление, которое необходимо для сохранения структуры воды. Таким образом структура воды определяет структуру мембран, органоидов и других компонентов клетки, обмен веществ в ней, все жизненные процессы.
Ю.П.Олешко-Ожевский выделяет 5 групп моделей структуры воды: 1) непрерывные модели, 2) двухструктурные модели, 3) модели с заполнением пустот, 4) кластерные модели, 5) модели ассоциатов молекул воды.
В настоящее время известно большое число гипотез и моделей структуры воды.
По Н.А.Бульенкову, имеется 11 различных структур воды с неодинаковыми кристаллическими решетками, различной плотностью и температурой плавления.
Профессор И.З.Фишер в 1961 г. ввел понятие о том, что структура воды зависит от временного интервала, в течение которого ее определяют. Он различал три вида структуры воды.
1. Мгновенная структура (время измерения t
2. Структура воды средних отрезков времени, когда tд < t > to. 1 и 2 структуры общие со структурой льда. Эта структура существует больше времени осциляции, но меньше времени диффузии tд.
3. Структура, характерная для более длительных отрезков времени (>tд), когда молекула H2О передвигается на большие расстояния.
Д.Эзенберг и В.Каутсман связали названия этих трех структур воды с видами движения ее молекул, 1-ю структуру они назвали І-структурой (от английского instantenous – мгновенный), 2-ю — V-структурой (от английского vibrational- — вибрационный), 3-ю — D-структурой (от английского diffusion – диффузионный).
Рентгеноструктурное исследование, проведенное Морганом и Уорреном, показало, что воде свойственна структура, подобная структуре льда. В воде, также как и во льду, каждый атом кислорода окружен как в тетраэдре другими атомами кислорода. Расстояние между соседними молекулами неодинаково. При 25°С каждая молекула воды в каркасе имеет одного соседа на расстоянии 2,77 ? и трех — на расстоянии 2,94 ?, в среднем — 2,90 ?. Среднее между ближайшими соседями молекулы воды примерно на 5,5% больше, чем между молекулами льда. Остальные молекулы находятся на расстояниях, промежуточных между первыми и вторыми соседними дистанциями. Расстояние 4,1 ? — это расстояние между атомами О-Н в молекуле Н2О.
По современным представлениям, такая структура в значительной мере определяется водородными связями, которые, объединяя каждую молекулу с ее четырьмя соседями, образуют весьма ажурную «тридимитоподобную» структуру с пустотами, превосходящими по размерам сами молекулы. Основное отличие структуры жидкой воды от льда — это более размытое расположение атомов в решетке, нарушение дальнего порядка. Тепловые колебания приводят к изгибу и разрыву водородных связей. Сошедшие с равновесных положений молекулы воды попадают в соседние пустоты структуры и на некоторое время задерживаются там, так как пустотам соответствуют относительные минимумы потенциальной энергии. Это ведет к увеличению координационного числа и к образованию дефектов решетки, наличие которых обусловливает аномальные свойства воды. Координационное число молекул (число ближайших соседей) меняется от 4,4 при 1,5 °С до 4,9 при 83 °С.