A3：科技智慧
人人都知道“水是生命之母”，但很少能接触到水的微观结构相关知识,在中学化学里大家学到水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，但这并没有告诉我们水的微观世界是怎么回事。
水分子中的共价键与氢键
要了解水的微观世界，我们就要从大学一年级才会学到的共价键和氢键说起。原来将水分子中的氢原子和氧原子稳定绑在一起的是一种叫“共价键”的化学键，一个水分子中存在两个稳定的H-O共价键。但是氢原子很特别，它性格非常活泼爱交际，除了跟一个氧原子形成稳定的共价键外，还会跟另一个水分子中的氧原子“眉来眼去”，这种比“原配”的H-O共价键要弱得多的相互作用被称为“氢键”。
氢键形成时要求氢原子和两个氧原子（即与之分别形成共价键和氢键的两个氧原子） 处在一条直线上。换言之，水分子中的每个氢原子在任何时刻只会拥有一个氢键。但着眼氧原子就会发现，氧原子比氢原子“博爱”得多，它与两个氢原子通过共价键形成一个水分子，同时还可以跟另两个水分子中的各一个氢原子之间形成氢键，因此最高可以与4个氢原子建立亲密关系。水分子中的H-O共价键的强度大概是分子间氢键的25倍，因此氢键是一种很弱的化学键。
在固态水（即冰）中，水分子不能随便移动，氢键是一种稳定的存在。固态水中的氢键，把所有水分子连成了一整张网，因此冰很坚硬。但是在液态水中，水分子处于随机运动（或称布朗运动）状态，因此作为弱化学键的氢键比较容易遭到破坏。
水分子簇
有了以上的基础知识，我们就可以尝试构建微观世界液态水的结构画像了。固态水中氢键的数量可以看成是可形成氢键的最大值，受热融化成液态水的过程就是部分氢键发生断裂的过程，断裂的氢键数量随水温上升而增加。当大部分氢键发生断裂时，液态水中就会形成一个个的小团伙，几个到十几个的水分子靠残存的氢键捆绑在一起，这种小团伙结构学术界称之为水分子簇。
水分子簇是靠氢键维系起来的网状结构，相对比较稳定。最近在各国研究人员的努力下，搞明白了一个重要问题，即当水分子簇中的水分子数小于6个时水分子簇呈平面结构，而当水分子数大于6个时就会形成中空的笼状结构，笼状结构的内部空间被周边的水分子所阻挡，连氧气都无法进入。换言之，这部分空间就被“浪费”了。科学研究的结果还告诉我们，分子簇中的水分子平均数只要小于6就能溶解最大量的氧气，也就是说6是一个关键的临界值。
水分子簇与生命活动
那么水分子簇大小跟生命活动之间又有什么关系呢？众所周知人体的体温维持在37℃，在这个温度下细胞中的水无疑是液态水。
如果把一个细胞比喻成一个大宴会厅，细胞中的水分子簇就像宴会厅里大小不一的圆台桌。常识告诉我们，圆台桌不能太大太多，否则人走动的空间太过狭小，就会破坏宴会气氛。同样道理，细胞中的分子簇越多越大，细胞中可供生命活动的空间就越小，细胞的活力也就越低。换言之，要让细胞的活力处于好的状态，就有必要降低水分子簇中的分子数。
降低人体细胞中水分子簇的平均分子数有利于提高细胞活力，也就意味着这样做会有利于人体健康。那么如何降低呢？最简单的方法就是每天喝“小分子水”。所谓“小分子水”就是指分子簇中平均分子数小于6的水。“小分子水”还有很多别的称呼，如“高能水”、“活化水”等等，其实都是一回事，都是降低了水分子簇的平均分子数。
接下来我们通过解答常见问题的方式来帮助大家加深理解“小分子水”。
“小分子水”有科学依据吗？
“小分子水”肯定不是伪科学的概念。虽然“小分子水”不是科学术语（属于新造的生活用语），但“小分子水”的内涵却有殷实的科学依据，而且“小分子水”给人体健康带来的好处，其相关的科学数据也在不断积累中。
“小分子水”是怎么制造出来的？
理论上只要给水溶液施加能量就能使水溶液中的水分子的布朗运动加剧，进而导致氢键断裂，分子簇变小，就能得到“小分子水”，因此“小分子水”的制造方法多种多样。
最简单的就是加热（烧开水）处理，遗憾的是这样得到的“小分子水”只能维持很短的时间（数小时）。后来发展出了强磁场处理、强电场处理、微波处理、超声波处理等方法，总之想尽办法把能量传送给水溶液，这些方法得到的“小分子水”在稳定性上有很大进步，至少可以稳定一周以上，有的可以稳定一个月。
最近进化出了更复杂的方法，如纳米气泡化处理、去氘原子（水中氢原子的同位素）法等，这些方法得到的“小分子水”相当稳定，可以保存半年甚至一年以上。
如何知道这是一款“小分子水”？
确实“小分子水”跟普通水在外观上没有任何区别，这跟大家在买有机农产品时面临的痛点有相同之处。
好在“小分子水”是有物理指标可以测定的，这个指标全称“氧17-核磁共振谱半幅宽”，单位为赫兹。普通自来水，这个指标的测定值大概在150赫兹左右，品质比较好的“小分子水”的测定值小于80赫兹，一般这个值小于100赫兹算合格。
现在很多第三方检测机构都可以测定这个指标，因此如果您对自己购买的产品有疑虑，是可以送到第三方检测机构进行检测的。
“小分子水”品质相关的核心要素是什么？
是稳定性。如果一款“小分子水”的稳定期不满一个月，那么稍不留神就过期而无效了，这样的产品缺乏商品流通性。用磁化处理得到的“小分子水”往往就有这样的缺点。
没有“小分子水”时那就煮开水喝。中国人自古以来都用开水泡茶喝，这是十分健康的做法，因为喝进去的热茶是上佳的“小分子水”。喝茶有利健康，这里面自然少不了“小分子水”的功劳。美中不足的是开水只能维持几个小时的小分子化，进入体内几个小时后就变成普通的水了。外国人对中国人喝开水表示不理解，他们只喝凉水，完美错过了“小分子水”。
（来源：浦东新区科普志愿者协会）